史漢新，劉全海，羅迪，冉慧敏

(1.溧陽(yáng)市測(cè)量隊(duì)，江蘇 溧陽(yáng) 213300； 2.常州市測(cè)繪院，江蘇 常州 213003；3.常州市地理信息智能技術(shù)中心，江蘇 常州 213003)

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移動(dòng)規(guī)劃GIS服務(wù)平臺(tái)建設(shè)

史漢新1*，劉全海2，3，羅迪2，3，冉慧敏2，3

(1.溧陽(yáng)市測(cè)量隊(duì)，江蘇 溧陽(yáng) 213300； 2.常州市測(cè)繪院，江蘇 常州 213003；3.常州市地理信息智能技術(shù)中心，江蘇 常州 213003)

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+地理信息”的快速發(fā)展，移動(dòng)智能設(shè)備的快速普及，地理信息數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景也越來(lái)越豐富，但針對(duì)移動(dòng)端的專業(yè)地理信息更新與應(yīng)用支撐體系卻未有過(guò)良好的解決方案，本文從規(guī)劃部門在移動(dòng)業(yè)務(wù)需求出發(fā)，分析業(yè)務(wù)所需的數(shù)據(jù)與應(yīng)用技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，解決移動(dòng)硬件局限問(wèn)題，建立移動(dòng)規(guī)劃地理數(shù)據(jù)管理、更新、應(yīng)用為一體的移動(dòng)規(guī)劃GIS服務(wù)平臺(tái)，解決移動(dòng)地理信息在規(guī)劃應(yīng)用領(lǐng)域的信息孤島與效率問(wèn)題。

移動(dòng)GIS；數(shù)據(jù)運(yùn)維；城市規(guī)劃

1 引 言

我國(guó)在長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)建設(shè)過(guò)程中，許多政府部門、企事業(yè)單位積累了豐富的地理信息數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)在過(guò)去因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)、軟硬件技術(shù)的落后一直未能充分、有效利用。當(dāng)前，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，移動(dòng)設(shè)備大范圍普及開(kāi)來(lái)，給地理信息數(shù)據(jù)在移動(dòng)端的應(yīng)用帶來(lái)了巨大的市場(chǎng)前景。隨著智能移動(dòng)設(shè)備性能的提高以及移動(dòng)操作系統(tǒng)的日益成熟，移動(dòng)GIS在城市管理、交通導(dǎo)航、搶險(xiǎn)救災(zāi)、野外數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域以及人們?nèi)粘Ｉ钪卸嫉玫搅藦V泛應(yīng)用[1，2]。

但目前移動(dòng)應(yīng)用依然匱乏，相關(guān)數(shù)據(jù)的利用價(jià)值沒(méi)有充分發(fā)揮，傳統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)的應(yīng)用多集中在PC端，或者紙介質(zhì)數(shù)據(jù)的應(yīng)用仍然較多。另外，地理信息數(shù)據(jù)的產(chǎn)生不能伴隨移動(dòng)應(yīng)用數(shù)據(jù)的同步更新。即便部分部門發(fā)布了網(wǎng)絡(luò)地理信息服務(wù)，但在后臺(tái)數(shù)據(jù)維護(hù)方面與移動(dòng)端數(shù)據(jù)的更新仍然存在脫節(jié)現(xiàn)象。

本文從規(guī)劃部門在移動(dòng)業(yè)務(wù)需求出發(fā)，分析各業(yè)務(wù)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，充分利用移動(dòng)GIS、空間數(shù)據(jù)庫(kù)等前沿技術(shù)，建立移動(dòng)規(guī)劃地理數(shù)據(jù)管理、更新、應(yīng)用為一體的移動(dòng)規(guī)劃GIS服務(wù)平臺(tái)，幫助規(guī)劃部門提高城市規(guī)劃的效率，提升城市規(guī)劃水平。

2 建設(shè)目標(biāo)

移動(dòng)規(guī)劃GIS服務(wù)平臺(tái)，以電子地圖或者影像地圖為載體，在轄區(qū)地圖上疊加總體規(guī)劃、控制性詳細(xì)規(guī)劃、控規(guī)線、土地利用規(guī)劃、城市設(shè)計(jì)、項(xiàng)目信息等規(guī)劃專題數(shù)據(jù)瀏覽。工作人員可以調(diào)整底圖上的專題圖層的疊加順序和透明度。提供工作人員控制性詳細(xì)規(guī)劃地塊信息查詢功能、項(xiàng)目信息建設(shè)情況及相應(yīng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)效果圖和施工圖的瀏覽查詢。提供距離面積量測(cè)、草圖繪制、定位、地名道路查詢定位等功能，輔助工作人員辦公。除了業(yè)務(wù)功能之外，系統(tǒng)提供城市宣傳和規(guī)劃成果數(shù)據(jù)瀏覽功能，滿足規(guī)劃部門對(duì)外形象展示和招商引資的需求。隨著城市的建設(shè)，規(guī)劃業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不斷的更新，平臺(tái)需要建立一套移動(dòng)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)與移動(dòng)終端同步更新的機(jī)制。同時(shí)，規(guī)劃部門對(duì)數(shù)據(jù)的安全性有一定要求，平臺(tái)需要提供數(shù)據(jù)安全加密防護(hù)功能。

