基于Android系统的自然资源大数据一张图APP研发

邓风飘 夏正清

摘要：以栅格数据（0.2米分辨率正射影像）和矢量数据（第三次国土调查数据、第一次地理国情普查数据、自然资源数据等）为底图，基于Android系统研发自然资源大数据一张图APP，实现空间查询、量测、空间分析、涂鸦、轨迹定位、照片视频文字上传、数据编辑等功能。为自然资源大数据现场督查管理、移动办公提供方便快捷的辅助工具。

Abstract： Based on the raster data and vector data as the base map， a map app of big data of natural resources is developed based on Android system to realize the functions of spatial query， measurement， spatial analysis， graffiti， track positioning， photo and video text upload， data editing， etc. It provides a convenient and efficient auxiliary tool for on-site supervision and management of natural resources big data and mobile office.

关键词：自然资源大数据;Android;ArcGIS for Android;空间查询;空间分析

Key words： big data of natural resources;Android;ArcGIS for Android;spatial query;spatial analysis

中图分类号：TP311.52                                  文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）27-0179-03

0  引言

自然资源大数据是实施国家大数据战略的重要内容，自然资源大数据应用发展是新时期自然资源事业发展的迫切需要[1]。2019年3月黔西南州完成了自然资源系统的机构改革，由原规划局和国土局合并组建了州自然资源局，为此，因规划及自然资源管理需要，基于Android系统开发离线版的自然资源大数据一张图APP迫在眉睫，旨在解決各类自然资源大数据的整合及管理工作所需的功能开发。

1  概述

1.1 自然资源大数据概述

根据联合国环境规划署对自然资源的定义及麦肯锡全球研究所对大数据的定义。本文所称自然资源大数据定义为：通过自然资源调查、监测、评价和管理工作中产生和积累的基础地理、土地、地质矿产、地质环境与地灾防治、海洋及国土空间规划一张图等数据，这些数据能够产生经济价值，并符合大数据的“4V”特征。

1.2 研究背景

原国家测绘地理信息局在2018年全国测绘地理信息工作会议中提出：2018年将统筹“天地图”、数字城市、智慧城市建设，启动建设政务地理信息大数据“一张图”，形成全国时空大数据平台，接入国家数据共享大平台，辅助实现政府决策科学化、社会治理精准化、公共服务高效化。

为加速自然资源大数据与各领域的深度融合，贵州省自然资源厅以大数据、大战略、大扶贫战略为契机，按照“开放共享、融合创新、变革转型、引领跨越、安全有序”的原则，充分发挥云计算、互联网+等新一代信息技术，以大数据建设为重点，着力推进数据汇集、发掘和分析，深化创新应用，充分发挥自然资源部门和行业的数据资源优势，加速自然资源大数据与各领域各行业的深度融合。

近年来，随着自然资源部门相关业务日益丰富，所涉及、产生的地理空间数据逐渐多样化，为提升自然资源管理领域的科学管理水平，结合黔西南州自然资源信息化发展现状和国家及贵州省自然资源信息化发展政策背景的内容，借助当前全国正在开展的“多规合一”、自然资源离任审计项目的发展思路，基于“数字兴义”地理空间框架平台开发与自然资源业务相关的自然资源大数据一张图APP研发。

2  采用的技术[2][3]

2.1 矢量切片技术

矢量切片技术结合矢量数据与切片技术的优势，有效弥补传统数据组织方式的缺点，动态可交互地实现地图展示。矢量切片利用基于协议缓冲（Protocol Buffers）技术的紧凑二进制格式传递信息。即将矢量数据以建立金字塔的方式，类似栅格切片拆分为单个描述性文件，以GeoJson格式等自定义格式组织，在前端根据显示需要按需请求不同的矢量瓦片数据进行Web绘图。具有体积小、更新快、自定义样式、快速显示、效率高等特点。

2.2 基于ArcGIS for Android的GIS二次开发技术

ArcGIS for Android API于2011年2月开始发布。到2019已到100.5.0版本。基于ArcGIS for Android的二次开发技术通过Java 构建多种应用程序，这些应用程序可以运用 ArcGIS Server 提供的强大制图、地理编码、地理处理和自定义功能实现复杂的业务功能，并将它们部署到 Android 设备。API以一个 Eclipse 集成开发环境（IDE）开发插件的形式发布，其中提供了丰富的工具、文档和示例。 API依赖ArcGIS Server的REST 接口，可实现地图加载服务，对要素进行添加删除等编辑操作，调用地理处理服务（Geoprocessing Service， GP服务）等等。该技术实现了自然资源大数据的“一张图”显示与管理。

