传统民居聚落旅游Mobile GIS系统探讨与实现

白玉龙，郇 洁，梁 冰，刘建华，杜明义

（1.北京建筑大学 测绘与城市空间信息学院 现代城市测绘国家测绘地理信息局重点实验室，北京 100044）

传统民居聚落旅游Mobile GIS系统探讨与实现

白玉龙1，郇 洁1，梁 冰1，刘建华1，杜明义1

（1.北京建筑大学 测绘与城市空间信息学院 现代城市测绘国家测绘地理信息局重点实验室，北京 100044）

针对当前智能移动终端旅游自助服务需求，基于Mobile GIS和移动物联网等技术，探讨基于Android 平台的Mobile GIS旅游自助服务系统的开发原理、系统架构以及关键技术，研发为游客提供实时获取、存储、处理、分析、显示热点旅游区资源的Mobile GIS自助服务APP平台。在古北水镇传统民居聚落区的实证表明，该系统较好地完成了旅游区资源的推介和游客自助服务功能。

传统民居聚落；旅游自助服务；Mobile GIS；移动物联网技术；智能移动终端

1 Android 平台的架构

Android是一个开放式手机和平板电脑移动端操作系统[1-7]，底层建立在Linux2.6系统之上。该平台采用软件层叠的方式将操作系统、中间件、用户界面、应用软件进行构建。这种结构使得层与层之间相互分离，保证了层与层之间低耦合[8]。

Android操作系统的体系结构可分为4层5部分，如图1。

图 1 Android体系结构图

1）应用程序层是指Android系统连同核心应用程序包一起发布的用户级应用程序，例如联系人、浏览器、日历、导航等应用服务。

2）应用程序框架使开发者可以完全访问核心应用程序所使用的API框架，该架构用来简化组件式软件的重用。

3）函数库是Android系统中各种不同组件所调用的C/C++资源库，以提高底层功能的可重用性。

4）Android运行时的核心库集提供了Java绝大部分功能，Dalvik虚拟机则负责运行Android应用程序。

5）Linux内核提供了安全性、进程管理、内存管理、驱动模型、网络协议等核心系统服务。

Android提供了大量的API供开发者调用，并提供大量功能丰富、界面友好的UI组件，把这些UI组件搭建在一起就可以开发出优秀的图形用户界面。Android系统提供了对GNSS的支持，开发者很容易从Android系统中获取GNSS定位信息，并利用位置信息在地图上进行定位、追踪等协同交互操作。

2 Mobile GIS开发原理

2.1 Mobile GIS系统构成

Mobile GIS[9]是以智能移动设备为终端、移动通信互联网络为支撑、GNSS（GPS、北斗等）及基站三角测量、WPS、Cell ID、WiFi等为定位方法的GIS系统，结合了传统地理信息技术与移动通信技术，并将GIS、GNSS和无线网络一体化。Mobile GIS主要由智能移动设备、无线通信网络、空间数据集、地理空间信息服务组成[10,11]，如图2。

图 2 Mobile GIS关系图

1）智能移动设备是一种适合室外环境使用、易于携带、可以快速精确定位的设备。

2）无线通信网络是连接智能移动设备与空间信息服务的桥梁，主要有2种: 一种是移动通信网络，如GSM、WCDMA、3G/4G等; 另一种是无线局域网络，如WiFi 等。

3）空间数据集是Mobile GIS 应用的基础数据和专题数据，主要指存储在数据库服务器上的各类空间数据，如地图文档和专题地图等。

4）地理空间信息服务是Mobile GIS的关键环节，智能移动设备通过无线通信网络访问服务，空间信息服务一般提供基础地理信息、专题地理信息等，服务的数量和质量对Mobile GIS应用至关重要。

2.2 旅游Mobile GIS应用服务模式

Mobile GIS[12]既不是桌面GIS由PC端改装后迁移到移动设备，也不是Web GIS由传统Internet网络延伸到移动互联网络，而是一种崭新的GIS“生态圈”。它是继桌面GIS、Web GIS之后又一新的应用服务热点。基于位置的便携式服务，其核心就是Mobile GIS。Mobile GIS的核心是地图服务，而地图是地理信息的载体，它包括矢量地图、栅格影像地图等。根据Mobile GIS数据访问途径的不同，可以分为2种地图服务模式：离线模式（线下）和在线模式（线上）。

