基于Android的移動GIS系統(tǒng)的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

張意中++游彬++閆偉

摘 要：文中設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款基于Android平臺和移動GIS系統(tǒng)的校園應(yīng)用。利用Android百度地圖SDK，對現(xiàn)在LBS軟件不提供小區(qū)域范圍內(nèi)位置服務(wù)的缺陷進(jìn)行分析，結(jié)合校園內(nèi)位置信息和Android平臺技術(shù)實(shí)現(xiàn)了包括校園POI（Point of Interest）信息查詢、基于校園位置的信息服務(wù)、校園POI要素顯示控制、校園內(nèi)部熱點(diǎn)間的步行路線規(guī)劃等多種應(yīng)用功能。重點(diǎn)分析了基于百度地圖Android SDK的移動GIS開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，如移動空間定位、百度地圖和服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的管理等。

關(guān)鍵詞：Android平臺；移動GIS技術(shù)；百度地圖SDK ；LBS服務(wù)

中圖分類號：TP333 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）11-00-04

0 引 言

地理信息系統(tǒng)（GIS）是依賴計(jì)算機(jī)軟硬件對地球空間中的地理位置及其屬性信息數(shù)據(jù)獲取、存儲、處理、檢索訪問和描述的管理系統(tǒng)[1]。隨著無線通信和嵌入式軟硬件等前沿科技的發(fā)展，移動智能設(shè)備獲得了很大的進(jìn)步。目前，在諸多移動操作系統(tǒng)中占主流地位的是三大操作系統(tǒng)，分別為IOS、Android、Windows Phone，這些操作系統(tǒng)均支持Mobile GIS應(yīng)用程序的開發(fā)。Mobile GIS應(yīng)用服務(wù)已經(jīng)滲透到了各行各業(yè)，凡是人能到達(dá)或者活動的地方，比如航空航天、地面、地表、地下等都是Mobile GIS研究的領(lǐng)域。當(dāng)前4G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)下載速率達(dá)到了100 Mb/s，上傳速率也有20 Mb/s[2]，新型移動終端設(shè)備的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)具有更高的網(wǎng)絡(luò)訪問能力，這讓移動應(yīng)用可以直接接入互聯(lián)網(wǎng)。并讓Mobile GIS系統(tǒng)的LBS應(yīng)用搬到智能終端上成為了現(xiàn)實(shí)。目前，許多公司、組織或者個人開發(fā)了各種Mobile GIS應(yīng)用，如美國麻省理工學(xué)院的校園系統(tǒng)MIT Mobile、俄勒岡大學(xué)開發(fā)的數(shù)字校園系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的熱點(diǎn)只能手動輸入關(guān)鍵字查詢，搜索方式單一，而且沒有添加校園熱點(diǎn)間的路線規(guī)劃導(dǎo)航功能。

本文在Android操作系統(tǒng)和百度地圖API的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)校大眾對位置服務(wù)的要求，結(jié)合Mobile GIS服務(wù)設(shè)計(jì)杭州電子科技大學(xué)智能校園系統(tǒng)，進(jìn)一步拓展了Mobile GIS的應(yīng)用范圍。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究方法也可以移植到智慧小區(qū)等類似系統(tǒng)。此系統(tǒng)總體包括Mobile GIS客戶端、服務(wù)器端與無線通信網(wǎng)絡(luò)三部分，采用C/S（客戶端/服務(wù)器端）架構(gòu)，Mobile GIS客戶端通過無線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)端服務(wù)器通信[3，4]。

1 系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)

杭州電子科技大學(xué)高教園校區(qū)現(xiàn)有教學(xué)區(qū)、生活區(qū)（本科）、生活區(qū)G區(qū)（研究生公寓）。整個校區(qū)面積廣闊，多達(dá)1 200畝，校園內(nèi)的建筑物、院系、辦事機(jī)構(gòu)等很多，一般分布較散，本校師生都難以準(zhǔn)確尋找，校園的新生和外來人員更加難以分辨、找到自己感興趣或者需要的地方，也給他們參加各項(xiàng)活動帶來了諸多不便。根據(jù)校園學(xué)生學(xué)習(xí)和生活需求，設(shè)計(jì)出如下功能：

