移动GIS开发及在城市勘测中的应用

张健源，胡振彪，李志刚

(青岛市勘察测绘研究院，山东青岛 266032)

移动GIS开发及在城市勘测中的应用

张健源∗，胡振彪，李志刚

(青岛市勘察测绘研究院，山东青岛 266032)

介绍了移动GIS的主要特点，分析了实现移动GIS的关键技术，介绍了基于Trimble GeoXT手持设备移动GIS软件的开发，其可实现Shp数据、XML数据和自定义二进制数据、遥感影像数据的浏览、空间查询等操作，通过设备端程序实现NTRIP网络协议与VRS服务器进行交互，实时获取差分数据修正GPS测绘精度，并实地测量进行了精度检验，阐述了该系统在城市勘测中如基础设施测量、执法巡查、城管部件数据检查、岩土工程勘察几个领域的应用。

移动GIS；土地巡查；城管部件检查

1 引 言

地理信息系统(GIS)是一门综合性的技术，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80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等技术。

在这些应用过程中，数据的实时更新至关重要。传统的GIS数据采集手段数据输入效率较低，需重复操作，容易出错，且不能保证数据的实时性。移动GIS通过综合运用GPS的精确定位技术、便携移动设备、无线网络接入和GIS的空间信息处理能力，使得系统能够实时地获取、存储、更新、处理、分析和显示地理信息，解决了传统GIS中存在的不足，提高了数据的实时性和工作效率。

2 移动GIS及其开发

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、便携机等)并具有传统GIS功能的地理信息系统，它不需与服务器交互，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(全球卫星导航定位系统)、移动通信、互联网服务、多媒体技术等的集成。移动GIS主要由移动终端设备、无线通信网络、地理应用服务器及空间数据库组成。移动终端设备是一种便携式、低功能，并且可以用来快速、精确定位和地理要素识别的设备。硬件主要包括掌上电脑(PDA)、便携式计算机、WAP手机、GPS定位仪器等。软件主要是嵌入式的GIS应用软件。无线通信网络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。地理应用服务器是整个系统的关键部分，也是系统的GIS引擎。它位于固定场所，为移动GIS用户提供大范围的地理服务以及潜在的空间分析和查询操作服务。空间数据库用于组织和存储与地理位置有关的空间数据及相应的属性描述信息，移动GIS的数据存储中心，并且能对数据进行管理，为移动应用提供各种空间位置数据，是地理应用服务器实现地理信息服务的数据来源。

2.1 移动GIS特点

(1)移动性:运行于各种移动终端上，与服务端通过无线通信交互实时获取空间数据。

(2)服务实时性:在各种导航定位设备的支持下，在移动的过程中，不受限制地把采集到的相关信息及时处理并发布给用户。

(3)信息载体的多样性:与传统GIS相比，移动终端用户与服务器及其他用户的交互手段更加丰富，包括定位服务、视频、语音、图像、图形、文本等。

2.2 移动GIS关键技术

(1)嵌入式技术

移动GIS的无线终端是一种嵌入式系统，嵌入式系统是以应用为中心的专用计算机系统，其软硬件可以根据应用需要进行“裁剪”。代表性的嵌入式无线终端设备包括:PDA(个人数字助理)、掌上电脑和手机等。

(2)无线网络技术

移动通信系统是连接用户终端和应用服务器的纽带，其核心技术为无线接入技术，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(Blue Tooth)、无线局域网(WIFI)技术。移动通信技术正处在从2G向3G演进过程中，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)分布式空间数据管理技术

分布式空间数据库系统是指在物理上分布、逻辑上集中的分布式结构。由于移动用户的位置是不断变化的，需要的信息多种多样，因此任何单一的数据源都无法满足要求，必须有地理上分布的各种数据源，借助于现有的分布式处理技术，为多用户并发访问提供支持。

(4)移动数据库技术

移动数据库是指移动环境的分布式数据库，是分布式数据库的延伸和发展。移动数据库要求支持用户在多种网络条件下都能够有效地访问，完成移动查询和事务处理。利用数据库复制/缓存技术或数据广播技术，移动用户即使在断接的情况下也可以访问所需的数据，从而继续自己的工作。其中的时态空间数据库技术是移动GIS的关键。移动数据库技术的研究主要涉及5个方面:移动数据库复制/缓存技术、移动查询技术、数据广播技术、移动事务处理技术、移动数据库安全技术。

2.3 移动GIS开发简介

我们基于Windows Mobile操作系统完全自主研发了移动GIS软件，本软件可运行于Windows Mobile 5、6、及6.5等版本的掌上电脑或智能手机中，开发环境采用Microsoft Visual Studio 2008、C＃语言实现；其中GIS底层采用自主研发的移动GIS引擎实现，GPS接收及纠正采用Trimble公司的PFTools 2.3.1插件，从而针对Trimble设备实现高精度的定位。

