移动GIS在城市规划中的应用

贺俊伟，孟 卫，周冬梅

(江西理工大学,江西赣州 341000)

移动GIS在城市规划中的应用

贺俊伟，孟 卫，周冬梅

(江西理工大学,江西赣州 341000)

针对目前城市规划现状资料采集过程中存在的数据采集不准确、不规范、采集周期长等一系列问题，设计了从地图下载、数据采集到数据更新的现状资料采集流程，开发了现状资料采集系统，通过与服务器的交互实现了地图下载、数据采集、空间查询、空间分析等功能，简化了现状资料采集流程，提高了数据采集的效率。

城市规划;移动GIS;信息采集

城市规划是在充分了解城市的现状及未来发展趋势的基础上，对城市或城市的某一局部地区的土地、房屋、城市设施等物质要素所作的一系列配置。它的目的是为了创造一个安全舒适的生活环境和经济有效的工作环境。为使这样的配置合理化，一个最基本的条件就是要充分掌握城市的现状信息，即自然的、社会的、历史的以及未来的各种信息。这些信息基本上可以分成两种类型：一种是以数字、文字来表示的信息（如：地区人口、工业总产值、地名等）；另一种用图形表示的信息（如：地形、行政区划、公路网、铁路网、建筑物的形状等）。

在城市规划现状资料的调查过程中，数据的实时更新至关重要。室外数据的传统采集和编辑一直是耗时并且容易出错的工作，需要依赖于纸制地图或传统测量手段，室外数据编辑是通过绘制草图，并做标示来实现。这些室外编辑的数据还要回到办公室通过手工输入和编译才能进入数据库。这种作业模式导致现状资料不能及时更新，且精度很难保证，给分析和决策结果带来极大的不可靠性。传统的工作方法和手段已跟不上现代化城市建设和管理的需要，城市需要一种更加全面、科学、合理的手段和方法进行规划和管理，设计一个行之有效的规划信息采集系统成为了当前形势的迫切需要。

地理信息系统（Geographic Information System,简称 GIS）是一门综合性的技术，它涉及到地理学、测绘学、计算机科学与技术等学科。它的概念和基础是地理和测绘，技术支撑是计算机技术，应用领域是地理、规划与管理等许多行业和部门。自从20世纪60年代以来，GIS已被各行业所应用。特别是近 20年来，伴随计算机技术的迅速发展，GIS取得一次一次重大进步，如空间数据的管理、网络 GIS、三维 GIS、移动GIS等技术。GIS软件可以方便快捷地生成各种规划用图、表格和报告，利用数据库管理数据，可以动态的更新、增补。可以进一步地促进城市规划工作的发展，特别是移动GIS的发展为城市规划现状信息的获取提供了有力工具。

1 城市规划的主要内容

城市规划是人类为了在城市的发展中维持公共生活的空间秩序而做的未来空间安排的意志。这种对未来空间发展的安排意志，在更大的范围内，可以扩大到区域规划和国土规划，而在更小的范围内，可以延伸到建筑群体之间的空间设计。因此，从更本质的意义上，城市规划是人居环境各层面上的、以城市层次为主导工作对象的空间规划。

城市规划工作的基本内容是依据城市的经济社会发展目标和环境保护的要求，根据区域等上层次的空间规划的要求，在充分研究城市的自然、经济、社会和技术发展条件的基础上，制定城市发展战略，预测城市的发展模型，选择城市用地的布局和发展方向，按照工程技术和环境的要求，综合安排城市各项工程设施，并提出近期控制引导措施，城市规划的内容包括城市规划和专项规划（如图1所示）。

图1 城市规划的内容

2 移动GIS概述

2.1 移动GIS的概念与特点

移动GIS是一种应用服务系统，其定义有狭义与广义之分。狭义的移动GIS是指运行于移动终端（如PDA）并具有桌面GIS功能的GIS，它不存在与服务器的交互，是一种离线运行模式。广义的移动GIS是一种集成系统，是GIS、GNSS（卫星导航定位系统）、移动通信、互联网服务、多媒体技术等的集成。

移动GIS具有以下特点：1）移动性：运行于各种移动终端上，与服务端可通过无线通信进行交互实时获取空间数据，也可以脱离服务器与传输介质的约束独立运行，具有移动性。2）动态（实时）性：作为一种应用服务系统，应能及时地响应用户的请求，能处理用户环境中随时间变化的因素的实时影响。3）对位置信息的依赖性：在移动GIS中，系统所提供的服务与用户的当前位置是紧密相关的，需要集成各种定位技术，用于实时确定用户的当前位置和相关信息。4）移动终端的多样性：移动GIS的表达呈现于移动终端上，移动终端有手机、掌上电脑、车载终端等，这些设备的生产厂商不是惟一的，它们采用的技术也不是统一的，这就必然造成移动终端的多样性。

2.2 移动GIS关键技术

2.2.1 移动定位技术

当前，普遍使用的移动终端位置定位方式有三种:第一种是基于网络的，如起源蜂窝小区(CellofOrigin，COO)、达到角度 (Angle of Arrival，AOA)、到达时间(Time of Arrival，TOA)、到达时间差 (Time Difference of Arrival，TDOA)等;第二种则是基于终端的，如全球定位系统 (Global Positioning System，GPS)、增强观测时间差分(EnhancedOffsetTimeDivision，EOTD)等;第三种方法则是以上两种方法的混合使用，如辅助GPS (Assisted GPS，AGPS)、AGPS与TDOA混合等。在实际定位过程中，根据精确度、应用和服务、配置代价等三个关键因素的综合考虑。