（1）熱點(diǎn)搜索：標(biāo)注出有關(guān)你輸入關(guān)鍵字的所有地點(diǎn)，點(diǎn)擊標(biāo)注，彈出這個標(biāo)注點(diǎn)的詳情。

（2）路線規(guī)劃：在杭州市內(nèi)，輸入你的起點(diǎn)和終點(diǎn)，根據(jù)交通工具會提供三種想要的路線規(guī)劃。分別為駕車路線，公交路線和步行路線。

（3）公交查詢：輸入杭州市內(nèi)的公交號，可以查到此公交路線上所有的公交站臺。

（4）室外定位：顯示當(dāng)前所在的位置。

（5）杭電校園：點(diǎn)擊會出現(xiàn)杭州電子科技大學(xué)的校園全景圖。

（6）校園路線規(guī)劃：在校園內(nèi)輸入起點(diǎn)、終點(diǎn)，會給出一個規(guī)劃步行路線圖。

（7）生活區(qū)域：杭電本科生生活區(qū)的生活要素搜索和周邊定位功能。

（8）研究生公寓：研究生生活區(qū)的生活要素搜索周邊定位功能。

系統(tǒng)功能構(gòu)架如圖1所示。

2 功能的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

2.1 基礎(chǔ)地圖模塊

LBS是當(dāng)前流行的POI模式：位置信息點(diǎn)服務(wù)。其核心就是將線下的資源結(jié)合地理位置信息整合并發(fā)布到線上，為人們的生活提供服務(wù)[5]?；A(chǔ)地圖功能模塊顧名思義就是可以實(shí)現(xiàn)地圖最基本的功能：

（1）熱點(diǎn)搜索：用poi Search activity實(shí)現(xiàn)OnGetPoiSearchResultListener接口監(jiān)聽，獲得搜索數(shù)據(jù)，而且會把數(shù)據(jù)顯示在地圖上。以搜索高沙為例，如圖2所示。

（2）公交路線查詢：當(dāng)我們坐上公交車后不知道離目的地有幾站路，可以將OnGetBusLineSearchResultListener接口在Bus Search activity中實(shí)現(xiàn)。把從接口OnGetBusLineSearchResultListener中得到的數(shù)據(jù)以BusLineOverlay形式覆蓋到Map view中。以搜索8路公交車為例，如圖3所示。

（3）路線規(guī)劃：路線規(guī)劃功能提供三種路線參考：自駕路線，公交路線和步行路線。具體是實(shí)現(xiàn)OnGetRoutePlanResultListener接口，并從中獲得規(guī)劃的結(jié)果。文澤路到西湖景區(qū)公交查詢路線規(guī)劃結(jié)果如圖4所示。

（4） 定位功能：如圖4所示的定位功能調(diào)用GPS設(shè)備對當(dāng)前位置定位，在程序上通過實(shí)現(xiàn) PoiSearch.newInstance（），并設(shè)置OnGetPoiSearchResultListener監(jiān)聽，開啟定位服務(wù)向百度定位服務(wù)器發(fā)送請求獲得用戶所在的位置信息，此時用戶可以清晰地看到自己在哪兒，如圖5所示。

圖1 系統(tǒng)應(yīng)用的框架圖

圖2 搜索杭州高沙的結(jié)果 圖3 8路公交查詢結(jié)果

2.2 智能校園

智能校園是本GIS應(yīng)用設(shè)計(jì)的主要功能。主要分為杭電全景圖、校內(nèi)路線規(guī)劃、校園熱點(diǎn)搜索、本科生活區(qū)服務(wù)和研究生生活區(qū)服務(wù)等內(nèi)容。提供的小區(qū)域范圍內(nèi)LBS服務(wù)，是現(xiàn)在地圖軟件所達(dá)不到的效果。此功能模塊首先由一個list view來顯示功能列表，點(diǎn)擊相應(yīng)的功能列表選項(xiàng)，會跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的activity中去。并響應(yīng)想要的功能。