為達(dá)到以上的目標(biāo)，平臺(tái)從三個(gè)方面入手：①研究數(shù)據(jù)體系以及數(shù)據(jù)建庫(kù)。研究涵蓋柵格數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、圖件、CAD、文本等多種數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)體系，并設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建方式。②建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。指定數(shù)據(jù)入庫(kù)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)檢、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)預(yù)覽、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)入庫(kù)、數(shù)據(jù)更新及數(shù)據(jù)版本管理等功能。③建設(shè)規(guī)劃移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)的瀏覽、專題數(shù)據(jù)的瀏覽與查詢統(tǒng)計(jì)等功能，輔助規(guī)劃決策。

3 平臺(tái)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)體系建設(shè)

平臺(tái)數(shù)據(jù)主要分為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和規(guī)劃專題數(shù)據(jù)兩大部分。

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)主要包括電子地圖、影像地圖、鎮(zhèn)區(qū)界線、地名地址、道路等數(shù)據(jù)。專題數(shù)據(jù)主要包含總體規(guī)劃、控制性詳細(xì)規(guī)劃、控規(guī)線、土地利用規(guī)劃、城市設(shè)計(jì)、項(xiàng)目信息、城市宣傳視頻、規(guī)劃成果展示等數(shù)據(jù)。

平臺(tái)中涉及的數(shù)據(jù)種類繁多，為了保證系統(tǒng)能夠流暢運(yùn)行，平臺(tái)采用空間數(shù)據(jù)庫(kù)+文件系統(tǒng)的異構(gòu)數(shù)據(jù)管理方式存儲(chǔ)與管理數(shù)據(jù)。對(duì)于柵格數(shù)據(jù)(電子地圖、影像圖等)和非結(jié)構(gòu)化(視頻、圖片、項(xiàng)目信息中的cad設(shè)計(jì)圖紙等)的文件數(shù)據(jù)，平臺(tái)以文件系統(tǒng)的方式管理。對(duì)于矢量數(shù)據(jù)(地名地址、道路、控規(guī)線等)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(項(xiàng)目信息等)，存儲(chǔ)在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，在后臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器中存放在oracle spatial中，在移動(dòng)終端中存儲(chǔ)在spatialite中。

3.2 總體架構(gòu)

從以上分析可知，移動(dòng)規(guī)劃GIS服務(wù)平臺(tái)基礎(chǔ)在于建立涵蓋柵格數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、圖件、文本等多種數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)庫(kù)、文件系統(tǒng)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理體系，結(jié)合GIS、移動(dòng)互聯(lián)等關(guān)鍵技術(shù)，建立地理信息數(shù)據(jù)PC端-移動(dòng)端同步更新管理機(jī)制，搭建移動(dòng)GIS平臺(tái)數(shù)據(jù)分析、處理、入庫(kù)、更新、應(yīng)用、維護(hù)一體化解決方案，提升城市規(guī)劃部門移動(dòng)地理信息應(yīng)用水平。

圖1 移動(dòng)規(guī)劃GIS服務(wù)平臺(tái)總體架構(gòu)圖

3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)基于GIS平臺(tái)研發(fā)，高效管理基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)劃專題數(shù)據(jù)庫(kù)以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)加密、版本管理、數(shù)據(jù)推送移動(dòng)端等應(yīng)用功能，滿足數(shù)據(jù)庫(kù)管理及數(shù)據(jù)維護(hù)需求。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理對(duì)規(guī)劃更新數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，區(qū)分各專題的歷史、現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)各版本數(shù)據(jù)進(jìn)行靈活回溯、清除、導(dǎo)出，從而對(duì)規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)管理，維護(hù)規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)的健壯、完整。并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行安全加密，保證數(shù)據(jù)的安全使用。針對(duì)具體業(yè)務(wù)需求，對(duì)更新數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，為城市規(guī)劃建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐。

圖2 規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)管理

3.4 移動(dòng)規(guī)劃應(yīng)用系統(tǒng)

