賀俊偉，孟 衛(wèi)，周冬梅

(江西理工大學(xué),江西贛州 341000)

移動GIS在城市規(guī)劃中的應(yīng)用

賀俊偉，孟 衛(wèi)，周冬梅

(江西理工大學(xué),江西贛州 341000)

針對目前城市規(guī)劃現(xiàn)狀資料采集過程中存在的數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確、不規(guī)范、采集周期長等一系列問題，設(shè)計了從地圖下載、數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)更新的現(xiàn)狀資料采集流程，開發(fā)了現(xiàn)狀資料采集系統(tǒng)，通過與服務(wù)器的交互實現(xiàn)了地圖下載、數(shù)據(jù)采集、空間查詢、空間分析等功能，簡化了現(xiàn)狀資料采集流程，提高了數(shù)據(jù)采集的效率。

城市規(guī)劃;移動GIS;信息采集

城市規(guī)劃是在充分了解城市的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，對城市或城市的某一局部地區(qū)的土地、房屋、城市設(shè)施等物質(zhì)要素所作的一系列配置。它的目的是為了創(chuàng)造一個安全舒適的生活環(huán)境和經(jīng)濟(jì)有效的工作環(huán)境。為使這樣的配置合理化，一個最基本的條件就是要充分掌握城市的現(xiàn)狀信息，即自然的、社會的、歷史的以及未來的各種信息。這些信息基本上可以分成兩種類型：一種是以數(shù)字、文字來表示的信息（如：地區(qū)人口、工業(yè)總產(chǎn)值、地名等）；另一種用圖形表示的信息（如：地形、行政區(qū)劃、公路網(wǎng)、鐵路網(wǎng)、建筑物的形狀等）。

在城市規(guī)劃現(xiàn)狀資料的調(diào)查過程中，數(shù)據(jù)的實時更新至關(guān)重要。室外數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)采集和編輯一直是耗時并且容易出錯的工作，需要依賴于紙制地圖或傳統(tǒng)測量手段，室外數(shù)據(jù)編輯是通過繪制草圖，并做標(biāo)示來實現(xiàn)。這些室外編輯的數(shù)據(jù)還要回到辦公室通過手工輸入和編譯才能進(jìn)入數(shù)據(jù)庫。這種作業(yè)模式導(dǎo)致現(xiàn)狀資料不能及時更新，且精度很難保證，給分析和決策結(jié)果帶來極大的不可靠性。傳統(tǒng)的工作方法和手段已跟不上現(xiàn)代化城市建設(shè)和管理的需要，城市需要一種更加全面、科學(xué)、合理的手段和方法進(jìn)行規(guī)劃和管理，設(shè)計一個行之有效的規(guī)劃信息采集系統(tǒng)成為了當(dāng)前形勢的迫切需要。

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System,簡稱 GIS）是一門綜合性的技術(shù)，它涉及到地理學(xué)、測繪學(xué)、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科。它的概念和基礎(chǔ)是地理和測繪，技術(shù)支撐是計算機(jī)技術(shù)，應(yīng)用領(lǐng)域是地理、規(guī)劃與管理等許多行業(yè)和部門。自從20世紀(jì)60年代以來，GIS已被各行業(yè)所應(yīng)用。特別是近 20年來，伴隨計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，GIS取得一次一次重大進(jìn)步，如空間數(shù)據(jù)的管理、網(wǎng)絡(luò) GIS、三維 GIS、移動GIS等技術(shù)。GIS軟件可以方便快捷地生成各種規(guī)劃用圖、表格和報告，利用數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)，可以動態(tài)的更新、增補。可以進(jìn)一步地促進(jìn)城市規(guī)劃工作的發(fā)展，特別是移動GIS的發(fā)展為城市規(guī)劃現(xiàn)狀信息的獲取提供了有力工具。

