金輝明

（浙江省水文局，浙江 杭州 31001 6）

移動(dòng)GIS離線(xiàn)地圖在水文信息化中的應(yīng)用

金輝明

（浙江省水文局，浙江 杭州 31001 6）

移動(dòng)地圖技術(shù)可以為用戶(hù)提供便捷有效的地理信息，但是移動(dòng)終端存在著帶寬較窄，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理較為有限等問(wèn)題。研究以“水雨情信息發(fā)布系統(tǒng)”為例，通過(guò)結(jié)合地圖多點(diǎn)觸摸技術(shù)、地圖分塊顯示技術(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)疊加技術(shù)、基礎(chǔ)底圖自適應(yīng)手機(jī)屏幕技術(shù)和地圖數(shù)據(jù)的本地化存儲(chǔ)技術(shù)，提高地圖的繪制速度、提升系統(tǒng)操作的簡(jiǎn)便性和平臺(tái)的擴(kuò)展性和可移植性，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)GIS平臺(tái)在水文信息化中的成功應(yīng)用。

移動(dòng)GIS；離線(xiàn)地圖；水文信息化

1 問(wèn)題的提出

近幾年智能手機(jī)熱的興起，改變了人們傳統(tǒng)的思維方式，人們逐漸習(xí)慣了用手機(jī)來(lái)了解各種生活資訊和移動(dòng)辦公。與此同時(shí)，無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展和普及,使得具有網(wǎng)絡(luò)功能和全球定位系統(tǒng)特征的智能手機(jī)成為信息傳輸?shù)囊环N理想工具，這也促進(jìn)了地圖技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)生了移動(dòng)地圖。移動(dòng)地圖是顯示在無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備上的可視化地理信息數(shù)據(jù)，它能夠隨時(shí)隨地的按照用戶(hù)的需求顯示地理信息[1]。

移動(dòng)地圖技術(shù)綜合了當(dāng)前衛(wèi)星定位技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、地理信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等各種注流技術(shù)[2]。該技術(shù)的應(yīng)用，較好地滿(mǎn)足了長(zhǎng)期以來(lái)人們對(duì)地理信息的需求，手機(jī)上可以完成個(gè)人PC上無(wú)法完成的事情，比如個(gè)人位置定位，基于位置的周邊事物的發(fā)現(xiàn)等。但同時(shí)也存在一些問(wèn)題，比如移動(dòng)終端本身信息處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量有限、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)帶寬相比有線(xiàn)而言相對(duì)較窄等問(wèn)題。在本研究中，通過(guò)開(kāi)發(fā)離線(xiàn)地圖引擎包，對(duì)地圖數(shù)據(jù)以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行本地化保存，大大減少了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)時(shí)傳輸，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 地圖多點(diǎn)觸摸技術(shù)

為了充分運(yùn)用手機(jī)終端觸控技術(shù)，在本研究中實(shí)現(xiàn)了地圖多點(diǎn)觸摸實(shí)現(xiàn)地圖的縮放功能。用戶(hù)通過(guò)2個(gè)手指的分開(kāi)和合攏動(dòng)作就能實(shí)現(xiàn)地圖的放縮功能。對(duì)于移動(dòng)操作系統(tǒng)，其實(shí)質(zhì)就是實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)觸摸涉及到的多個(gè)事件，主要包括2個(gè)手指接觸屏幕并按下時(shí)的ACTION_POINTER_ DOWN事件、2個(gè)手指移動(dòng)時(shí)的ACTION_MOVE事件以及手指離開(kāi)時(shí)的ACTION_POINTER_UP事件，這3個(gè)事件與地圖的縮放功能相結(jié)合。

2.2 地圖分塊顯示技術(shù)

為了提高地圖繪圖效率并減少移動(dòng)端的內(nèi)存消耗，對(duì)基礎(chǔ)底圖數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊，形成小瓦片。用戶(hù)在移動(dòng)端做地圖操作（縮放、移動(dòng)等）時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)當(dāng)前地圖的視野范圍，計(jì)算出需要繪制的瓦片，并從本地離線(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)或網(wǎng)絡(luò)獲取數(shù)據(jù)并在地圖上進(jìn)行繪制。通過(guò)該技術(shù)，大大提高了系統(tǒng)的繪制效率和可擴(kuò)展性。