圖4 路線規(guī)劃結(jié)果 圖5 定位結(jié)果

2.2.1 杭電校園和校園路線規(guī)劃

杭電校園此功能是顯示杭州電子科技大學(xué)的全景圖，分為衛(wèi)星地圖和普通地圖兩種，如圖6所示。當(dāng)學(xué)校里的老師、學(xué)生或者外來人員在校園某處卻想去校園里的其它地點(diǎn)，而兩地間的距離較近時，可以選擇步行到達(dá)目的地[6]。校園步行路線規(guī)劃在實(shí)現(xiàn)時，過程主要分為兩步：一是輸入框加載內(nèi)容的實(shí)現(xiàn)：采用AutoCompleteTextView這個自動補(bǔ)全控件。此控件通過setAdapter（sugAdapter）語句，把AutoCompleteTextView提示內(nèi)容和已經(jīng)設(shè)計(jì)好的sugAdapter適配器相結(jié)合。當(dāng)用戶輸入一個字時，AutoCompleteTextView會掃描sugAdapter適配器的內(nèi)容，并把得到的相關(guān)內(nèi)容以listview的形式顯示出來供用戶選擇。二是獲取輸入的關(guān)鍵字之間的路線圖：這里用到步行規(guī)劃監(jiān)聽，并從onGetWalkingRouteResult接口中得到結(jié)果。以杭電體育館到杭電電子信息學(xué)院為例，如圖7所示。圖8所示為校園路線規(guī)劃搜索邏輯圖。

圖6 校園全景圖 圖7 校內(nèi)路線規(guī)劃結(jié)果

2.2.2 校園熱點(diǎn)搜索

杭州電子科技大學(xué)校園內(nèi)的建筑物、學(xué)院、辦事行政機(jī)構(gòu)、體育場所等POI繁多，不同的地點(diǎn)有各自相關(guān)的位置信息，通過訪問服務(wù)器或者應(yīng)用本地?cái)?shù)據(jù)獲得這些信息。

圖8 路線規(guī)劃邏輯圖

利用語句String string = keyWorldsView.getText （）.toString（）獲得輸入的熱點(diǎn)名關(guān)鍵字，從數(shù)據(jù)庫中獲得此關(guān)鍵字的經(jīng)緯度。得到的經(jīng)緯度坐標(biāo)保存在變量latlng中，用此經(jīng)緯度坐標(biāo)再進(jìn)行標(biāo)注操作。校園POI查詢功能在輸入熱點(diǎn)關(guān)鍵字時有兩種方式，分別是列表視圖加載校園POI選擇輸入和搜索欄模糊查詢輸入。用戶輸入興趣點(diǎn)關(guān)鍵字或者關(guān)鍵字首字，結(jié)果將顯示在列表視圖上，選擇對應(yīng)興趣點(diǎn)名稱，完成搜索任務(wù)，POI的具體位置以地圖標(biāo)注的形式顯示，點(diǎn)擊標(biāo)注彈出的氣泡視圖呈現(xiàn)POI的基本位置信息。查詢操作流程如圖9所示。

圖9 查詢操作流程圖

此熱點(diǎn)以搜索電子信息學(xué)院為例，圖10所示為列表選中方式，圖11所示為模糊搜索匹配輸入。

2.2.3 本科生活區(qū)

本科生活區(qū)功能是針對學(xué)生在本科生活區(qū)和附近的服務(wù)，此功能模塊提供了學(xué)生生活區(qū)宿舍樓，ATM機(jī)，學(xué)生食堂，后勤部等服務(wù)點(diǎn)的查詢與定位。單獨(dú)用一個activity顯示生活要素列表。并設(shè)置點(diǎn)擊事件，當(dāng)用戶點(diǎn)擊“生活區(qū)要素”時會調(diào)用語句：

