白玉龍，郇 潔，梁 冰，劉建華，杜明義

（1.北京建筑大學(xué) 測(cè)繪與城市空間信息學(xué)院 現(xiàn)代城市測(cè)繪國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044）

傳統(tǒng)民居聚落旅游Mobile GIS系統(tǒng)探討與實(shí)現(xiàn)

白玉龍1，郇 潔1，梁 冰1，劉建華1，杜明義1

（1.北京建筑大學(xué) 測(cè)繪與城市空間信息學(xué)院 現(xiàn)代城市測(cè)繪國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044）

針對(duì)當(dāng)前智能移動(dòng)終端旅游自助服務(wù)需求，基于Mobile GIS和移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，探討基于Android 平臺(tái)的Mobile GIS旅游自助服務(wù)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)原理、系統(tǒng)架構(gòu)以及關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)為游客提供實(shí)時(shí)獲取、存儲(chǔ)、處理、分析、顯示熱點(diǎn)旅游區(qū)資源的Mobile GIS自助服務(wù)APP平臺(tái)。在古北水鎮(zhèn)傳統(tǒng)民居聚落區(qū)的實(shí)證表明，該系統(tǒng)較好地完成了旅游區(qū)資源的推介和游客自助服務(wù)功能。

傳統(tǒng)民居聚落；旅游自助服務(wù)；Mobile GIS；移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智能移動(dòng)終端

1 Android 平臺(tái)的架構(gòu)

Android是一個(gè)開(kāi)放式手機(jī)和平板電腦移動(dòng)端操作系統(tǒng)[1-7]，底層建立在Linux2.6系統(tǒng)之上。該平臺(tái)采用軟件層疊的方式將操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面、應(yīng)用軟件進(jìn)行構(gòu)建。這種結(jié)構(gòu)使得層與層之間相互分離，保證了層與層之間低耦合[8]。

Android操作系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)可分為4層5部分，如圖1。

圖 1 Android體系結(jié)構(gòu)圖

1）應(yīng)用程序?qū)邮侵窤ndroid系統(tǒng)連同核心應(yīng)用程序包一起發(fā)布的用戶級(jí)應(yīng)用程序，例如聯(lián)系人、瀏覽器、日歷、導(dǎo)航等應(yīng)用服務(wù)。

2）應(yīng)用程序框架使開(kāi)發(fā)者可以完全訪問(wèn)核心應(yīng)用程序所使用的API框架，該架構(gòu)用來(lái)簡(jiǎn)化組件式軟件的重用。

3）函數(shù)庫(kù)是Android系統(tǒng)中各種不同組件所調(diào)用的C/C++資源庫(kù)，以提高底層功能的可重用性。

4）Android運(yùn)行時(shí)的核心庫(kù)集提供了Java絕大部分功能，Dalvik虛擬機(jī)則負(fù)責(zé)運(yùn)行Android應(yīng)用程序。

5）Linux內(nèi)核提供了安全性、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、驅(qū)動(dòng)模型、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等核心系統(tǒng)服務(wù)。

Android提供了大量的API供開(kāi)發(fā)者調(diào)用，并提供大量功能豐富、界面友好的UI組件，把這些UI組件搭建在一起就可以開(kāi)發(fā)出優(yōu)秀的圖形用戶界面。Android系統(tǒng)提供了對(duì)GNSS的支持，開(kāi)發(fā)者很容易從Android系統(tǒng)中獲取GNSS定位信息，并利用位置信息在地圖上進(jìn)行定位、追蹤等協(xié)同交互操作。

2 Mobile GIS開(kāi)發(fā)原理

2.1 Mobile GIS系統(tǒng)構(gòu)成

Mobile GIS[9]是以智能移動(dòng)設(shè)備為終端、移動(dòng)通信互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為支撐、GNSS（GPS、北斗等）及基站三角測(cè)量、WPS、Cell ID、WiFi等為定位方法的GIS系統(tǒng)，結(jié)合了傳統(tǒng)地理信息技術(shù)與移動(dòng)通信技術(shù)，并將GIS、GNSS和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)一體化。Mobile GIS主要由智能移動(dòng)設(shè)備、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)、空間數(shù)據(jù)集、地理空間信息服務(wù)組成[10,11]，如圖2。

