基于iPad的国土移动用图系统的研究和应用

宋志明

(1.武汉大学测绘学院，湖北武汉430079;2.增城市国土资源和房屋管理局，广东广州511300)

一、引 言

移动用图系统是一种移动GIS系统，是基于移动通信无线互联平台开发出来的多功能无线办公系统，它将 GPS、GPRS、SMSC、3G、MPS 和GIS 等多项技术应用于PDA，以实现随时随地进行空间图形数据交互、查询、处理、统计、分析及定位等功能。目前，由于3G技术的广泛使用，移动网络的速度得到大幅度的提升，采用3G技术建设移动GIS，在网络速度上的障碍已经不存在。另一方面，以iPad为代表的智能移动终端快速发展，也促进了各种移动办公平台的建设。本文以增城市国土资源和房屋管理局实施的国土移动用图系统项目为例来阐述基于iPad的国土移动用图系统研究应用的整体过程。

二、项目简介

增城市国土移动用图系统的建设目标是基于3G无线网络技术、GPS导航定位技术和空间数据库技术，建设能够实现在外部移动办公环境下随时随地、方便快捷地查看基础地理信息和专题图形数据，并统计分析相关信息，及时提供信息以辅助决策的移动用图系统。

建设内容包括移动用图数据库建设和移动用图系统建设两部分。数据库建设需要整理建库的内容，有行政界线、地名地址、影像、地形等基础地理数据，土地权属、地类、规划、基本农田等土地业务数据，以及交通路网、农田水利、林业等部门专题数据。系统实现的主要功能有:GPS定位与轨迹记录、分层地图显示控制、地名地址搜索定位、专题数据属性查看、土地权属、利用现状、土地利用规划和基本农田快速统计、后台管理等。

项目从2011年10月启动，到2012年10月全面建成使用，历时一年，完成了移动用图数据规范制定、数据库建设、移动用图系统平台等建设内容，实现了基础地理信息、土地业务信息、部门专题信息的快速查看和统计分析，为各级领导在土地管理、城市建设等方面科学决策提供了用图参考，受到了一致好评。目前系统在线用户已超过120人，项目成果在增城市国土资源和房屋管理局、政府部门、各镇街得到广泛应用，显著提升了行政效率，发挥了极大的社会公益价值。

三、设计思路

项目设计思路主要从3个方面考虑:

1)在系统技术架构方面将系统架构分为客户端、服务器和数据源3部分，分别承载在用户界面层、业务逻辑层和数据层。用户界面层是客户端的承载层，直接与用户打交道，是向用户提供GIS服务的窗口，该层支持iPad、PC机两种终端;数据层是系统各类数据的集散地，是确保GIS功能实现的基础和支撑;业务逻辑层是系统的核心部分，系统的服务器都集中在该层，主要负责传输和处理空间数据信息，执行其功能等，包括 Internet、Web Server、Map Server等组成部分。系统技术架构如图1所示。

2)在数据库建设方面要对增城市行政界线、地名地址、二调成果、用地、权属、规划、地形、影像等数据进行整理、切片及符号化处理，为国土移动用图系统提供数据支撑。

图1 系统技术架构图

3)在系统建设方面要建立包括地图浏览、图层管理、地图搜索、地图测量、权属统计、地类统计、GPS定位、权属管理等功能的移动用图子系统，满足国土移动用图办公的实际业务需求;同时，系统要建立包括数据图层配置、用户管理、权限管理、日志管理的后台数据库管理子系统，对数据更新、数据安全方面实现后台管理和实时监控。系统功能图如图2所示。

图2 移动用图系统功能图

四、关键技术

1.数据建库技术方法

移动用图数据库建设按照内容框架与数据规范对各数据进行加工、整理和入库，同时面向各政府部门有计划地补充和集成外部数据资源，构建必要的数据应用环境，提供移动用图系统的数据访问服务、可视化应用。

移动用图数据库由矢量数据和栅格数据、数据集、元数据库、目录库及编码体系等不同层次的数据组成，如图3所示。

图3 移动平台用图数据库逻辑结构图

2.移动GIS系统技术

移动GIS是建立在移动计算环境、有限处理能力的移动终端条件下，提供移动中的、分布式的、随遇性的移动地理信息服务的 GIS，是一个集GIS、GPS、移动通信三大技术于一体的系统。它通过GIS完成空间数据管理和分析、GPS进行定位和跟踪，利用iPad完成数据获取功能，借助移动通信技术完成图形、文字、声音等数据的传输。