1）离线模式是指GIS数据通过下载服务存储在本地存储卡上，类似桌面GIS，不需要任何网络支持，智能移动设备就可完成有限的空间信息展示、查询、检索和简单的空间分析等功能。

2）在线模式是指空间数据和服务等均发布在服务中心，智能移动设备需要通过无线网络动态下载当前所感兴趣的空间数据和服务，保证了空间数据调用和服务响应的实时性。

在实际应用中受通信费用、无线信号等的制约，Mobile GIS 一般采取地图离线包和在线服务相结合的模式，从而节省网络流量，保证专题信息的实时性。

3 旅游自助服务关键开发技术

3.1 LBS旅游自助服务技术

基于位置的服务LBS ( location based service)[13,14]结合了GIS 技术、移动通信技术、定位技术和移动互联网技术。可以通过移动运营商的无线电通信网络（如3G/4G网）或GNSS等方式获取移动终端用户的位置信息。在GIS技术的支持下，为用户提供位置相关性应用服务。本文基于该技术实现了传统民居聚落游客基于位置的旅游自助服务功能。

3.2 二维码旅游自助服务技术

二维码[15]是按一定规律分布的黑白相间的矩形方阵符号，是记录数据的新一代条码技术，具有制作方便、信息量大、识别速度快等特点。二维码旅游自助服务技术实现了移动终端与基于二维码的旅游资源自助式推送的有机结合，通过摄像头扫描，游客即可快速获取条码中存储的有关传统民居聚落的旅游资源，极大地方便了游客与景区的全方位交互，充当了电子导游的角色。

3.3 Web Service旅游资源数据库访问技术

Web Service[16]是一个平台独立的、松耦合、自包含、可编程的Web应用程序，可使用开放的XML标准来描述、发布、协调和配置，用于开发分布式互操作应用程序。由于移动客户端Android应用不支持直接访问地理空间数据库，可以利用通用性更强的Web Service技术来访问服务器端的旅游资源数据库。

3.4 GIS API for Android地图服务技术

GIS移动端地图服务技术为传统民居聚落旅游资源提供了空间化的交互式展示平台。ESRI公司的ArcGIS Runtime SDK for Android[17]提供了丰富的API接口，供开发人员构建多种移动端地图应用服务程序，并借助服务器提供的强大制图、地理处理、地理编码和自定义功能以实现复杂的业务应用。

4 传统民居聚落旅游自助服务系统功能实现

4.1 景区地图显示导航功能

景区地图展示功能为游客提供了旅游资源的空间分布描述，便于旅客对景区的整体了解，本文借助ESRI公司的GIS移动端地图服务技术来实现。ArcGIS for Android工程的布局文件会自动添加好地图节点MapView。将ArcGISserver缓存目录下的紧凑型切片结果导入到测试手机SDCard中作为离线地图包，注意需要添加权限才可访问SDCard中的本地化数据。在java代码中通过MapView对象下的addLayer方法加载景区地图，完整代码如下：

MapView map = (MapView) findViewById(R. id.map);

ArcGISLocalTiledLayer local = new ArcGISLocal TiledLayer("file:///mnt/sdcard/gubeiMap");

map.addLayer(local);

此后在手机上测试编译后的apk安装包，即可显示底图数据。

4.2 旅游资源浏览功能

通过屏幕多点触控技术即可对地图上的各种旅游资源，如名胜古迹、线路、停车场、餐饮、住宿、避险场所、洗手间等进行放大、缩小和浏览，并通过点击屏幕右侧的图层按钮实现资源图层的显示和隐藏。

4.3 旅游资源查询定位及线路规划功能

优秀的旅游应用APP需要考虑用户的个性化需求，在地图上标出用户实时位置的同时，还要根据用户当前位置提供附近的兴趣点，如景点、避险场所等，引导游客规划旅游路线。

本文定位功能由Android的Location Provider对象提供，LocationListener用来监听位置变化事件，当位置信息变化时获取经纬度信息，利用GeometryEngine转换成用户当前位置信息。此外，用户在旅游景区需要根据当前位置实时搜索附近信息。在具体实现中，由QueryTask实现针对单个图层的属性查询、空间查询以及属性与空间联合查询任务；当用户通过手指点击地图上的某个兴趣要素时，可用 IdentifyTask来识别任务，以便对多图层要素进行操作，并返回对应的信息资源，如图3。