移動(dòng)規(guī)劃應(yīng)用系統(tǒng)是基于Android移動(dòng)操作系統(tǒng)的，采用ArcGIS for Android的移動(dòng)GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)開(kāi)發(fā)。移動(dòng)規(guī)劃應(yīng)用系統(tǒng)主要提供基礎(chǔ)地圖瀏覽、專題圖層疊加瀏覽、專題數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)、草圖繪制、定位、城市宣傳等應(yīng)用功能輔助工作人員辦公。

圖4 移動(dòng)規(guī)劃應(yīng)用系統(tǒng)

圖5 移動(dòng)規(guī)劃應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效果圖

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 數(shù)據(jù)安全和加密技術(shù)

(1)脫密處理

規(guī)劃移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)所用數(shù)據(jù)均經(jīng)過(guò)脫密處理：基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)根據(jù)相關(guān)保密要求，刪除了涉密信息內(nèi)容、降低了空間精度、降低了影像分辨率；規(guī)劃專題數(shù)據(jù)根據(jù)規(guī)劃保密要求，隱去或模糊了控制性詳細(xì)規(guī)劃、控規(guī)線中的涉密信息內(nèi)容。

(2)用戶驗(yàn)證

采用用戶名/密碼機(jī)制進(jìn)行身份驗(yàn)證，用戶登錄時(shí)需要輸入用戶名和密碼。用戶名、密碼與設(shè)備ID進(jìn)行綁定，使系統(tǒng)只能在指定的設(shè)備運(yùn)行。用戶名/密碼超過(guò)一定的時(shí)間間隔自動(dòng)過(guò)期，以保證設(shè)備丟失或者被盜后系統(tǒng)的安全。

(3)數(shù)據(jù)加密

數(shù)據(jù)加密從以下三個(gè)方面進(jìn)行加密。①坐標(biāo)系加密。將本地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成加密的gcj02坐標(biāo)系。②數(shù)據(jù)庫(kù)加密。移動(dòng)終端資源有限，采用資源消耗低、加解密速度快的AES加密算法加密數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。③離線地圖加密。考慮到離線地圖數(shù)據(jù)使用效率，采用字節(jié)替換算法對(duì)所用數(shù)據(jù)的索引文件和數(shù)據(jù)配置文件進(jìn)行加密。

4.2 多線程異步調(diào)用技術(shù)

為了保證系統(tǒng)的性能，不阻塞UI主線程，系統(tǒng)采用了多線程異步調(diào)用技術(shù)。主線程主要負(fù)責(zé)UI界面的刷新和即時(shí)操作功能的響應(yīng)；分線程負(fù)責(zé)離線矢量數(shù)據(jù)的加載等CPU占用率很高的操作。離線矢量數(shù)據(jù)的讀取和解析在后臺(tái)分線程中進(jìn)行，結(jié)果的顯示則在UI主線程中，因此分線程需要與UI主線程進(jìn)行交互。

為此，本文利用Android提供的AsyncTask類，使分線程與主線程的交互更簡(jiǎn)單。AsyncTask是圍繞Thread和Handler的輔助類，并不構(gòu)成一個(gè)通用的線程框架。AsyncTask可以將耗時(shí)操作在后臺(tái)運(yùn)行，將運(yùn)行結(jié)果在主線程中顯示，而不必操作Thread和Handler類。4.3 內(nèi)存管理技術(shù)

由于移動(dòng)終端內(nèi)存有限，系統(tǒng)很容易因內(nèi)存溢出而崩潰，為此，本文在內(nèi)存管理方面主要采用了以下措施。

(1)圖片對(duì)象在不使用時(shí)及時(shí)釋放

系統(tǒng)在規(guī)劃展示和項(xiàng)目信息模塊展示大量圖片，且城市規(guī)劃相關(guān)圖片的分辨率較高，而圖片資源占用內(nèi)存非常大，在圖片不使用時(shí)，必須及時(shí)釋放內(nèi)存。本文利用Android本身的內(nèi)存管理機(jī)制，在圖片資源使用完成后，將圖片資源置空，同時(shí)對(duì)圖片資源的引用也置空，有Android內(nèi)存管理機(jī)制自動(dòng)回收資源。

(2)構(gòu)造數(shù)據(jù)適配器時(shí)，使用緩存

系統(tǒng)在多個(gè)模塊用到了ListView、GridView控件。在初始化ListView、GridView時(shí)，Adapter會(huì)根據(jù)當(dāng)前的屏幕布局初始化一定數(shù)量的View，并把它們緩存在convertView中重復(fù)使用。

