移动端的轻量级GIS组件的设计与实现

（江苏电力信息技术有限公司）

移动端的轻量级GIS组件的设计与实现

程伟华 谭 晶 杨定坤 朱红明

（江苏电力信息技术有限公司）

从移动端地图数据的存取方式、地图坐标系统、地图功能的设计等方面阐述移动端的轻量级GIS组件设计及实现；并且依据移动端可以获取GPS位置信息，论述移动端GIS组件的优势。该组件在实现过程中充分考虑电力设备的沿布，从电力设备的特点和现场实际情况出发，提供高效的电力设备沿布接口。

GIS组件；坐标系统

0 引言

伴随着计算机互联网和无线互联技术的快速进步，相应的GIS技术由基于移动计算的GIS转变。移动计算拉动了整个地理信息产业，使得移动GIS也跳出了传统GIS系统的范围，形成了数据采集处理、专业应用和软件平台等多层次的生态，反哺了GIS产业。

构件式软件技术使得当今软件开发更加模块化、高复用和易维护。ComGIS便是一种构件软件潮流的产品，主要设计思想是把传统的GIS功能模块划分为多个各司其职的构件。GIS构件和非GIS构件可以通过可视化的开发工具集成为最终的GIS应用。构件是可编程和可重用的，是很灵活的二次开发手段。

为了确保输变电线路不出故障，电力部门需要定期派出巡检养护人员到重要线路对电路路况及附属构造物进行检查和测量，以便及时发现问题并给出解决方案，对线路状况进行分析。电力移动GIS系统就是在此背景下开发的。

结合现状，为了提高电力移动GIS的开发效率、运行效率，本文将从多个方面阐述移动端的轻量级GIS组件的设计与实现。

1 地图数据的存取方式

位图文件尤其是卫星图等是常见的地图数据。一般卫星图尺寸巨大，如果使用固定分辨率的地图模型，无疑会极大地消耗服务器资源，造成服务器响应缓慢，影响用户体验。因此需要对图片进行切片后再由服务器进行组织和管理，这样的地图切片叫瓦片图。同时可以在同一地区不同级别下显示不同分辨率的瓦片图，不同分辨率之间的差别并不大，这样离散方式存在的地图，对于用户来说并不影响连续性。将同一区域不同分辨率的地图按照分辨率从大到小的方式叠加起来的结构模型，称为瓦片塔模型。

移动端的轻量级GIS组件采用本地化的瓦片塔模型，能够极大降低网络延迟，从而增强地图的出图效率，用户可以顺畅、有层次地浏览地图。

2 地图的坐标体系

移动端的轻量级GIS组件采用的坐标系统是通用的WGS-84标准坐标系。这是一个地固坐标系，以地球的质心为原点，空间直角坐标系的X轴指向BIH定义的零度子午面和CTP赤道的交点。Y轴和Z、X轴构成右手坐标系。Z轴指向BIH定义的地极（CTP）方向。

移动端的轻量级GIS组件的经纬度有偏差，需要通过坐标转换接口进行转换，这是因为组件遵循GCJ-02标准,国内的地理位置进行了加密。移动端的轻量级GIS组件还进行了二次加密，加强了隐私保护。

3 地图功能的设计

地图功能的设计包括要素绘制、图形渲染、属性管理、数据查询模块。

3.1 要素绘制

GIS要素包括点线面三要素。点要素是特定的位置，维度为0，包括点实体、注记点、内点等；线要素是对象及其边界的空间属性，维度为1，由一系列坐标组成，具备弯曲度、实体长度、方向性；面要素也称多边形，维度为3，通常在由一封闭曲线坐标加内点来表示。要素绘制就是将点、线、面等要素通过图形、图像、颜色等方式在地图上呈现出来。