Intent intent =new Intent（Dormitory.this，LifeKEY.class）；

startActivityForResult（intent， 0）；

圖10 列表選中方式圖 圖11 模糊搜索匹配輸入

跳轉(zhuǎn)到生活區(qū)要素的列表，列表是用可展開列表組件ExpandableList實(shí)現(xiàn)。在列表中設(shè)置點(diǎn)擊列表項(xiàng)事件監(jiān)聽。當(dāng)選中想要的要素，會把熱點(diǎn)的名字傳回原來的Activity中，利用此點(diǎn)擊的內(nèi)容，把想要的要素以標(biāo)注的形式添加到地圖上。同時也提供以生活區(qū)為中心的周邊搜索功能，點(diǎn)擊“生活區(qū)周邊”按鈕，會調(diào)用一個LinearLayout布局，用來顯示輸入窗口。根據(jù)提示用戶輸入搜索半徑，接著興趣點(diǎn)的名稱，點(diǎn)擊“搜索”會調(diào)回一個button監(jiān)聽事件，響應(yīng) mPoiSearch.searchNearby方法，得到想要的周邊結(jié)果。圖12為搜索生活區(qū)3幢宿舍樓顯示圖，圖13為在周邊搜索生活區(qū)附近1 000米的肯德基頁面顯示圖。

圖12 搜索生活區(qū)3幢 圖13 在周邊搜索生活區(qū)附近

宿舍樓顯示圖 1 000米的肯德基頁面顯示圖

2.2.4 研究生公寓

此功能模塊是針對研究生提供的服務(wù)，杭電研究生宿舍離教學(xué)區(qū)比較遠(yuǎn)，所以單獨(dú)為一個功能，此模塊功能包括兩個方面：一是研究生公寓內(nèi)的宿舍樓，食堂的查詢。二是宿舍樓周邊搜索。由于研究生公寓要素不是很多，再此用Spinner控件顯示要素列表。而且給每個列表項(xiàng)添加監(jiān)聽事件，具體代碼如下：

mySpinner.setOnItemSelectedListener{

@Override

public void onItemSelected（AdapterView<？> arg0， View arg1，

int arg2， long arg3） {

}

}

當(dāng)我們點(diǎn)擊Spinner控件中的要素時，會從數(shù)據(jù)庫中獲得相應(yīng)的經(jīng)緯度坐標(biāo)。此功能的界面與本科生活區(qū)類似。應(yīng)用結(jié)果如圖14、15所示。圖14為研究生宿舍33幢界面顯示圖，圖15為搜索研究生1 000米內(nèi)的建設(shè)銀行界面顯示圖。

圖14 搜索研究生宿舍33幢樓 圖15 搜索研究生宿舍

1 000米內(nèi)的建設(shè)銀行

2.2.5 SQLite數(shù)據(jù)庫

SQLite是輕量級的數(shù)據(jù)庫，專門用于手機(jī)，Pad等存儲資源有限的設(shè)備上。此應(yīng)用中建立了一個擁有熱點(diǎn)名稱、熱點(diǎn)經(jīng)度和熱點(diǎn)緯度等字段的數(shù)據(jù)庫，具體程序如下：

public void onCreate（SQLiteDatabase arg0） {

arg0.execSQL（“CREATE TABLE IF NOT EXISTS db_position （positionId TEXT PRIMARY KEY NOT NULL ，”+ “positionName TEXT，longitude double，latitude double）”）；

與此同時建立Position類來存取相應(yīng)的位置坐標(biāo)。在Position類中設(shè)置三個屬性：positionName，longitude ，latitude。此類用于存放位置點(diǎn)信息。Position類的對象用來存儲生活區(qū)宿舍樓。部分代碼如下：

Position position16=new Position（UUID.randomUUID（）.toString（），”電子科技大學(xué)生活區(qū)3棟”，120.349265，30.322314）；

Position position17=new Position（UUID.randomUUID（）.toString（），”電子科技大學(xué)生活區(qū)4棟”，120.348613，30.322275）；