2.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)疊加技術(shù)

對(duì)于業(yè)務(wù)系統(tǒng)而言，真實(shí)有價(jià)值的是各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的展示。本研究中，業(yè)務(wù)系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)現(xiàn)需要，把各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)疊加到基礎(chǔ)底圖上，其中包括遙測(cè)站雨情信息、水情信息、水質(zhì)信息等，并通過(guò)消息機(jī)制，把各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在底圖上。

2.4 基礎(chǔ)底圖自適應(yīng)手機(jī)屏幕技術(shù)

當(dāng)前移動(dòng)終端的分辨率眾多，為了使開(kāi)發(fā)出的地圖引擎可以在不同分辨率的終端上對(duì)地圖瓦片進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，本研究實(shí)現(xiàn)了通過(guò)獲取繪圖區(qū)域的高度和寬度，動(dòng)態(tài)計(jì)算當(dāng)前視野中需要顯示的瓦片信息。

2.5 地圖數(shù)據(jù)的本地化存儲(chǔ)技術(shù)

為了提高系統(tǒng)地圖的繪制效率，并減少由于下載基礎(chǔ)底圖花費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)流量。在本研究中實(shí)現(xiàn)了地圖數(shù)據(jù)的本地化存儲(chǔ)，把基礎(chǔ)底圖以本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)Sqlite的方式保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。在繪制底圖過(guò)程中，首先從本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)讀取瓦片數(shù)據(jù)，如果沒(méi)有取到，從網(wǎng)絡(luò)上獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制，并把數(shù)據(jù)保存在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，以備下次使用。

3 實(shí)際應(yīng)用案例

3.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本次研究的應(yīng)用案例為在水利行業(yè)比較普遍的基于地圖實(shí)時(shí)水雨情信息發(fā)布系統(tǒng)，該系統(tǒng)由8個(gè)模塊組成，分別為汛情摘要信息顯示模塊、雨情信息查詢(xún)模塊、水情信息查詢(xún)模塊、水庫(kù)信息查詢(xún)模塊、衛(wèi)星云圖瀏覽模塊、天氣圖顯示模塊、最新最新降雨等值線(xiàn)生成模塊以及預(yù)警信息查詢(xún)模塊。

3.2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

3.2.1 汛情摘要信息顯示模塊

用戶(hù)進(jìn)入汛情摘要模塊后，系統(tǒng)會(huì)以頁(yè)面的形式顯示出最新的水雨情信息，其中包括當(dāng)日(水文日)的雨情信息、水庫(kù)水情信息以及河道水情信息。雨情信息以表格的方式顯示出各雨量級(jí)的雨量站點(diǎn)數(shù)，并顯示出較大雨量站點(diǎn)的信息；水庫(kù)水情顯示出超警戒水位水庫(kù)站水情信息；河道水情顯示出各主要河道控制站點(diǎn)超警戒水位信息。

3.2.2 雨情信息查詢(xún)模塊

該模塊能以圖表方式直觀地展示降雨的空間分布及空間降雨強(qiáng)度信息，并根據(jù)各站的不同降雨強(qiáng)度以不同顏色進(jìn)行顯示，地圖放大到一定級(jí)別時(shí)顯示各站站名及降雨量信息，點(diǎn)擊或框選某一站點(diǎn)時(shí)顯示該站點(diǎn)的水雨情過(guò)程信息（見(jiàn)圖1）。