(3)及時(shí)釋放對(duì)象的引用

一個(gè)生命周期短的對(duì)象被一個(gè)生命周期長(zhǎng)的對(duì)象引用，如果不及時(shí)釋放會(huì)導(dǎo)致生命周期短的對(duì)象得不到及時(shí)銷毀，從而導(dǎo)致內(nèi)存泄露。

4.4 空間數(shù)據(jù)庫(kù)、文件系統(tǒng)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理技術(shù)

由于涉及的數(shù)據(jù)種類繁多，為了保證系統(tǒng)能夠流暢運(yùn)行，采用空間數(shù)據(jù)庫(kù)+文件系統(tǒng)的異構(gòu)數(shù)據(jù)管理方式存儲(chǔ)與管理數(shù)據(jù)。對(duì)于柵格數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化的文件數(shù)據(jù)，平臺(tái)以文件系統(tǒng)的方式管理，方便應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。對(duì)于矢量數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，在后臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器中存放在Oracle Spatial中，在移動(dòng)終端中存儲(chǔ)在Spatialite中，這樣可以充分利用空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供的高性能、高可用性、高可靠性、安全性和高效率的空間數(shù)據(jù)檢索訪問(wèn)。

4.5 數(shù)據(jù)多版本管理

規(guī)劃數(shù)據(jù)因時(shí)間節(jié)點(diǎn)不同存在不同的版本。對(duì)于相同專題不同版本的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供了可選擇疊加的對(duì)比瀏覽方式。這一功能對(duì)規(guī)劃公務(wù)人員的決策提供了很好的幫助，但在數(shù)據(jù)的多版本管理及更新機(jī)制方面，對(duì)系統(tǒng)提出了更高的要求。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文從規(guī)劃部門在移動(dòng)業(yè)務(wù)需求出發(fā)，分析各業(yè)務(wù)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，建立移動(dòng)規(guī)劃地理數(shù)據(jù)管理、更新、應(yīng)用為一體的移動(dòng)規(guī)劃GIS服務(wù)平臺(tái)。加強(qiáng)了對(duì)規(guī)劃信息資源有效而經(jīng)濟(jì)的管理，全面實(shí)現(xiàn)規(guī)劃數(shù)據(jù)的管理更新使用，大大縮減了數(shù)據(jù)管理維護(hù)成本。移動(dòng)端應(yīng)用系統(tǒng)讓規(guī)劃工作人員能隨時(shí)隨地查看到業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，提升了城市規(guī)劃部門移動(dòng)地理信息應(yīng)用水平。

[1] 陳曉軍，劉春，裴洪雨. 基于移動(dòng)GIS的數(shù)字城管數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)架構(gòu)與實(shí)現(xiàn)[J]. 鐵道勘察，2009(4)：62～66.

[2] 余豐華，吳沖龍，劉剛. 基于移動(dòng)GIS的野外地質(zhì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2004(S1)：82～84.

[3] 王剛，韓振鏢. 面向Android 智能移動(dòng)終端的GIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 測(cè)繪通報(bào)，2013(8)：77～80.

[4] 李玲，王慶，王慧青. 基于Spatialite輕量級(jí)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的GIS數(shù)據(jù)管理[J]. 地理信息世界，2010，8(4)：71～75.

[5] 姚力波，王仁禮. 基于Oracle Spatial空間數(shù)據(jù)庫(kù)的GIS數(shù)據(jù)管理[J]. 測(cè)繪與空間地理信息，2006，29(2)：81～83.

Mobile Planning GIS Service Platform Construction

Shi Hanxin1，Liu Quanhai2，3，Luo Di2，3，Ran Huimin2，3

(1.Liyang Surveying Team，Liyang 213300，China；2.Changzhou Surveying and Mapping Institute，Changzhou 213003，China；3.Changzhou Geographic information Intelligent Technology Center，Changzhou 213003，China)

With the rapid development of the Internet and geographic information，the rapid spread of the mobile intelligent device，the application of geographic information data scene is becoming more and more rich，but for mobile professional geographic information update and application supporting system has no good solution. This article embarks from the planning department in the mobile business needs，analysis the technical key points，set up mobile planning geographic data management，updating，and application of mobile planning GIS service platform，solve the problem of the update efficiency and information island in the field of mobile geographic information application for urban planning.

Mobile GIS；Data Operation；Urban planning

1672-8262(2016)05-14-04

P208.2

B

2016—04—26

史漢新(1972—)，男，高級(jí)工程師，主要從事數(shù)字城市、基礎(chǔ)測(cè)繪工作。

江蘇省測(cè)繪地理信息科研項(xiàng)目資助(JSCHKY201615)