圖 2 Mobile GIS關(guān)系圖

1）智能移動(dòng)設(shè)備是一種適合室外環(huán)境使用、易于攜帶、可以快速精確定位的設(shè)備。

2）無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)是連接智能移動(dòng)設(shè)備與空間信息服務(wù)的橋梁，主要有2種: 一種是移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，如GSM、WCDMA、3G/4G等; 另一種是無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)，如WiFi 等。

3）空間數(shù)據(jù)集是Mobile GIS 應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)，主要指存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上的各類空間數(shù)據(jù)，如地圖文檔和專題地圖等。

4）地理空間信息服務(wù)是Mobile GIS的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，智能移動(dòng)設(shè)備通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)服務(wù)，空間信息服務(wù)一般提供基礎(chǔ)地理信息、專題地理信息等，服務(wù)的數(shù)量和質(zhì)量對(duì)Mobile GIS應(yīng)用至關(guān)重要。

2.2 旅游Mobile GIS應(yīng)用服務(wù)模式

Mobile GIS[12]既不是桌面GIS由PC端改裝后遷移到移動(dòng)設(shè)備，也不是Web GIS由傳統(tǒng)Internet網(wǎng)絡(luò)延伸到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，而是一種嶄新的GIS“生態(tài)圈”。它是繼桌面GIS、Web GIS之后又一新的應(yīng)用服務(wù)熱點(diǎn)?；谖恢玫谋銛y式服務(wù)，其核心就是Mobile GIS。Mobile GIS的核心是地圖服務(wù)，而地圖是地理信息的載體，它包括矢量地圖、柵格影像地圖等。根據(jù)Mobile GIS數(shù)據(jù)訪問(wèn)途徑的不同，可以分為2種地圖服務(wù)模式：離線模式（線下）和在線模式（線上）。

1）離線模式是指GIS數(shù)據(jù)通過(guò)下載服務(wù)存儲(chǔ)在本地存儲(chǔ)卡上，類似桌面GIS，不需要任何網(wǎng)絡(luò)支持，智能移動(dòng)設(shè)備就可完成有限的空間信息展示、查詢、檢索和簡(jiǎn)單的空間分析等功能。

2）在線模式是指空間數(shù)據(jù)和服務(wù)等均發(fā)布在服務(wù)中心，智能移動(dòng)設(shè)備需要通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)下載當(dāng)前所感興趣的空間數(shù)據(jù)和服務(wù)，保證了空間數(shù)據(jù)調(diào)用和服務(wù)響應(yīng)的實(shí)時(shí)性。

在實(shí)際應(yīng)用中受通信費(fèi)用、無(wú)線信號(hào)等的制約，Mobile GIS 一般采取地圖離線包和在線服務(wù)相結(jié)合的模式，從而節(jié)省網(wǎng)絡(luò)流量，保證專題信息的實(shí)時(shí)性。

3 旅游自助服務(wù)關(guān)鍵開(kāi)發(fā)技術(shù)

3.1 LBS旅游自助服務(wù)技術(shù)

基于位置的服務(wù)LBS ( location based service)[13,14]結(jié)合了GIS 技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、定位技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)?？梢酝ㄟ^(guò)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線電通信網(wǎng)絡(luò)（如3G/4G網(wǎng)）或GNSS等方式獲取移動(dòng)終端用戶的位置信息。在GIS技術(shù)的支持下，為用戶提供位置相關(guān)性應(yīng)用服務(wù)。本文基于該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)民居聚落游客基于位置的旅游自助服務(wù)功能。

3.2 二維碼旅游自助服務(wù)技術(shù)