3.2 图形渲染

GIS的地图渲染是指通过地图的形式绘制出指定的空间数据，并以指定的符号集合来匹配相应的空间对象。本文涉及的主要是阐述对二维地图中设备的渲染。为了接近现实效果，同时有效区分不同类型的设备，满足分图层控制地图显示的需求，在设备渲染中加入了符号化的概念。模块调用提取几何数据并以矢量的形式显示，主要包括获取颜色、线宽、坐标数组等信息。

3.3 属性管理

目前大多数GIS系统在处理空间数据和属性数据时都是将两者分开存放和管理，这种数据管理和存放方式适用于小型GIS系统。鉴于此，移动端的轻量级GIS组件在设计时也将几何、属性数据分开存放，属性数据通过系统唯一ID与图形数据关联。

3.4 数据查询

数据查询包括空间查询和属性查询。

空间查询:常见的空间实体关系有距离、方位、顺序、拓扑等。GIS区别于一般数据库系统的重要特性就是能够查询空间关系，并且定位到相应的实体。如查询在宁杭高铁以西，距离不超过100km，某几何形状的人口大于50万的城市。这个查询计算涉及了属性信息（人口大于50万），空间拓扑关系（某几何形状），空间距离关系（距离不超过100km）以及空间顺序方位关系（宁杭高铁以西）。

属性查询：GIS中属性数据一般采用关系型数据库管理，因此可以利用关系数据库中的各种分析功能来分析属性数据。利用GIS可以从属性数据库中检索符合特定条件的记录或进行相关维度的统计。

移动端的轻量级GIS组件在设计过程包含空间关系查询和属性查询，所有查询都是基于已经绘制的电力设备。地理地图数据作为显示背景，采用瓦片格式存储，除了查询地理位置坐标，不参与任何查询工作，既保证了电力数据的完整性，也提高了查询效率。

4 与GPS的结合

作为移动GIS采集地理信息数据的一个主要手段，GPS可以实时获得位置并实现导航。通过中间层连接服务端和GPS模块，避免了开发者直接参与复杂的底层硬件编码。

GPS实时获取移动设备的当前位置坐标，可以准确定位具体地点，在现场巡视、设备检修、作业监控等电力现场作业环境中应用很广。移动端的轻量级GIS组件在设计过程中提供了系列对外的API接口，移动端在获取当前GPS位置后通过调用相关API在地图上显示当前位置信息，为现场人员提供参考。

5 主要API接口设计

集成开发过程中，为提高电力二次开发的效率，降低难度，节约成本，充分体现为电力系统服务的特色，结合电力设备主要由电力设备点和线路组成的特点和移动端应用轻量级的特殊性，组件提供以下API接口供外部开发调用。

1）中心点坐标：读取和修改当前地图的中心坐标；

2）缩放等级：读取和修改当前地图的显示比例；

3）基本视图：操作地图的平移、缩放、拖拽功能；

4）电力设备编辑：通过地理坐标点在地图上增删改查电力设备；

5）电力设备渲染：对指定的电力设备（包括点状、线状、面状）按照自定义的样式或指定的图片进行渲染；

6）电力设备查询：按照Where的表达式条件查找指定的电力设备，并且反馈相关的位置和属性；

7）电力设备的选择功能：在移动端地图上的点击操作查询选中的设备并获取相关的属性信息；

8）屏幕坐标转换：经纬度坐标和屏幕坐标转换；

9）GPS坐标转换：经纬度坐标和GPS坐标转换；

10）气泡功能：在指定的地理位置和信息弹出气泡；

11）导航功能：计算两点间的最短地理距离；

12）距离测算：依据给定的2点或者多点的地理坐障信息的分析，则能够确保电力系统的安全运行。

3 结束语

使用基于实时网络和DSP技术的电力系统自动化装置，将能使电力系统的自动化水平得到有效提高。所以，随着电网的建设发展，实时网络和DSP技术也将在电网自动化改造中得到充分利用，从而使电网的供电可靠性和自动化水平得到提升。因此，相信本文对基于实时网络与DSP技术的电力系统自动化装置展开的研究，可以为相关工作的开展带来启示。

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2016-10-26）