基于ArcGIS API for iOS的城市規(guī)劃系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

張軒瑞，徐敬海，高 峰

（1.寧波市規(guī)劃與地理信息中心，浙江 寧波315000；2.南京工業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 210000）

基于ArcGIS API for iOS的城市規(guī)劃系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

張軒瑞1，徐敬海2，高 峰1

（1.寧波市規(guī)劃與地理信息中心，浙江 寧波315000；2.南京工業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 210000）

隨著城市規(guī)劃業(yè)務(wù)的發(fā)展，在室外環(huán)境中進(jìn)行辦公的需求越來越強(qiáng)烈。為滿足城市規(guī)劃在移動端的工作需求，結(jié)合城市規(guī)劃工作的特點(diǎn)，設(shè)計了規(guī)劃地理空間數(shù)據(jù)庫和規(guī)劃業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)庫，利用ArcGIS Server及ArcGIS API for iOS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了城市規(guī)劃系統(tǒng)。

ArcGIS API for iOS；移動GIS；城市規(guī)劃；ArcGIS Server

我國存在許多城市規(guī)劃問題，如城市市政工程事故，交通、水利、城市防災(zāi)等管理和決策水平迫切需要改善，城市規(guī)劃信息成果共享率低等。城市規(guī)劃技術(shù)手段落后是產(chǎn)生這些問題的一個重要原因。因此，如何利用先進(jìn)的技術(shù)來支持城市規(guī)劃，更加全面、準(zhǔn)確、科學(xué)地把握城市空間布局的合理性，對城市規(guī)劃管理工作的質(zhì)量起著重要作用。目前移動GIS技術(shù)在城市勘測[1]、災(zāi)害數(shù)據(jù)采集[2]、林火應(yīng)急管理[3]、城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)察執(zhí)法[4]等行業(yè)中的應(yīng)用都取得了顯著的效果和成功的經(jīng)驗(yàn)，值得借鑒到城市規(guī)劃中。本文提出了以ArcGIS Server及ArcGIS API for iOS為主要技術(shù)的城市規(guī)劃系統(tǒng)的設(shè)計方案，很好地解決了城市規(guī)劃中存在的問題。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 ArcGIS Server

ArcGIS Server是一個應(yīng)用服務(wù)器，具有大數(shù)據(jù)實(shí)時處理與分析能力。ArcGIS Server通過基于SOAP的Web Services在網(wǎng)絡(luò)上提供GIS資源和功能服務(wù)，其發(fā)布的GIS 服務(wù)遵循廣泛采用的Web訪問和使用標(biāo)準(zhǔn)。ArcGIS Server由GIS服務(wù)器、Web服務(wù)器、Web瀏覽器和桌面產(chǎn)品4部分組成[5]。

1.2 ArcGIS API for iOS

ArcGIS API for iOS將GIS從辦公室延伸到了輕便靈活的智能終端設(shè)備，擴(kuò)展了用戶組。ArcGIS API for iOS不但提供了常用的測量、定位、收集、上傳等功能，而且可以執(zhí)行高級GIS分析功能，如路徑規(guī)劃、空間分析等。ArcGIS為iOS提供了200多個類和接口，可構(gòu)建各種App。這些App將運(yùn)用ArcGIS Server 提供的強(qiáng)大制圖、地理處理、地理編碼與自定義功能。

1.3 SQLite數(shù)據(jù)庫技術(shù)

SQLite被稱為世界上最小的數(shù)據(jù)庫，不僅支持一般的數(shù)據(jù)儲存，而且還支持空間數(shù)據(jù)的擴(kuò)展。利用這個擴(kuò)展可以按照OGC的Simple Feature Access標(biāo)準(zhǔn)存取空間數(shù)據(jù)，命名為SpatiaLite。SpatiaLite使得在iOS設(shè)備上管理空間數(shù)據(jù)成為可能，SpatiaLite可以通過SQL語句的方式對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，提供了針對空間數(shù)據(jù)的方法。本系統(tǒng)采用SpatiaLite和ArcGIS技術(shù)相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)了移動端管理離線矢量數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

城市規(guī)劃同普通信息管理系統(tǒng)相比具有以下特征：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)據(jù)格式眾多，數(shù)據(jù)量大；系統(tǒng)建設(shè)必須依照有關(guān)法律、法規(guī)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；系統(tǒng)除了服務(wù)政府部門，還要求實(shí)現(xiàn)信息共享，服務(wù)大眾；隨著城市規(guī)劃管理手段的進(jìn)步，對于系統(tǒng)的需求越來越多，系統(tǒng)必須提供可擴(kuò)展性的接口。系統(tǒng)將以城市規(guī)劃業(yè)務(wù)的特征為出發(fā)點(diǎn)，著重解決目前所存在的難題。