1 城市規(guī)劃的主要內(nèi)容

城市規(guī)劃是人類為了在城市的發(fā)展中維持公共生活的空間秩序而做的未來空間安排的意志。這種對未來空間發(fā)展的安排意志，在更大的范圍內(nèi)，可以擴(kuò)大到區(qū)域規(guī)劃和國土規(guī)劃，而在更小的范圍內(nèi)，可以延伸到建筑群體之間的空間設(shè)計。因此，從更本質(zhì)的意義上，城市規(guī)劃是人居環(huán)境各層面上的、以城市層次為主導(dǎo)工作對象的空間規(guī)劃。

城市規(guī)劃工作的基本內(nèi)容是依據(jù)城市的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展目標(biāo)和環(huán)境保護(hù)的要求，根據(jù)區(qū)域等上層次的空間規(guī)劃的要求，在充分研究城市的自然、經(jīng)濟(jì)、社會和技術(shù)發(fā)展條件的基礎(chǔ)上，制定城市發(fā)展戰(zhàn)略，預(yù)測城市的發(fā)展模型，選擇城市用地的布局和發(fā)展方向，按照工程技術(shù)和環(huán)境的要求，綜合安排城市各項工程設(shè)施，并提出近期控制引導(dǎo)措施，城市規(guī)劃的內(nèi)容包括城市規(guī)劃和專項規(guī)劃（如圖1所示）。

圖1 城市規(guī)劃的內(nèi)容

2 移動GIS概述

2.1 移動GIS的概念與特點

移動GIS是一種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，其定義有狹義與廣義之分。狹義的移動GIS是指運行于移動終端（如PDA）并具有桌面GIS功能的GIS，它不存在與服務(wù)器的交互，是一種離線運行模式。廣義的移動GIS是一種集成系統(tǒng)，是GIS、GNSS（衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)）、移動通信、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、多媒體技術(shù)等的集成。

移動GIS具有以下特點：1）移動性：運行于各種移動終端上，與服務(wù)端可通過無線通信進(jìn)行交互實時獲取空間數(shù)據(jù)，也可以脫離服務(wù)器與傳輸介質(zhì)的約束獨立運行，具有移動性。2）動態(tài)（實時）性：作為一種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，應(yīng)能及時地響應(yīng)用戶的請求，能處理用戶環(huán)境中隨時間變化的因素的實時影響。3）對位置信息的依賴性：在移動GIS中，系統(tǒng)所提供的服務(wù)與用戶的當(dāng)前位置是緊密相關(guān)的，需要集成各種定位技術(shù)，用于實時確定用戶的當(dāng)前位置和相關(guān)信息。4）移動終端的多樣性：移動GIS的表達(dá)呈現(xiàn)于移動終端上，移動終端有手機(jī)、掌上電腦、車載終端等，這些設(shè)備的生產(chǎn)廠商不是惟一的，它們采用的技術(shù)也不是統(tǒng)一的，這就必然造成移動終端的多樣性。

2.2 移動GIS關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 移動定位技術(shù)

當(dāng)前，普遍使用的移動終端位置定位方式有三種:第一種是基于網(wǎng)絡(luò)的，如起源蜂窩小區(qū)(CellofOrigin，COO)、達(dá)到角度 (Angle of Arrival，AOA)、到達(dá)時間(Time of Arrival，TOA)、到達(dá)時間差 (Time Difference of Arrival，TDOA)等;第二種則是基于終端的，如全球定位系統(tǒng) (Global Positioning System，GPS)、增強(qiáng)觀測時間差分(EnhancedOffsetTimeDivision，EOTD)等;第三種方法則是以上兩種方法的混合使用，如輔助GPS (Assisted GPS，AGPS)、AGPS與TDOA混合等。在實際定位過程中，根據(jù)精確度、應(yīng)用和服務(wù)、配置代價等三個關(guān)鍵因素的綜合考慮。

2.2.2 嵌入式系統(tǒng)