系统充分利用了当前IT产业的最前沿技术，在目前比较流行的iPad设备上进行系统开发，通过3G通信网络实现了对海量地图数据的实时调用，通过实时地将空间信息传输给服务器来实现其功能。系统中加载了国土局目前主要业务科室的地理信息数据，包括储备数据、用地数据、土地调查和执法监察数据，数据非常丰富。系统提供了GIS系统常用的位置搜索、属性查看、空间分析统计等功能。结合iPad具有GPS和蜂窝网络定位的特性使得这些功能在使用时更加简单快速。以统计功能为例，要统计某区域占用耕地的总面积，通过定位功能即可定位到该区域，然后使用现状统计功能能马上统计出该区域的耕地总面积，根据统计数据即可辅助领导做出决策，极大地提高了工作效率。

3.基于ArcGIS的缓存技术

系统通过基于ArcGIS的缓存技术，在服务器端对数据进行预先缓存，极大地减少了服务器响应用户请求的时间，并且减少了数据传输量，使得地图浏览速度高于传统桌面GIS系统。

ArcGISServer的缓存服务可以分为融合缓存、多图层缓存及按需缓存。融合缓存把所有图层群组在一起生成切片块;多层缓存则为每个图层建立切片块，可以支持客户端控制图层显示、标注和要素选取;按需缓存则不是事先生成切片，而是根据客户端首次访问请求创建切片，可以节省空间和缓存创建时间。

本系统采用多图层缓存的技术，将影像、地形、土地利用现状图斑等大容量数据图层进行缓存切片处理，提升加载速度。

五、项目实施

项目实施首先是进行项目情况调研，全面了解项目建设内容、软硬件环境、实施基础等条件，然后根据项目任务和目标设计项目实施方案，在项目实施方案评审通过之后，分别开展数据整理和系统建设工作，最后共同形成一套系统数据库内容完整、格式标准、系统功能齐全、满足实际使用要求的移动用图系统。其中数据整理基本流程包括数据收集、数据整理与检查、数据入库、数据复核和数据修正5个主要环节，系统建设流程包括需求分析、系统设计、系统开发与测试、系统试用和系统调整5个主要环节，项目实施技术流程如图4所示。

图4 项目实施技术流程图

系统开发完成后，系统登录界面和系统工作界面分别如图5、图6所示。

六、结束语

增城市国土资源和房屋管理局移动用图系统的设计和实施是基于国土部门移动办公用图需要，采用先进的技术方案形成的包括数据库标准、基础数据、软件平台和业务应用4部分内容的成套解决方案，为成果的推广应用提供了良好条件。到目前为止，项目成果以不同的方式在城市建设、土地管理、城市规划、三旧改造等社会经济建设领域发挥重要的信息支撑作用，产生了直接的社会经济效益，对同类项目的建设有很好的指导意义。

图5 系统登录界面

图6 系统工作界面

［1］查新建.GIS系统中数据源集成方法的探讨与实现［D］.杭州:浙江大学，2006.

［2］陆守一.地理信息系统［M］.北京:高等教育出版社，2004.

［3］熊庆文，边馥苓.基于嵌入式数据库系统的移动GIS应用体系结构研究［J］.武汉大学学报:信息科学版，2006，31(1):86-89.

［4］刘建闽.基于3G网的移动GIS系统关键技术及应用［J］.河南理工大学学报:自然科学版，2007，26(1):42-45.

［5］吴长彬，孙在宏，吉波，等.基于3G和嵌入式GIS的土地移动执法监察系统［J］.测绘通报，2011(3):63-65.

［6］姜代红，杨慧.可定制数据无线传输的嵌入式移动GIS设计［J］.计算机应用，2010(9):2538-2540.

［7］李志昌，谢刚生.采用多级别缓存消息数据方法的国土资源移动执法监察系统［J］.测绘通报，2013(3):102-105.

［8］张新长，马林兵，张青年.地理信息系统数据库［M］.2版.北京:科学出版社，2010.

［9］李爱勤，李德仁，龚健雅，等.GIS空间数据库多比例尺表达与处理概念框架［J］.地理科学学报，2009，11(5):645-650.

［10］王光霞，於建峰，顾绍红，等.网络电子地图表示方法分析与研究［J］.测绘通报，2008(2):66-69.