图 3 旅游资源查询定位及全景效果图

4.4 二维码旅游资源推送功能

在古北水镇各景点位置张贴二维码特色标牌，如图4。游客通过智能移动终端摄像头扫描即可快速获取有关该景点的信息，通过WebView访问相应页面，包括丰富的景点文字介绍、图片浏览和音频导游等服务内容，全方位展示景区资源。

图 4 二维码展示及扫码结果

4.5 位置导向性语音自助导游功能

目前的人工导游费时费力，且存在噪声污染、语种不通、讲解内容不统一、游客相互干扰等缺点。而类似故宫电子讲解器等产品携带归还十分不便，游客也要额外承担一定的租赁费用。本文开发出的Android智能移动终端上的语音自助服务功能更加便捷，能依据游客当前所处位置，将景点的历史和文化信息以耳机语音播报的形式推送给游客，极大地提高了旅游自助服务的信息化水平。

4.6 游客互动及景区辅助功能

游客可通过评论留言功能表达旅游体验并可上传照片，也可浏览其他用户的留言信息，管理者则可以根据留言及时作出反馈和决策。

游客可查看景区实时动态，如当前停车场空余车位数、景点的人流量、餐馆预留位置、旅店的剩余房间数等，方便提前预约。

公告功能可使游客及时了解景区管理者对外发布的应急性消息，一般为政府公告或者旅游提示。

5 结 语

结合古北水镇旅游自助服务Mobile GIS系统的研发，探讨了Android平台的技术架构和组成，以及Mobile GIS开发的相关原理和服务模式。通过多项技术创新和技术集成实现了基于地图位置服务的智能移动终端旅游自助服务系统，将自然景色秀美兼备历史文化积淀厚重的古北水镇呈现在广大游客面前，并为智能移动物联网GIS的发展提供了实证。

[1] 绿色国际休闲都——古北口镇[J]. 中国科技投资,2012(5):32-33

[2] 张文博. 北京市密云县古北口镇文化旅游开发研究[D].北京：首都师范大学,2009

[3] 胥彦玲,苗润莲,倪永明.北京古北口文化遗产产业化的思考[J].中国农业信息，2013(17):48-50

[4] 贾志强,葛剑强.浅析传统民居聚落的空间形态[J].山西建筑，2008(27):80-82

[5] 房志勇.传统民居聚落的自然生态适应研究及启示[J].北京建筑工程学院学报，2000(1):50-59

[6] 于娟,刘恒. 优秀传统民居聚落的保护利用设计探讨——以济南古城区为例[J].设计,2012(2):108-109

[7] 谢博晖. 基于Android操作系统的GIS软件开发与研究[D].上海：华东师范大学,2012

[8] 王刚,韩振镖.面向Android智能移动终端的GIS设计与实现[J].测绘通报，2013(8):80-83

[9] 毛昕影. 基于GIS的智能手机旅游信息服务系统的研究与实现[D]. 成都：电子科技大学,2012

[10] 杨少健. 基于Android的LBS移动订餐系统的设计与实现[D].广州：暨南大学,2012

[11] 陈踊,黎刚,徐洁.基于ArcGIS Mobile的移动GIS开发研究[J].现代商贸工业，2009(23):307-308

[12] 段炼红,陈金鹰.Mobile GIS应用探讨[J].通信与信息技术，2013(2):66-68

[13] 柳林,张继贤,唐新明,等.LBS体系结构及关键技术的研究[J].测绘科学，2007(5):145-147

[14] 周靖雄,陈友飞.基于ArcGIS Android API的GPS手机导航系统关键技术的研究与实现[J].数字技术与应用，2012(4):51-52

[15] 龙清清. 基于二维码识别的Android智能手机导游系统研究[D].杭州：中国计量学院,2013

[16] 宋永生, 基于Android的导游系统的设计与实现[J].信息技术, 2012(4): 107-112

[17] ESRI.ArcGISRuntimeSDKforAndroid[EB/OL].http://resources. arcgis.com/en/communities/runtime-android/,2014- 04-12

P208

B

1672-4623（2015）01-0072-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.01.024

白玉龙，硕士，主要研究方向为Mobile GIS技术。

2014-04-12。

项目来源：国家科技支撑计划资助项目（2012BAJ14B03）；北京市教委青年英才计划资助项目（YETP1647）；北京市自然科学基金资助项目（4142013）。