城市規(guī)劃系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)為：①提高規(guī)劃工作者的辦公效率，實(shí)現(xiàn)室外辦公、現(xiàn)場監(jiān)督、匯報等工作，達(dá)到辦公資料隨身帶的效果；②將規(guī)劃空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，對指定規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析預(yù)測，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃決策支持；③極大限度地利用3G網(wǎng)絡(luò)與移動GIS等高新技術(shù)，提升現(xiàn)有規(guī)劃信息數(shù)據(jù)的可用性與使用效率，實(shí)現(xiàn)信息共享。

3 系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

在Mac OS的環(huán)境下，采用Xcode（IDE）作為開發(fā)平臺，使用Objective-C語言結(jié)合ArcGIS API foriOS進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。系統(tǒng)可以運(yùn)行在含有iOS 6及以上的系統(tǒng)設(shè)備上。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

按照設(shè)計目標(biāo)，系統(tǒng)將分為數(shù)據(jù)服務(wù)層、應(yīng)用支撐層與應(yīng)用層。數(shù)據(jù)服務(wù)層為系統(tǒng)基礎(chǔ)構(gòu)建提供數(shù)據(jù)支持，主要包括地理空間數(shù)據(jù)與規(guī)劃屬性數(shù)據(jù)；應(yīng)用支撐層為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)支持，主要包括用于iOS客戶端開發(fā)的ArcGIS API技術(shù)、Objective-C語言以及用于管理空間和屬性數(shù)據(jù)的SQLite數(shù)據(jù)庫技術(shù)；應(yīng)用層以強(qiáng)大的空間展示、數(shù)據(jù)編輯與分析功能，為規(guī)劃業(yè)務(wù)提供了決策支持。

3.3 系統(tǒng)功能設(shè)計

系統(tǒng)功能主要包括基本地圖功能、路線導(dǎo)航、資料管理、查詢功能、規(guī)劃管理，功能設(shè)計如圖1所示。

3.4 數(shù)據(jù)組織設(shè)計

在系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫包括地理空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫，均支持多種數(shù)據(jù)源的讀取，這些數(shù)據(jù)與系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)有著直接的關(guān)系。數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.5 移動數(shù)據(jù)庫設(shè)計

系統(tǒng)根據(jù)規(guī)劃業(yè)務(wù)的不同及安全性的考慮，將規(guī)劃編制、規(guī)劃審批、重點(diǎn)項(xiàng)目等類別的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)制作成離線數(shù)據(jù)導(dǎo)入iOS設(shè)備中。

規(guī)劃編制類：城市規(guī)劃通?？煞譃榭傮w規(guī)劃、分區(qū)規(guī)劃、控制性詳細(xì)規(guī)劃、修建性詳細(xì)規(guī)劃。系統(tǒng)以總體規(guī)劃和控制性詳細(xì)規(guī)劃2種政務(wù)為例，可從宏觀上瀏覽建設(shè)區(qū)域的總體規(guī)劃、控制性詳細(xì)規(guī)劃地塊的空間規(guī)劃情況，并通過屬性設(shè)置來查詢建設(shè)用地的性質(zhì)、建筑物密度、綠地率等信息。

規(guī)劃審批類：按照規(guī)劃審批一般流程，以“一書三證”為指導(dǎo)，可從宏觀上瀏覽規(guī)劃建設(shè)地塊的空間分布情況，并通過屬性設(shè)置來查詢相關(guān)信息。

重點(diǎn)項(xiàng)目類：可從宏觀上瀏覽重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目的空間分布情況，并通過屬性設(shè)置來查詢項(xiàng)目編號、項(xiàng)目名稱、建設(shè)單位、當(dāng)前進(jìn)度等相關(guān)信息。

4 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

4.1 基本地圖功能

用戶可以對地圖進(jìn)行瀏覽、放大、縮小、平移等操作。系統(tǒng)還提供了鷹眼、距離與面積測量等功能，并支持天地圖電子地圖與影像的切換?；镜貓D功能支持對天地圖瓦片地圖、ArcGIS Server發(fā)布的地圖、離線瓦片地圖以及離線矢量地圖進(jìn)行瀏覽與基本操作。

ArcGIS API for iOS提供了標(biāo)準(zhǔn)WMTS類型的地圖服務(wù)支持，但經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，利用這個接口訪問天地圖會出現(xiàn)偏差。產(chǎn)生偏差的根本原因是ArcGIS的WMTS接口中使用的DPI與天地圖使用的DPI不一致。

圖3 天地圖部分元數(shù)據(jù)

OGC WMTS標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，通過getcapatilities請求可以獲得WMTS的元數(shù)據(jù)。圖3是天地圖2.0元數(shù)據(jù)的部分截圖。元數(shù)據(jù)中包含不同級別的比例尺數(shù)據(jù)（圖 3中紅框內(nèi)容）。在訪問WMTS地圖服務(wù)時，需要通過這些元數(shù)據(jù)計算出分辨率，公式如下：

