土地执法中移动GIS平台设计与实现

董金金

摘 要：本文国土违法用地巡查执法和农村土地确权登记等需求，采用面向服务思想设计并实现了一种基于“云+端”模式的移动GIS快速开发平台，提出一种分层开发模型OS-GAL-IAL，研制出跨平台、高性能、全自主的GIS内核，实现了一套精细化、流程化、可视化、易扩展的快速开发框架，能帮助开发者快速构建业务敏捷的移动GIS应用系统。

关键词：移动GIS WebGIS SOA 敏捷开发

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）06（c）-0003-02

用户在移动状态下使用GIS的过程称为移动GIS，用户所处的环境亦称为“移动计算环境”，它是一种以计算机技术为核心、无线网络为支撑、支持用户访问网络数据，实现快捷、方便的自由通信和共享的分布式计算环境。移动GIS存在狭义和广义的定义之分。狭义的移动GIS称为具有桌面GIS功能的移动终端系统，它是一种离线工作模式，不与服务器进行交互。广义的移动GIS定义为一种集成系统，是由GPS、移动通信、互联网服务和GIS共同构成的集成系统，它基于这些集成载体将最终的服务提供给用户，方便用户进行日常信息的分析与决策。

移动GIS作为移动空间信息服务的基础设施，其应用领域非常广泛。然而，当前移动GIS还面临一些技术难题，包括空间数据量大、计算能力不足、网络带宽窄、可靠性差、软硬件兼容性差等，导致移动GIS项目实施面临技术门槛高、开发周期长、实施成本高、项目风险大等问题。本文以移动GIS项目共性需求为导向，采用面向服务思想设计并实现了基于“云+端”模式的移动GIS快速开发平台。平台具有跨平台、高性能、可配置、易扩展、支持多语言二次开发等特点，能帮助开发者快速构建业务敏捷的移动GIS应用系统，具有重要的现实意义。

1 平台总体架构

经过多年发展，GIS己从单机工具型软件系统逐步走向了分布式、网络化的应用软件平台，从独立GIS系统逐步过渡到具有高度资源整合能力和对外服务能力的服务式GIS。服务式GIS是一种面向服务软件工程方法的GIS技术体系，它支持按照一定规范把GIS的全部功能以服务的方式发布出来，可以跨平台、跨网络、跨语言地被多种客户端调用，同时能聚合来自其他服务器发布的GIS服务。服务式GIS可以更全面地支持SOA，通过对多种SOA实践标准与空间信息服务标准的支持，可以使用于各种SOA架构体系中，与其他IT业务系统进行无缝的异构集成，从而可以更容易地让应用开发者构建业务敏捷应用系统。本文以面向服务的思想，分析设计了基于SOA架构的移动GIS开发平台，提出“云+端”的移动GIS开发模式，由应用层、服务层、支撑层、核心层组成，其总体架构如图1所示。

其中，应用层是以移动GIS为工具的数据采集、设备巡检、移动执法等各类应用系统，包括移动作业系统、在线监控、基于WebGIS的业务应用系统、指挥决策系统等，这些运行环境不同、架构各异的应用系统，通过调用、聚合平台发布的服务，实现数据共享和互操作；服务层由一系列遵循一定规范的应用接口组成，是平台暴露给应用层进行集成、扩展的应用程序接口；支撑层是平台的核心，采用B/S和C/S相结合的混合架构，对应用层各类系统起着数据管理、配置等支撑作用。

2 平台主要功能模块

2.1 GIS核心库

核心层由HiMap SDK和HiWebGIS引擎组成，前者主要面向桌面端、服务器端和嵌入式设备的轻量级GIS应用程序的开发与部署，而后者是面向WebGIS应用系统的二次开发组件。HiMap SDK采用标准C++开发从底层构建实现，支持跨平台（Windows Mobile、Android、iOS、Win32等）、多语言（C#、JAVA、Object C）、多并发、高性能的GIS应用程序二次开发。

2.2 数据管理系统

基础地图数据、业务对象数据的预处理是移动GIS应用项目中至关重要的一环，由于这些数据通常是多源异构的，在存储方式、数据格式、空间参考等方面存在差异，需要对这些数据进行格式转换、坐标变换、拓扑检查、符号设置、缓存制作、压缩转存等数据预处理工作。数据管理系统综合考虑桌面系統和嵌入式应用系统在数据精度、显示分辨率、寻址计算等方面的差异，进行全局的优化设计，提供了丰富实用的功能插件。如地图缓存制作插件可同时制作多种分辨率的地图瓦片，并提供松散、紧凑两种存储格式，确保数据能在桌面端、Web端和移动端均能逼真、流畅地展示。

2.3 通信传输系统

通信传输系统是承接移动GIS和服务器的关键部分，其传输效率和系统的安全性、健壮性通常决定着一个移动GIS项目能否成功实施。用户在户外开始作业前，移动GIS通过套接字（Socket）连接到通信服务系统进行合法性验证，作业完成后，现场采集的数据和轨迹数据通过通信服务系统实时地保存到服务器。当监控中心需要对户外用户进行指挥调度、多方协助时，可通过通信服务系统将指令推送给现场终端用户。为了达到最佳系统性能，本文采用完成端口（I/O Completion Ports，IOCP）管理套接字，IOCP充分利用内核对象的调度，只使用少量的几个线程来处理和客户端的所有通信，消除了无谓的线程上下文切换，从而最大限度地提高了网络通信的性能。

2.4 运行维护系统

运行维护系统为应用层各类应用系统提供底层支撑，包括GIS数据配置、权限配置两大部分。其中，WebGIS数据配置实现对GIS数据的组织、显示、查询、事件、字段等信息的设置，这些配置项在WebGIS服务契约一一对应，前端对服务调用结果依次按契约进行取值，并在前端UI组件中展示。如可配置当用户在WebGIS上点击某个要素时，是否弹出一个对话框，以及配置如何在对话框展示要素信息；配置前端参数取值字段，可在Web端方便地检索出各要素的字段值，从而可轻松地实现各种扩展应用。