2.3 基于MPAndroidChart的图表二次开发技术

MPAndroidChart来源于GitHub项目，是目前Android系统中表现最强大的图表框架。支持线状图、柱状图、散点图、烛状图、气泡图、饼状图和蜘蛛网状图;支持缩放、拖动（平移）、选择和动画。

3  总体架构及实现[4]

3.1 APP总体架构

自然资源大数据一张图APP以栅格数据和矢量数据为底图，运行于离线的Android设备终端（系统要求：系统为Android8.0，4G以上内存，128G以上存储），总体架构如图1。

3.1.1 数据层

包括系统所使用的栅格及矢量数据。栅格数据包括0.05米、0.2米和0.5米分辨率遥感影像、城市规划;矢量数据包括第三次国土调查、土地整治、基准地价、林业调查、地灾隐患点、探（采）矿产资源分布、基本农田、土地总规等。

3.1.2 服务层

通过ArcGIS for Android提供的服务接口，调取矢量切片服务，包括WMS、WFS及WMTS，避免直接读取原始数据格式带来的泄密风险。

3.1.3 应用层

开展各类功能研发，包括基本的GIS功能（查询、地图操作、图层管理等），定位功能、统计分析功能、涂鸦及收藏功能等。

3.2 功能设计

系统实现国土资源科学管理、规划用地高效分析、矢量数据和影像数据精准叠加展现、现场数据采集、合理规划成效等功能。

3.2.1 定位、量测

系统集成了GPS导航定位功能，通过坐标转换参数，提供精准的实时定位服务。通过ArcGIS for Android提供的line.calculateLength2D函数进行距离量测（单位可在米、千米之间自由切换），通过polygon.calculateArea2D函数进行面积量测（单位可在亩、公顷、平方米、平方千米间自由切换）。

3.2.2 空间分析

通过流线、折线及shape文件导入三种方式对兴趣区域进行空间分析，根据勾选不同的叠加数据层，实现地块名称、地块类型名称、权属、面积、地价等属性进行空间分析，可统计出各个属性的面积或地价等信息，结果可导出为excel格式。

3.2.3 数据叠加、分屏对比

加载矢量数据可设置其透明度，与影像数据进行叠加时便于查看。影像数据与矢量数据通过双屏浏览进行对比，并联动进行显示，分屏内容由用户自行设置。

3.2.4 數据编辑

可采集点、线、面，并提供属性编辑编辑功能，导出格式为JOSN格式，在PC端可直接读取该格式为shape格式，便于后期内业编辑整理。

3.3 数据库设计

属性数据使用SQLite，采用对象关系映射（Object Relation Mapping）程序设计技术，使得可以通过面向对象的方法来操作该数据库;空间数据采用Dbase数据库，其与通用的ShapeFile格式兼容。

本系统涉及数据内容多，数据量大，按照使用类型分为空间数据库及用户数据库。

3.3.1 空间数据库

用于本系统中查询，分析，统计的数据。该部分数据经坐标转换及数据清洗后直接入库，使用其原有字段定义及数值，无须修改。

3.3.2 用户数据库

用户使用过程中的数据。包括用户编辑的面图层、涂鸦、照片与图斑挂接信息等，见表1、表2。

3.4 界面设计

3.4.1 用户登录

包括用户登录及密码修改，为了保障数据安全，避免数据丢失，系统限定密码输错3次即删除设备中的相关数据。

3.4.2 APP主界面设计

APP主界面设计为左边为图层列表，右边为功能列表，可视化窗口居中，见图2。

3.4.3 空间分析结果设计

空间分析结果以环型饼图展示，在饼图窗口中通过不同的标签实现不同图层的空间分析结果显示，饼图与图形之间实现联动，即选择饼图中的任意分饼即可查看其对应的图形信息，见图3。

4  结束语

本文阐述了自然资源大数据的定义及一张图APP研发的背景，并基于arcgis for Android 完成了自然资源大数据一张图APP的原型系统研发，在离线端实现了对自然资源大数据的统一管理及行业应用，积极探索在APP中将自然资源大数据运用于项目的科学规划、合理布局、集约节约利用土地等领域。通过本系统，解决了传统规划选址、项目落地实地调查中携带大量纸质资料的不便性及外业拍照举证、涂鸦及编辑的便捷性。

参考文献：

[1]薛晓娟，李英成，王恩泉，等.大数据时代国土资源“一张图”的构建[J].北京测绘，2019，33（11）：1298-1301.

[2]任东风，董华飞.基于Android平台的通州区国土规划一张图系统建立[J].测绘与空间地理信息，2019，42（8）：8-14.

[3]谢义娟，代林海.基于ArcGIS for Android和Spatialite的离线国土资源“一张图”系统研究与实现[J].价值工程，2020（5）：224-226.

[4]赵伟山.国土一张图移动应用系统建设的探讨与研究[J]. 矿山测量，2016，44（5）：54-57.