基于J2ME架構(gòu)的移動(dòng)GIS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

尹巖雷

邯鄲銀行信息科技部，河北邯鄲 056002

0 引言

GIS（地理信息系統(tǒng)）是收集、存儲(chǔ)、管理和分析數(shù)字地理空間信息的系統(tǒng)，它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。隨著人們生活水平的提高，其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。由于類(lèi)似于手機(jī)的手持設(shè)備已經(jīng)成為了人們生活必不可少的工具，也是伴隨著人們時(shí)間最長(zhǎng)的工具，因此將GIS應(yīng)用與手機(jī)之上將會(huì)給人們的生活與工作帶來(lái)更多的方便。

Mobile GIS（移動(dòng)地理信息系統(tǒng)）就是以WWW的Web頁(yè)面作為GIS軟件的用戶(hù)界面，把Internet和GIS技術(shù)結(jié)合在一起，能夠進(jìn)行各種交互操作的GIS，它是一種大眾化的GISoWeb頁(yè)面使用超媒體技術(shù)和超文本鏈接語(yǔ)言，使得對(duì)WWW的操作更富有靈活性和趣味性。以Web作為GIS的用戶(hù)界面，將一改以往GIS軟件用戶(hù)界面呆板生硬的面孔，更利于GIS大眾化。本文首先對(duì)移動(dòng)GIS系統(tǒng)的進(jìn)行分析，然后對(duì)系統(tǒng)的功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 移動(dòng)GIS系統(tǒng)分析

系統(tǒng)的執(zhí)行單元即為功能模塊，合理的模塊劃分對(duì)系統(tǒng)針對(duì)不同的應(yīng)用進(jìn)行功能的裁減是非常有幫助的。按照實(shí)際需要，我們把本系統(tǒng)的功能模塊分成了圖層控制模塊、地圖操作模塊、GPS數(shù)據(jù)獲取和現(xiàn)實(shí)模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、空間分析模塊。

1.1 地圖操作的模塊

該模塊的基本操作包含了恢復(fù)原始試圖、地圖的平移與縮放。還能控制是不是要顯示比例尺、指南針。

1.2 圖層控制的模塊

該模塊包含了圖層的疊放次序控制與可見(jiàn)性控制，還能控制是否要顯示具體的圖層的標(biāo)注。

1.3 空間分析的模塊

該模塊主要有分析、路徑查詢(xún)和按照?qǐng)D形來(lái)查屬性的功能。

本模塊將移動(dòng)終端的運(yùn)算能力充分挖掘出來(lái)了，通過(guò)周邊查詢(xún)、按照關(guān)鍵字來(lái)查位置，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)路徑查詢(xún)來(lái)找到各個(gè)空間。由于路徑查詢(xún)的算法十分復(fù)雜，所以把它放在服務(wù)器端來(lái)運(yùn)算，而客戶(hù)端則完成了本地顯示和解析返回的結(jié)果。本系統(tǒng)尚未涉及到一些更高級(jí)的GIS的空間分析模塊，像是三維分析、面或線(xiàn)狀地物分析、疊置分析等。

1.4 數(shù)據(jù)管理的模塊

該模塊在有效組織與存儲(chǔ)地圖數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，有效的管理了地圖的數(shù)據(jù)，包含了地圖信息元數(shù)據(jù)的查看、地圖數(shù)據(jù)的刪除、增加。增加地圖數(shù)據(jù)的時(shí)候要向服務(wù)器端發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求，將返回的數(shù)據(jù)解析以后再存儲(chǔ)至相應(yīng)的文件系統(tǒng)或者是RMS當(dāng)中。

1.5 GPS數(shù)據(jù)的顯示和獲取模塊

該模塊的主要功能就是使得支持藍(lán)牙的移動(dòng)設(shè)備使用藍(lán)牙來(lái)對(duì)附近的GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。在獲取GPS數(shù)據(jù)之后，要對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行變換，不但能在手機(jī)的地圖上顯示出當(dāng)前所在位置，還能進(jìn)行導(dǎo)航和路徑顯示。