圖 1 雨情信息查詢(xún)主界面圖

用戶(hù)進(jìn)入地圖雨情查詢(xún)界面時(shí)，系統(tǒng)首先顯示出最新1 h的雨情信息（見(jiàn)圖1左圖），同時(shí)用戶(hù)可通過(guò)點(diǎn)擊時(shí)間段按扭顯示各時(shí)段的雨情分布情況，系統(tǒng)根據(jù)不同的雨量級(jí)別以不同顏色圖標(biāo)顯示各站的雨情分布，當(dāng)用戶(hù)放大地圖到一定級(jí)數(shù)時(shí)，在站點(diǎn)邊上顯示出站名和累積雨量值（見(jiàn)圖1右圖）。用戶(hù)通過(guò)點(diǎn)擊全圖按鈕時(shí)地圖返回到全圖狀態(tài)，顯示全圖雨量站點(diǎn)分布情況，方便用戶(hù)快速回到原始地圖狀態(tài)。用戶(hù)通過(guò)點(diǎn)擊圖例按鈕可顯示雨情的雨量分級(jí)圖例，用戶(hù)通過(guò)圖例和地圖雨量分布的比較可很直觀地看出當(dāng)前的降雨分布情況。

3.2.3 水情信息查詢(xún)模塊

通過(guò)該模塊用戶(hù)能方便地了解主要斷面控制站的最新水雨情信息，系統(tǒng)通過(guò)圖表的方式顯示各站點(diǎn)最新水位，對(duì)于超警戒水位站點(diǎn)以不同的顏色進(jìn)行顯示，地圖放大到一定級(jí)別時(shí)顯示各站點(diǎn)的站名、水位及上報(bào)時(shí)間，點(diǎn)擊或框選某一站點(diǎn)時(shí)顯示該站點(diǎn)的水雨情過(guò)程信息（見(jiàn)圖2）。

圖 2 水情信息查詢(xún)主界面圖

用戶(hù)進(jìn)入地圖水情監(jiān)視界面，系統(tǒng)顯示出全縣最新水情信息。當(dāng)用戶(hù)放大地圖到一定級(jí)數(shù)時(shí)，在站點(diǎn)邊上顯示各站名、水位及上報(bào)時(shí)間（見(jiàn)圖2右圖）。用戶(hù)通過(guò)點(diǎn)擊全圖按鈕回到全圖狀態(tài)，顯示出全圖水情形勢(shì)，方便用戶(hù)快速回到原始地圖狀態(tài)。用戶(hù)通過(guò)點(diǎn)擊圖例按鈕可顯示水情的分級(jí)圖例(包括無(wú)水位、正常水位、超警戒水位、超保證水位)，用戶(hù)通過(guò)圖例和地圖站點(diǎn)分布的比較可很直觀地看出當(dāng)前的水情形勢(shì)。用戶(hù)通過(guò)點(diǎn)擊下方的站點(diǎn)選擇按鈕可對(duì)地圖上的站點(diǎn)進(jìn)行選擇。

3.2.4 水庫(kù)信息查詢(xún)模塊

該模塊主要實(shí)現(xiàn)了水庫(kù)蓄水能力的分析功能，主要包括水庫(kù)當(dāng)前蓄水情況、水庫(kù)汛限水位及庫(kù)容信息以及可攔雨量等相關(guān)信息。同時(shí)可通過(guò)篩選功能對(duì)水庫(kù)站點(diǎn)進(jìn)行篩選，提取出用戶(hù)需要顯示的站點(diǎn)。通過(guò)該模塊用戶(hù)可比較直觀地了解當(dāng)前水庫(kù)的水雨情形勢(shì)。

3.2.5 衛(wèi)星云圖瀏覽

通過(guò)該模塊可查看最近7張衛(wèi)星云圖，用戶(hù)可查看紅外、可見(jiàn)光、水汽及三維4種類(lèi)型的衛(wèi)星云圖（見(jiàn)圖3）。

用戶(hù)可通過(guò)下方的“上一張”與“下一張”按鈕對(duì)最新的7張?jiān)茍D進(jìn)行瀏覽，系統(tǒng)對(duì)于最新瀏覽過(guò)的云圖自動(dòng)保存在本地緩存中，當(dāng)需要得到網(wǎng)上最新云圖時(shí)，通過(guò)下方的刷新按鈕即可完成。同時(shí)用戶(hù)可通過(guò)選擇框?qū)υ茍D類(lèi)型進(jìn)行選擇，得到用戶(hù)需要的云圖。通過(guò)多點(diǎn)觸控技術(shù)可對(duì)云圖進(jìn)行縮放顯示。