OGC WMTS規(guī)定DPI采用90.71（即以0.028 mm作為一個像素的物理寬度），而天地圖使用的DPI采用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的96。由于ArcGIS WMTS接口實(shí)現(xiàn)均遵循OGC WMTS標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致ArcGIS通過WMTS接口訪問天地圖時，圖片物理尺寸變大，使得地圖看上去向右下方偏移。找出了偏移的原因，就可以有針對性地對ArcGIS接口進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)對天地圖的訪問。當(dāng)?shù)貓D控件的范圍改變時，能夠獲取當(dāng)前范圍的信息，那么只要把左上角和右下角之間的瓦片全部按順序顯示出來就行了。擴(kuò)展前，需要了解天地圖服務(wù)的一些參數(shù)，包括比例尺、分辨率、起始點(diǎn)、地圖范圍的具體數(shù)值，再通過擴(kuò)展TileMapLayer（ArcGIS訪問切片服務(wù)的基礎(chǔ)類），就可以訪問天地圖了。

4.2 路線導(dǎo)航功能

用戶可以通過系統(tǒng)查詢到達(dá)目的地的最適合路線，支持公交導(dǎo)航與駕車導(dǎo)航，用戶需要輸入起始點(diǎn)、終點(diǎn)與導(dǎo)航方式。起始點(diǎn)可以通過網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)位、GPS定位、手動輸入、地圖點(diǎn)選獲得，終點(diǎn)可以通過手動輸入、地圖點(diǎn)選得到，導(dǎo)航方式支持公交導(dǎo)航（提供少時間、少換乘、少步行、少坐地鐵優(yōu)先原則導(dǎo)航）、駕車導(dǎo)航（提供少走高速公路、少時間優(yōu)先原則導(dǎo)航）。

4.3 資料管理功能

用戶可以利用資料管理功能對城市規(guī)劃管理在線同步資料庫的數(shù)據(jù)（項(xiàng)目資料文檔、合同文本、規(guī)劃圖紙、規(guī)劃法律法規(guī)等內(nèi)容）進(jìn)行下載、瀏覽、編輯、刪除等操作。系統(tǒng)的公文包管理功能支持用戶對離線文檔、圖片、視頻、統(tǒng)計報表等數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽，同樣支持shp格式矢量地理空間數(shù)據(jù)的疊加顯示功能和在線瓦片地圖的下載功能。

4.4 查詢功能

查詢功能主要包括語音查詢、屬性查詢和空間查詢，系統(tǒng)支持模糊查詢、由空間信息查詢屬性信息、由屬性信息查詢空間信息以及根據(jù)各種條件進(jìn)行綜合查詢，查詢結(jié)果在地圖中高亮顯示。

4.5 規(guī)劃管理功能

規(guī)劃管理模塊是本系統(tǒng)的核心模塊，其主要功能組成如下：

1）圖層屬性瀏覽與圖層配置。用戶可以瀏覽離線矢量地理空間數(shù)據(jù)的屬性信息，并進(jìn)行填充顏色、符號、線型、關(guān)聯(lián)的附件資料等屬性的配置。

2）現(xiàn)場拍照、標(biāo)注。用戶對于違法或可疑的地物點(diǎn)進(jìn)行拍照取證，并將照片與相應(yīng)的地物要素相關(guān)聯(lián)，同時可以進(jìn)行文字標(biāo)注，點(diǎn)擊地物要素進(jìn)行查看或修改圖片。

3）疊置分析。將同一比例尺、同一區(qū)域的兩組或多組圖形要素的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行疊置得到新的圖形和新的屬性統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

4）專題分析。用戶可以選擇所需的專題數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，系統(tǒng)支持柱狀或餅狀統(tǒng)計圖形式的顯示并渲染到地圖，生成相應(yīng)的圖例形成專題圖，表現(xiàn)當(dāng)前區(qū)域內(nèi)的規(guī)劃狀況，便于進(jìn)一步實(shí)施規(guī)劃管理工作。專題分析功能如圖4所示。

圖4 專題分析功能界面

5 結(jié) 語

本文綜合GIS、數(shù)據(jù)庫、3G網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，基于ArcGIS API for iOS實(shí)現(xiàn)了城市規(guī)劃系統(tǒng)，為室外作業(yè)提供了一種可行模式。規(guī)劃工作者可通過移動GIS設(shè)備圖形化的瀏覽、查詢、編輯、統(tǒng)計分析城市規(guī)劃信息，及時有效地掌握規(guī)劃項(xiàng)目的狀況、指揮工作、匯報工作，進(jìn)一步提升城市規(guī)劃的工作質(zhì)量與效率。本系統(tǒng)經(jīng)過測試，表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性與實(shí)用性，可以進(jìn)行推廣使用。

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1672-4623（2016）03-0080-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.03.025

張軒瑞，碩士，主要研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用。

2014-04-14。