按照上述對(duì)功能模塊的設(shè)計(jì)，該手機(jī)具有的具體功能包括地圖操作、圖層控制、地圖的打開(kāi)和瀏覽、數(shù)據(jù)請(qǐng)求、地圖數(shù)據(jù)的管理、圖形屬性的互查、路徑查詢(xún)和顯示等。依據(jù)各操作的關(guān)聯(lián)性與邏輯聯(lián)系，主界面將會(huì)提供四項(xiàng)功能，它們分別是打開(kāi)地圖、關(guān)于本系統(tǒng)、新地圖請(qǐng)求和本地?cái)?shù)據(jù)管理。主界面不會(huì)涉及到低級(jí)的用戶(hù)界面當(dāng)中的圖形繪制，使用MIDP高級(jí)界面來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其中，新地圖請(qǐng)求界面的功能是讓用戶(hù)能便捷、直觀地對(duì)新數(shù)據(jù)請(qǐng)求所需參數(shù)進(jìn)行組合，向服務(wù)器提交所生成的規(guī)范的URIJ。它的作用是和服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，將本地?cái)?shù)據(jù)的更新完成。本地?cái)?shù)據(jù)管理則是提供本地的地圖數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)查看、刪除、打開(kāi)等功能。在打開(kāi)地圖中提供了兩種地圖打開(kāi)的方法，分別為打開(kāi)RMS列表和文件系統(tǒng)當(dāng)中的瀏覽svg格式的文件。在打開(kāi)地圖的基礎(chǔ)之上，再提供各項(xiàng)對(duì)地圖的操作，例如圖形查找、路徑的查詢(xún)和顯示、圖層控制、屬性查找等。為了方便用戶(hù)的操作，將會(huì)在每一個(gè)界面上提供幫助窗口，用來(lái)提供說(shuō)明或操作方面的信息。

2 移動(dòng)GIS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)框架的設(shè)計(jì)

移動(dòng)GIS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要是由三部分組成的：數(shù)據(jù)源、服務(wù)器部分、客戶(hù)端部分，分別承載于數(shù)據(jù)層、中間層和表現(xiàn)層。數(shù)據(jù)層包含了存有屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的大型對(duì)象關(guān)系的數(shù)據(jù)庫(kù)，不但提供數(shù)據(jù)，還提供了一個(gè)空間數(shù)據(jù)的引擎。中間層包含了互聯(lián)網(wǎng)、MaPServer、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、webserver等部分，一方面提供了和移動(dòng)終端的相互操作，另一方又提供了各種GIS的應(yīng)用，同時(shí)還進(jìn)行對(duì)空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與處理。表現(xiàn)層則是客戶(hù)端的載體，包含了各種不同的移動(dòng)終端，能夠?yàn)橐苿?dòng)GIS系統(tǒng)離線(xiàn)服務(wù)的模式提供新的支持，也能和移動(dòng)終端進(jìn)行同步互聯(lián)。

2.2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

本移動(dòng)GIS系統(tǒng)的客戶(hù)端開(kāi)發(fā)采用了NetBeans IDE5.5的開(kāi)發(fā)環(huán)境，用NetBeans mobility5.5來(lái)配合，用最新的WTK2.5作為Java開(kāi)發(fā)包。

2.2.1 地圖數(shù)據(jù)的加載

所謂地圖加載就是在移動(dòng)終端顯示出SVG文檔的過(guò)程。在引入（import）必要的API包之后，可以在MIDlet當(dāng)中用ScalableGrephics類(lèi)來(lái)直接地繪制出一個(gè)Scalablelmage到Grephics對(duì)象上面，還能夠通過(guò)參數(shù)來(lái)對(duì)屏幕上的繪制起點(diǎn)進(jìn)行控制。SVGImage為ScalableImage的子類(lèi)之一，提供了底層DOM文檔訪問(wèn)和事件處理的直接聯(lián)系。在繪制之前，一定要用bindTarget方法吧傳遞至繪制方法當(dāng)中的Grephics對(duì)象與ScalabeGraphics實(shí)例綁定起來(lái)，并且在完成繪制之后調(diào)用releaseTargct（）的方法。