嵌入式操作系統(tǒng)是一種實時的、支持嵌入式應(yīng)用的操作系統(tǒng)軟件，其核心通常小，因為硬件的內(nèi)存容量有限。嵌入式操系統(tǒng)具有通用操作系統(tǒng)的基本特點，如能有效管理越來越復(fù)雜的系統(tǒng)資源;能夠把硬件虛擬化，使得開發(fā)人員從繁忙的驅(qū)動序移植和維護(hù)中解脫出來;能夠提供庫函數(shù)、驅(qū)動程序、工具集以及應(yīng)用程序。與操作系統(tǒng)相比較，嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實時高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件態(tài)化以及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點。一般情況下，它可以分成兩類：一類是面向控制、通信等領(lǐng)域的實時操作系統(tǒng)，如 Wind River公司的 Vxworks、Accelerated Tech公司的Nucleus系列等;另一類是面向消費電子產(chǎn)品的非實時操作統(tǒng)，這類產(chǎn)品包括 PDA、移動電話、機(jī)頂盒等，如Windows Mobile、Palm0S、UCLinux和Symbian OS等。不同的嵌入式操作系統(tǒng)適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，同時也決定了于其平臺上的軟件應(yīng)用、開發(fā)方式等。

2.2.3 無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

移動通信系統(tǒng)是連接用戶終端和應(yīng)用服務(wù)器的紐帶，它將用戶的需求無線傳輸給地理信息應(yīng)用服務(wù)器，再將服務(wù)器的分析結(jié)果傳輸給用戶終端。其核心技術(shù)為無線接入技術(shù)，按目前廣泛使用的技術(shù)可分為兩類：一是基于蜂窩的接入技術(shù)，如 GSM、CDMA、GPRS等；二是基于局域網(wǎng)的技術(shù)，如藍(lán)牙（BlueTooth）、無線局域網(wǎng)（W IFI）技術(shù)。移動通信技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到3G，其傳輸速度提高，網(wǎng)絡(luò)容量增大，覆蓋面拓寬，保密性加強(qiáng)，使得海量的空間信息得以快捷、安全地?zé)o線傳輸。

3 規(guī)劃信息采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

整個系統(tǒng)分移動端和服務(wù)器端兩部分。移動端可以是筆記本電腦、智能手機(jī)(PPC)或者掌上電腦(PDA)。移動端安裝有綠化信息采集系統(tǒng)，用于在室外采集綠化信息。

服務(wù)器端提供數(shù)據(jù)處理、發(fā)布、下載和傳輸服務(wù)，用于實現(xiàn)地圖的編輯、發(fā)布、下載和數(shù)據(jù)的實時傳輸。其中，地圖下載提供用戶當(dāng)前所在位置的參考背景地圖，用以提高數(shù)據(jù)采集的工作效率;數(shù)據(jù)傳輸將采集數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器上，保證了數(shù)據(jù)的及時更新，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2 系統(tǒng)工作流程設(shè)計

首先利用ArcGISDesktop來對數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯處理，以滿足發(fā)布到移動終端(PDA/PPC)采集模塊的數(shù)據(jù)要求;然后利用ArcGIS Server Manager或者Arc Catalog的管理工具將處理后的數(shù)據(jù)以Web地圖服務(wù)的形式發(fā)布，移動終端通過無線網(wǎng)絡(luò)申請服務(wù)并下載相關(guān)數(shù)據(jù)，如果無線網(wǎng)絡(luò)信號不好，也可以直接使用數(shù)據(jù)線或藍(lán)牙進(jìn)行傳輸;最后，移動終端將采集的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給后臺的空間數(shù)據(jù)庫，其流程圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)工作流程圖

3.3 系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

3.3.1 數(shù)據(jù)管理功能

1）數(shù)據(jù)編輯。通過Arc GIS Desktop產(chǎn)品，如Arc Map、Arc Catalog對采集所需的相關(guān)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和編輯。

2）數(shù)據(jù)庫管理。通過Arc SDE建立空間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，存儲與空間數(shù)據(jù)相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)，用戶采集完成后的數(shù)據(jù)將通過無線網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)入空間數(shù)據(jù)庫。