本软件可实现Shp数据、XML数据和自定义二进制数据、遥感影像数据的浏览、空间查询等操作，其中自定义二进制格式实现了对地理信息数据的加密，有效避免因移动设备丢失造成的数据泄密，保护了数据所有者的权利。通过设备端程序实现NTRIP网络协议与VRS服务器进行交互，实时获取差分数据修正GPS测绘精度，用于实际项目应用。软件具有如下特点:

(1)基于GDI＋底层实现了适应多尺度矢量数据和多分辨率影像数据在Windows Mobile设备的电子地图平台(图1)。

(2)提供了放大、缩小、漫游、自由缩放、查看全图等基本电子地图功能，并可对图层进行管理，如图层关闭，图层颜色设置等(图2)。

(3)通过VRS等技术，获取我院搭建的COSS站RTK服务获得差分数据从而实现高精度的GPS定位，满足多种应用需求；可实现点、线、面三种类型的地物要素采集及外业数据检查，提供选择添加、修改、删除三种数据采集模式(图3)。

图1 PDA平台

图2 视图浏览

图3 数据采集

2.4 精度分析与评价

为测试手持GPS定位精度能否满足实际需求，我们使用硬件平台采用Trimble GeoXT的手持设备，连接青岛市连续运行基准站系统，实测若干点位，如图4所示，解算精度如表1、表2，在亚米级定位精度要求下，本设备和软件可以满足该精度要求的数据采集和数据检查需求。

图4 点位示意

坐标值对比 表1

坐标精度 表2

3 移动GIS在城市勘测中的应用

在上述GIS核心功能的基础上，我们在移动GIS方面展开了多项应用，其中部分典型应用如下:

3.1 基础设施现状的测量

包括道路、建筑物、城管部件、电力线路、石油管道等，通过移动GIS终端对空间数据和属性数据进行采集，建立地理信息数据库和管理信息系统数据库，并不断对其更新和管理。

我们在青岛高新区3天之内利用基于VRS移动GIS平台，完成以下任务:

(1)测绘了整个高新区约 60 km2范围内的道路，包括主要道路、次要道路以及盐田区范围内的道路，共计134条；

(2)整个高新区(60 km2)的现状厂房测绘，及每个公司的信息调查；

(3)整个高新区回填情况调查内业数据处理；

另外我们还完成了旅游数据采集(崂山驴友图等、木栈道采集、索道、海上游船路线等)、崂山景区地质灾害调查、政务专题数据快速采集等工程，充分体现了其快速、简便的优点。

3.2 土地、林业、海洋等执法巡查

我们根据移动设备中加载的各种电子档案资料及现场测量资料，利用平台提供PDF电子档案浏览功能轻松可获得数据差异，快速判断各种违法情况。并使用GPS测量设备放样核准边界界址点，埋桩定界。

3.3 城管部件数据检查

通过移动GIS桌面管理软件，将城市部件位置、属性及照片数据导入到移动终端中实现外业数据检查，提高了城市部件数据质检的工作效率。

3.4 岩土工程勘察应用

针对勘察行业特点和掌上电脑能够实现的功能，我们利用移动GIS平台开发的岩土工程勘察掌上电脑外业辅助系统(图5)，能够GPS辅助放点(图6)及岩样照片、语音描述与深度自动关联等，在一定程度上实现了岩土勘察工程的内外业一体化，大大提高了工作效率。

图5 勘察软件主页面

图6 钻孔布置图

4 结 语

本文介绍了基于 Trimble GeoXT手持设备移动GIS软件的开发，阐述了该系统在城市勘测中几个领域的应用，体现出了快速、便捷等诸多优点。当然，该技术在软件实用功能及在精确GPS的应用开发上还需要进一步的优化完善，形成一套精确、实用的GIS勘测应用系统。

参考文献

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[6] 杨忠振，贾鹏，于滨.基于GIS的城市道路交通管理信息及交通资源分析系统[J].大连理工学报，2006，7:P550～555

Mobile GIS Development and Application in the City Surveying

Zhang Jianyuan，Hu Zhenbiao，Li Zhigang
(QingDao Geotechnical Investigation And Surveying Research Institute，Qingdao 266032，China)

This article describes the main features of mobile GIS，mobile GIS analysis of the key technologies to achieve introduced based on Trimble GeoXT handheld mobile GIS software development，which enables Shp data，XML data and custom binary data，remote sensing image data browsing，spatial queries and other operations，the device－side program to achieve NTRIP server network protocol to interact with the VRS，real time differential GPS correction data mapping accuracy，and precision of field measurements carried out tests described in the system in cities such as infrastructure survey measurement，enforcement inspections，the inspectors checked the data components，geotechnical engineering investigation of several fields.

mobile GIS；land inspections；urban parts inspection

2011—07—12

张健源(1980—)，男，工程师，主要从事城市测量工作。

1672－8262(2012)01－16－04

P208.2

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