2.2.2 地圖基本的操作

盡管通過(guò)對(duì)SVG文檔當(dāng)中的坐標(biāo)來(lái)運(yùn)行transform的方法進(jìn)行平移與變換也能夠?qū)崿F(xiàn)漫游于對(duì)地圖的縮放，但是因?yàn)槠渲兴婕暗淖鴺?biāo)的變換需要數(shù)學(xué)運(yùn)算，對(duì)某個(gè)元素進(jìn)行特殊變換的時(shí)候可以使用這種方法，但是在進(jìn)行整體運(yùn)算的時(shí)候就會(huì)顯得效率太低。

在SVG文檔當(dāng)中，

圖1 地圖放大前后的對(duì)比圖

2.2.3 根據(jù)關(guān)鍵字來(lái)查位置

圖2 查詢(xún)的結(jié)果

所謂屬性查詢(xún)是指依據(jù)用戶(hù)所輸入的關(guān)鍵字來(lái)搜索相關(guān)地理要素，并且把它突出顯示出來(lái)。在搜索的時(shí)候首先要將制定的圖層當(dāng)中的每個(gè)要素遍歷，然后把符合條件的要素都添加進(jìn)一個(gè)列表當(dāng)中去。要是搜索的結(jié)果為空，要提醒用戶(hù)重新搜索；要是結(jié)果僅有一個(gè)，就直接顯示出來(lái)；要是結(jié)果有多條記錄，就生成一個(gè)結(jié)果列表，讓用戶(hù)從中進(jìn)行第二次選擇再顯示出來(lái)。

在高亮顯示搜索的結(jié)果的時(shí)候，要把它放在當(dāng)前屏幕中央的位置?？梢圆扇～@取結(jié)果實(shí)體中心的邊界坐標(biāo)或是中心坐標(biāo)，然后再對(duì)viewBox屬性進(jìn)行調(diào)整的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，獲得用路徑、矩形或者圓等表示的地理要素的位置坐標(biāo)的方法是不一樣的，并且在對(duì)線(xiàn)要素和多邊形要素進(jìn)行高亮度顯示的時(shí)候要ui要素最小的邊界矩形（MBR）進(jìn)行計(jì)算，按照屏幕大小和圖形大小的關(guān)系來(lái)確定viewBox的大小。搜索的結(jié)果如圖2所示。

2.2.4 路徑的查詢(xún)

所謂路徑查詢(xún)是指顯示兩點(diǎn)間的路徑信息，要實(shí)現(xiàn)此功能要借助于服務(wù)器?？蛻?hù)端向服務(wù)器提交起訖點(diǎn)的路徑方式（最省時(shí)、最短等）和點(diǎn)位信息，服務(wù)器端在計(jì)算了路徑之后，向客戶(hù)端返回查詢(xún)結(jié)果，移動(dòng)終端解析了數(shù)據(jù)之后，利用程序來(lái)生成元素的對(duì)象，將它添加入< g id=“temp”>圖層要素當(dāng)中，就完成了路徑在當(dāng)前的地圖上的顯示?？梢詫⒙窂綌?shù)據(jù)保存于RMS當(dāng)中，以供下次路徑的顯示。按照路徑所經(jīng)過(guò)的點(diǎn)，還能動(dòng)態(tài)的演示路徑。路徑查詢(xún)的界面如圖3所示。

圖3 路徑的查詢(xún)界面和查詢(xún)結(jié)果的界面

3 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的移動(dòng)GIS系統(tǒng)，是真正意義上的MVC架構(gòu)，與通常以JS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的靜態(tài)方式有根本區(qū)別。

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