二維碼[15]是按一定規(guī)律分布的黑白相間的矩形方陣符號(hào)，是記錄數(shù)據(jù)的新一代條碼技術(shù)，具有制作方便、信息量大、識(shí)別速度快等特點(diǎn)。二維碼旅游自助服務(wù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)終端與基于二維碼的旅游資源自助式推送的有機(jī)結(jié)合，通過(guò)攝像頭掃描，游客即可快速獲取條碼中存儲(chǔ)的有關(guān)傳統(tǒng)民居聚落的旅游資源，極大地方便了游客與景區(qū)的全方位交互，充當(dāng)了電子導(dǎo)游的角色。

3.3 Web Service旅游資源數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)

Web Service[16]是一個(gè)平臺(tái)獨(dú)立的、松耦合、自包含、可編程的Web應(yīng)用程序，可使用開(kāi)放的XML標(biāo)準(zhǔn)來(lái)描述、發(fā)布、協(xié)調(diào)和配置，用于開(kāi)發(fā)分布式互操作應(yīng)用程序。由于移動(dòng)客戶端Android應(yīng)用不支持直接訪問(wèn)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)，可以利用通用性更強(qiáng)的Web Service技術(shù)來(lái)訪問(wèn)服務(wù)器端的旅游資源數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.4 GIS API for Android地圖服務(wù)技術(shù)

GIS移動(dòng)端地圖服務(wù)技術(shù)為傳統(tǒng)民居聚落旅游資源提供了空間化的交互式展示平臺(tái)。ESRI公司的ArcGIS Runtime SDK for Android[17]提供了豐富的API接口，供開(kāi)發(fā)人員構(gòu)建多種移動(dòng)端地圖應(yīng)用服務(wù)程序，并借助服務(wù)器提供的強(qiáng)大制圖、地理處理、地理編碼和自定義功能以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

4 傳統(tǒng)民居聚落旅游自助服務(wù)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

4.1 景區(qū)地圖顯示導(dǎo)航功能

景區(qū)地圖展示功能為游客提供了旅游資源的空間分布描述，便于旅客對(duì)景區(qū)的整體了解，本文借助ESRI公司的GIS移動(dòng)端地圖服務(wù)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。ArcGIS for Android工程的布局文件會(huì)自動(dòng)添加好地圖節(jié)點(diǎn)MapView。將ArcGISserver緩存目錄下的緊湊型切片結(jié)果導(dǎo)入到測(cè)試手機(jī)SDCard中作為離線地圖包，注意需要添加權(quán)限才可訪問(wèn)SDCard中的本地化數(shù)據(jù)。在java代碼中通過(guò)MapView對(duì)象下的addLayer方法加載景區(qū)地圖，完整代碼如下：

MapView map = (MapView) findViewById(R. id.map);

ArcGISLocalTiledLayer local = new ArcGISLocal TiledLayer("file:///mnt/sdcard/gubeiMap");

map.addLayer(local);

此后在手機(jī)上測(cè)試編譯后的apk安裝包，即可顯示底圖數(shù)據(jù)。

4.2 旅游資源瀏覽功能

通過(guò)屏幕多點(diǎn)觸控技術(shù)即可對(duì)地圖上的各種旅游資源，如名勝古跡、線路、停車場(chǎng)、餐飲、住宿、避險(xiǎn)場(chǎng)所、洗手間等進(jìn)行放大、縮小和瀏覽，并通過(guò)點(diǎn)擊屏幕右側(cè)的圖層按鈕實(shí)現(xiàn)資源圖層的顯示和隱藏。

4.3 旅游資源查詢定位及線路規(guī)劃功能

優(yōu)秀的旅游應(yīng)用APP需要考慮用戶的個(gè)性化需求，在地圖上標(biāo)出用戶實(shí)時(shí)位置的同時(shí)，還要根據(jù)用戶當(dāng)前位置提供附近的興趣點(diǎn)，如景點(diǎn)、避險(xiǎn)場(chǎng)所等，引導(dǎo)游客規(guī)劃旅游路線。