Position position18=new Position（UUID.randomUUID（）.toString（），”電子科技大學(xué)生活區(qū)5棟”，120.350141，30.322719）；

Position position19=new Position（UUID.randomUUID（）.toString（），”電子科技大學(xué)生活區(qū)6棟”，120.34939，30.322692）；

Position position20=new Position（UUID.randomUUID（）.toString（），”電子科技大學(xué)生活區(qū)7棟”，120.348474，30.323031）；

Position position21=new Position（UUID.randomUUID（）.toString（），”電子科技大學(xué)生活區(qū)10棟”，120.350141，30.323756）；

Position position22=new Position（UUID.randomUUID（）.toString（），”電子科技大學(xué)生活區(qū)11棟”，120.349377，30.323733）；

Position position23=new Position（UUID.randomUUID（）.toString（），”電子科技大學(xué)生活區(qū)12棟”，120.348636，30.323709）；

Position position24=new Position（UUID.randomUUID（）.toString（），”電子科技大學(xué)生活區(qū)22棟”，120.34785，30.323709）；

Position position25=new Position（UUID.randomUUID（）.toString（），”電子科技大學(xué)生活區(qū)27棟”，120.351834，30.322376）；

Position position26=new Position（UUID.randomUUID（）.toString（），”電子科技大學(xué)生活區(qū)28棟”，120.351793，30.322782）；

通過數(shù)據(jù)庫操作語句execSQL，把已經(jīng)存好的position點(diǎn)加入到數(shù)據(jù)庫中，具體程序如下：

dbWriterDatabase.execSQL（“INSERT INTO db_position （positionId，positionName，longitude，

latitude） values （？，？，？，？）”， New Object[]{position.getPositionId（），position.getPositionName（），

position.getLongitude（），position.getLatitude（）}）；

System.out.println（“數(shù)據(jù)已寫入”）；

數(shù)據(jù)庫建立成功，并且每個熱點(diǎn)的信息加入數(shù)據(jù)庫后，就可以用queryDbPosition方法根據(jù)熱點(diǎn)名稱取得相應(yīng)的經(jīng)緯度。queryDbPosition方法的具體代碼如下：

public LatLng queryDbPosition（String positionName ）{

LatLng latLng=null；

try {

Cursor cursor= dbWriterDatabase.rawQuery（“select * from db_position where positionName=？ “， new String[]{positionName}）；

if （cursor.moveToNext（）） {

String PositionIdString=cursor.getString（0）；

System.out.println（“PositionIdString”+ PositionIdString）；

double longitude=cursor.getDouble（2）；

System.out.println（“l(fā)ongitude”+longitude）；

double latitude=cursor.getDouble（3）；

System.out.println（“l(fā)atitude”+latitude）；

latLng=new LatLng（latitude， longitude）；

}

cursor.close（）；

} catch （Exception e） {

}

return latLng；

}

3 結(jié) 語

為了解決百度地圖在小區(qū)域內(nèi)不能提供有針對性的服務(wù)的問題，通過對Android 系統(tǒng)中的定位技術(shù)和方法進(jìn)行研究，對Baidu Map進(jìn)行了二次開發(fā)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個校園LBS 系統(tǒng)。測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)的各個功能模塊能夠滿足校園學(xué)生對LBS 的基本要求，但仍需要在以下幾個方面進(jìn)行研究：

（1）可以添加杭電官方微博到應(yīng)用中去；

（2）定時發(fā)布學(xué)校的講座信息和校園新聞；

（3） 擴(kuò)展使用WiFi 的定位方式，在校園內(nèi)部使用無線定位將會更受歡迎；

（4）完善周邊好友查詢功能，要使系統(tǒng)能夠查看周邊好友位置和移動軌跡，這樣就會根據(jù)好友的位置來與身邊的好友聯(lián)系，教師也可以利用該項(xiàng)功能查看學(xué)生的出勤情況和興趣場所。

參考文獻(xiàn)

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