3）數(shù)據(jù)發(fā)布。Arc GIS Server Manager以地圖服務(wù)的形式將數(shù)據(jù)發(fā)布到Web服務(wù)器，以供室外采集信息之用。

4）Web管理。通過 Web服務(wù)器實現(xiàn)移動終端與Arc GIS Server Manager之間的數(shù)據(jù)交互。

3.3.2 數(shù)據(jù)傳輸功能

1）在線傳輸模式。若無線網(wǎng)絡(luò)信號良好，移動終端通過無線網(wǎng)絡(luò) (WIFI/GPRS/CDMA/3G)或數(shù)據(jù)線向服務(wù)器端發(fā)出數(shù)據(jù)下載請求，Web服務(wù)器接受請求后將Arc GIS Server Manager發(fā)布的地圖傳送給移動端。

2）離線傳輸模式。若無線網(wǎng)絡(luò)信號較差，不能滿足數(shù)據(jù)傳輸要求，則采集后的數(shù)據(jù)以 Cache的形式暫時存儲在移動終端中，回到室內(nèi)進(jìn)行有線傳輸或者等網(wǎng)絡(luò)信號良好時再次進(jìn)行無線傳輸。

3.3.3 數(shù)據(jù)采集功能

1）文件管理。移動終端向服務(wù)器端發(fā)出申請，然后接受相關(guān)數(shù)據(jù)，再將采集完成后的數(shù)據(jù)傳輸回空間數(shù)據(jù)庫，以滿足實時更新。如無線網(wǎng)絡(luò)信號較差，則暫時存為Cache文件。

2）地圖瀏覽。滿足用戶對地圖的瀏覽要求，包括放大、縮小、漫游、地圖界面初始化等。

3）信息采集。信息采集分為兩種方式，一種是GPS采集，用戶利用GPS定位獲得采集信息的空間數(shù)據(jù)；另一種是數(shù)字化采集，用戶利用系統(tǒng)開發(fā)的工具直接在地圖上創(chuàng)建要素。

4）空間分析。用戶可以在移動終端完成基本的GIS操作，如創(chuàng)建、編輯、刪除要素，查看、修改屬性數(shù)據(jù)等

5）GPS設(shè)置。主要用于配置 GPS定位的相關(guān)環(huán)境，整個系統(tǒng)的功能如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)功能圖

4 結(jié) 語

本文針對目前城市規(guī)劃現(xiàn)狀信息采集過程中存在的問題，設(shè)計開發(fā)了一個資料采集系統(tǒng)，并對數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)采集等移動GIS中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，在實際采集中取得較好的效果，具有一定的實用價值，可以推廣應(yīng)用。

[1] 姚永玲,(美)哈爾·G.里德(Hal G.Reld).GIS在城市管理中的應(yīng)用[M].北京：中國人民大學(xué)出版社,2005

[2] 黃方,王平.GIS空間分析原理與方法[M].北京：科學(xué)出版社, 2008

[3] 孟令奎,史文中,張鵬林.網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)原理與技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社,2005

[4] 周文生,毛鋒,胡鵬.開放式WebGIS的理論與實踐[M].北京：科學(xué)出版社,2007

[5] 張書亮,網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)[M].北京：科學(xué)出版社,2005

[6] 翟金慧,張和生.GIS在城市規(guī)則中的應(yīng)用[J].測繪科學(xué),2008, 33（增刊）：229-230

Application of Mobile GIS to Urban Planning

by Huo junwei

At present,there is a series of question in urban planning actuality data acquisition.For exam ple,inaccuracy,no standard,long acquisition cycle and so on.I had designed one from map downloading,the data acquisition to the data updating actuality data acquisition flow and developed the actuality data acquisition system.It realized map downloading,data acquisition,spatial inquiry,spatial analysis and so on by interacting with server.It also simplified the actuality data acquisition flow and raised the data acquisition efficiency.

urban planning,Mobile GIS,information acquisition （Page:97）

P208

B

1672-4623(2011)01-0097-03

2009-07-10

賀俊偉，碩士，研究方向為GIS應(yīng)用。