本文定位功能由Android的Location Provider對(duì)象提供，LocationListener用來(lái)監(jiān)聽(tīng)位置變化事件，當(dāng)位置信息變化時(shí)獲取經(jīng)緯度信息，利用GeometryEngine轉(zhuǎn)換成用戶當(dāng)前位置信息。此外，用戶在旅游景區(qū)需要根據(jù)當(dāng)前位置實(shí)時(shí)搜索附近信息。在具體實(shí)現(xiàn)中，由QueryTask實(shí)現(xiàn)針對(duì)單個(gè)圖層的屬性查詢、空間查詢以及屬性與空間聯(lián)合查詢?nèi)蝿?wù)；當(dāng)用戶通過(guò)手指點(diǎn)擊地圖上的某個(gè)興趣要素時(shí)，可用 IdentifyTask來(lái)識(shí)別任務(wù)，以便對(duì)多圖層要素進(jìn)行操作，并返回對(duì)應(yīng)的信息資源，如圖3。

圖 3 旅游資源查詢定位及全景效果圖

4.4 二維碼旅游資源推送功能

在古北水鎮(zhèn)各景點(diǎn)位置張貼二維碼特色標(biāo)牌，如圖4。游客通過(guò)智能移動(dòng)終端攝像頭掃描即可快速獲取有關(guān)該景點(diǎn)的信息，通過(guò)WebView訪問(wèn)相應(yīng)頁(yè)面，包括豐富的景點(diǎn)文字介紹、圖片瀏覽和音頻導(dǎo)游等服務(wù)內(nèi)容，全方位展示景區(qū)資源。

圖 4 二維碼展示及掃碼結(jié)果

4.5 位置導(dǎo)向性語(yǔ)音自助導(dǎo)游功能

目前的人工導(dǎo)游費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且存在噪聲污染、語(yǔ)種不通、講解內(nèi)容不統(tǒng)一、游客相互干擾等缺點(diǎn)。而類似故宮電子講解器等產(chǎn)品攜帶歸還十分不便，游客也要額外承擔(dān)一定的租賃費(fèi)用。本文開(kāi)發(fā)出的Android智能移動(dòng)終端上的語(yǔ)音自助服務(wù)功能更加便捷，能依據(jù)游客當(dāng)前所處位置，將景點(diǎn)的歷史和文化信息以耳機(jī)語(yǔ)音播報(bào)的形式推送給游客，極大地提高了旅游自助服務(wù)的信息化水平。

4.6 游客互動(dòng)及景區(qū)輔助功能

游客可通過(guò)評(píng)論留言功能表達(dá)旅游體驗(yàn)并可上傳照片，也可瀏覽其他用戶的留言信息，管理者則可以根據(jù)留言及時(shí)作出反饋和決策。

游客可查看景區(qū)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，如當(dāng)前停車場(chǎng)空余車位數(shù)、景點(diǎn)的人流量、餐館預(yù)留位置、旅店的剩余房間數(shù)等，方便提前預(yù)約。

公告功能可使游客及時(shí)了解景區(qū)管理者對(duì)外發(fā)布的應(yīng)急性消息，一般為政府公告或者旅游提示。

5 結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合古北水鎮(zhèn)旅游自助服務(wù)Mobile GIS系統(tǒng)的研發(fā)，探討了Android平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)和組成，以及Mobile GIS開(kāi)發(fā)的相關(guān)原理和服務(wù)模式。通過(guò)多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)集成實(shí)現(xiàn)了基于地圖位置服務(wù)的智能移動(dòng)終端旅游自助服務(wù)系統(tǒng)，將自然景色秀美兼?zhèn)錃v史文化積淀厚重的古北水鎮(zhèn)呈現(xiàn)在廣大游客面前，并為智能移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)GIS的發(fā)展提供了實(shí)證。

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P208

B

1672-4623（2015）01-0072-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.01.024

白玉龍，碩士，主要研究方向?yàn)镸obile GIS技術(shù)。

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