圖 3 衛(wèi)星云圖瀏覽查詢(xún)界面圖

3.2.6 天氣圖

天氣圖包括1周天氣圖和24 h天氣圖，系統(tǒng)得到網(wǎng)上的最新天氣圖信息，并通過(guò)圖片翻頁(yè)瀏覽的方式對(duì)一系列圖片進(jìn)行瀏覽。用戶(hù)通過(guò)1周天氣圖可預(yù)測(cè)1周內(nèi)的氣壓移動(dòng)分布情況，但氣壓等高線(xiàn)分布比較粗，可簡(jiǎn)單了解未來(lái)的氣壓走勢(shì)，用戶(hù)通過(guò)下方的“下一天”和“上一天”按鈕對(duì)未來(lái)幾天的氣壓分布圖進(jìn)行瀏覽，同時(shí)可對(duì)局部進(jìn)行縮放查看。24 h天氣預(yù)測(cè)圖詳細(xì)繪出了氣壓等高線(xiàn)的分布情況。

3.2. 7 降雨等值線(xiàn)

該模塊實(shí)現(xiàn)了降雨等值線(xiàn)的在線(xiàn)繪制功能，用戶(hù)通過(guò)設(shè)定等值線(xiàn)的繪制時(shí)間以及等值線(xiàn)類(lèi)型(等值線(xiàn)、等值面)，系統(tǒng)自動(dòng)生成等值線(xiàn)和等值面的圖片供用戶(hù)瀏覽（見(jiàn)圖4）。

圖 4 降雨等值線(xiàn)查詢(xún)界面圖

4 結(jié) 語(yǔ)

本文在分析當(dāng)前移動(dòng)GIS地圖平臺(tái)需求的基礎(chǔ)上，提高出研究離線(xiàn)地圖的必要性。并對(duì)離線(xiàn)地圖開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，并完成了該地圖平臺(tái)的開(kāi)發(fā)。同時(shí)把研究成果應(yīng)用到水文信息化建設(shè)中。在本研究中主要取得了以下研究成果：

（1）本研究中移動(dòng)GIS地圖平臺(tái)的開(kāi)發(fā)完全從底層進(jìn)行，從而為后期平臺(tái)的開(kāi)發(fā)提供較好的可擴(kuò)展性，并能對(duì)性能方面的進(jìn)一步提高提供技術(shù)基礎(chǔ)。

（2）實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)底圖數(shù)據(jù)的本地化存儲(chǔ)，從而大大提高了地圖的繪制速度，并減少了由于下載基礎(chǔ)底圖而引起的網(wǎng)絡(luò)流量。

（3）實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)觸摸實(shí)現(xiàn)地圖基本操作功能。用戶(hù)通過(guò)簡(jiǎn)單的手指放開(kāi)與合攏就能方便地實(shí)現(xiàn)地圖的縮放功能，大大提高了系統(tǒng)操作的簡(jiǎn)便性。

（4）實(shí)現(xiàn)了地圖自適應(yīng)手機(jī)屏幕功能。較好地滿(mǎn)足了手機(jī)屏幕分辨率多樣化的要求，也提高了平臺(tái)的可移植性。

（5）完成了移動(dòng)地圖平臺(tái)在水文行業(yè)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)汛情摘要的顯示、水雨情信息的地圖顯示、水庫(kù)報(bào)表生成、衛(wèi)星云圖瀏覽、天氣圖顯示、最新降雨等值線(xiàn)生成、預(yù)警信息生成等功能，為該平臺(tái)在其它領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。

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（責(zé)任編輯 黃 超）

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1008 - 701X(2017)04 - 0077 - 03

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.04.023

2017-04-04

金輝明(1982 - )，男，高級(jí)工程師，碩士，主要從事計(jì)算機(jī)技術(shù)在水利信息化方面的應(yīng)用研究。