2.2.2 嵌入式系统

嵌入式操作系统是一种实时的、支持嵌入式应用的操作系统软件，其核心通常小，因为硬件的内存容量有限。嵌入式操系统具有通用操作系统的基本特点，如能有效管理越来越复杂的系统资源;能够把硬件虚拟化，使得开发人员从繁忙的驱动序移植和维护中解脱出来;能够提供库函数、驱动程序、工具集以及应用程序。与操作系统相比较，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。一般情况下，它可以分成两类：一类是面向控制、通信等领域的实时操作系统，如 Wind River公司的 Vxworks、Accelerated Tech公司的Nucleus系列等;另一类是面向消费电子产品的非实时操作统，这类产品包括 PDA、移动电话、机顶盒等，如Windows Mobile、Palm0S、UCLinux和Symbian OS等。不同的嵌入式操作系统适用于不同的应用领域，同时也决定了于其平台上的软件应用、开发方式等。

2.2.3 无线通信网络技术

移动通信系统是连接用户终端和应用服务器的纽带，它将用户的需求无线传输给地理信息应用服务器，再将服务器的分析结果传输给用户终端。其核心技术为无线接入技术，按目前广泛使用的技术可分为两类：一是基于蜂窝的接入技术，如 GSM、CDMA、GPRS等；二是基于局域网的技术，如蓝牙（BlueTooth）、无线局域网（W IFI）技术。移动通信技术现在已经发展到3G，其传输速度提高，网络容量增大，覆盖面拓宽，保密性加强，使得海量的空间信息得以快捷、安全地无线传输。

3 规划信息采集系统的设计与实现

3.1 系统结构设计

整个系统分移动端和服务器端两部分。移动端可以是笔记本电脑、智能手机(PPC)或者掌上电脑(PDA)。移动端安装有绿化信息采集系统，用于在室外采集绿化信息。

服务器端提供数据处理、发布、下载和传输服务，用于实现地图的编辑、发布、下载和数据的实时传输。其中，地图下载提供用户当前所在位置的参考背景地图，用以提高数据采集的工作效率;数据传输将采集数据通过无线网络传输到服务器上，保证了数据的及时更新，其结构如图2所示。

图2 系统结构

3.2 系统工作流程设计

首先利用ArcGISDesktop来对数据进行编辑处理，以满足发布到移动终端(PDA/PPC)采集模块的数据要求;然后利用ArcGIS Server Manager或者Arc Catalog的管理工具将处理后的数据以Web地图服务的形式发布，移动终端通过无线网络申请服务并下载相关数据，如果无线网络信号不好，也可以直接使用数据线或蓝牙进行传输;最后，移动终端将采集的数据通过无线网络传输给后台的空间数据库，其流程图如图3所示。

图3 系统工作流程图

3.3 系统的功能实现

3.3.1 数据管理功能

1）数据编辑。通过Arc GIS Desktop产品，如Arc Map、Arc Catalog对采集所需的相关地图数据进行整理和编辑。

2）数据库管理。通过Arc SDE建立空间数据数据库，存储与空间数据相关的属性数据，用户采集完成后的数据将通过无线网络导入空间数据库。

3）数据发布。Arc GIS Server Manager以地图服务的形式将数据发布到Web服务器，以供室外采集信息之用。

4）Web管理。通过 Web服务器实现移动终端与Arc GIS Server Manager之间的数据交互。

3.3.2 数据传输功能

1）在线传输模式。若无线网络信号良好，移动终端通过无线网络 (WIFI/GPRS/CDMA/3G)或数据线向服务器端发出数据下载请求，Web服务器接受请求后将Arc GIS Server Manager发布的地图传送给移动端。

2）离线传输模式。若无线网络信号较差，不能满足数据传输要求，则采集后的数据以 Cache的形式暂时存储在移动终端中，回到室内进行有线传输或者等网络信号良好时再次进行无线传输。

3.3.3 数据采集功能

1）文件管理。移动终端向服务器端发出申请，然后接受相关数据，再将采集完成后的数据传输回空间数据库，以满足实时更新。如无线网络信号较差，则暂时存为Cache文件。

2）地图浏览。满足用户对地图的浏览要求，包括放大、缩小、漫游、地图界面初始化等。

3）信息采集。信息采集分为两种方式，一种是GPS采集，用户利用GPS定位获得采集信息的空间数据；另一种是数字化采集，用户利用系统开发的工具直接在地图上创建要素。

4）空间分析。用户可以在移动终端完成基本的GIS操作，如创建、编辑、删除要素，查看、修改属性数据等

5）GPS设置。主要用于配置 GPS定位的相关环境，整个系统的功能如图4所示。

图4 系统功能图

4 结 语

本文针对目前城市规划现状信息采集过程中存在的问题，设计开发了一个资料采集系统，并对数据下载、数据传输、数据采集等移动GIS中的关键技术进行了研究，在实际采集中取得较好的效果，具有一定的实用价值，可以推广应用。

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[2] 黄方,王平.GIS空间分析原理与方法[M].北京：科学出版社, 2008

[3] 孟令奎,史文中,张鹏林.网络地理信息系统原理与技术[M].北京：科学出版社,2005

[4] 周文生,毛锋,胡鹏.开放式WebGIS的理论与实践[M].北京：科学出版社,2007

[5] 张书亮,网络地理信息系统[M].北京：科学出版社,2005

[6] 翟金慧,张和生.GIS在城市规则中的应用[J].测绘科学,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

贺俊伟，硕士，研究方向为GIS应用。