歐佳斌，張新長(zhǎng)，2，郭泰圣

(1.中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院，廣東 廣州 510275；2.廣東省城市化與地理環(huán)境空間模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510275)

基于移動(dòng)GIS的規(guī)劃數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)研究

歐佳斌1，張新長(zhǎng)1，2，郭泰圣1

(1.中山大學(xué)地理科學(xué)與規(guī)劃學(xué)院，廣東 廣州 510275；2.廣東省城市化與地理環(huán)境空間模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510275)

隨著移動(dòng)GIS技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)辦公已逐漸成為行業(yè)應(yīng)用的新趨勢(shì)。本文面向規(guī)劃業(yè)務(wù)的核心需求，結(jié)合移動(dòng)GIS技術(shù)，應(yīng)用ArcServer、ArcGIS for iOS、WebService等技術(shù)框架，設(shè)計(jì)并開發(fā)了基于移動(dòng)GIS的規(guī)劃數(shù)據(jù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了基于移動(dòng)端的規(guī)劃數(shù)據(jù)瀏覽、查詢和分析等功能，對(duì)于提高規(guī)劃業(yè)務(wù)效率具有積極作用。

規(guī)劃數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)；移動(dòng)GIS；ArcServer；ArcGIS for iOS；iOS

一、引 言

隨著城市化的快速發(fā)展，規(guī)劃業(yè)務(wù)的效率已經(jīng)成為規(guī)劃部門需要解決的一個(gè)難題。近年來，規(guī)劃數(shù)據(jù)的主要形式已經(jīng)從紙質(zhì)資料逐漸轉(zhuǎn)為基于計(jì)算機(jī)輔助制圖(CAD)或GIS數(shù)據(jù)的電子資料。但是，由于這些資料只能用于傳統(tǒng)的桌面計(jì)算機(jī)，信息更新不及時(shí)，當(dāng)規(guī)劃人員外出進(jìn)行建設(shè)工程的督查和管理時(shí)，只能攜帶舊紙質(zhì)版的打印資料，難以對(duì)工程現(xiàn)狀進(jìn)行及時(shí)比對(duì)。因此，規(guī)劃人員急需一種強(qiáng)有力的手段來支持其業(yè)務(wù)的高效率開展。

移動(dòng)GIS是一種服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，廣義上的移動(dòng)GIS并不是指一個(gè)可以在移動(dòng)設(shè)備上運(yùn)行的GIS應(yīng)用程序，而是指一個(gè)具有GIS、GNSS、移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、多媒體技術(shù)集成的應(yīng)用系統(tǒng)[1]。移動(dòng)GIS系統(tǒng)擁有以下特點(diǎn)[2]：①移動(dòng)性，運(yùn)行在移動(dòng)設(shè)備上，可借助移動(dòng)通信技術(shù)，完成服務(wù)器GIS數(shù)據(jù)的傳輸，也可以讀取離線數(shù)據(jù)；②位置性，借助GNSS技術(shù)完成定位導(dǎo)航功能，實(shí)現(xiàn)基于位置的服務(wù)(LBS)；③動(dòng)態(tài)性，能夠根據(jù)使用條件的變化，服務(wù)器給予相應(yīng)的服務(wù)。

通過移動(dòng)GIS技術(shù)，規(guī)劃人員能夠?qū)㈦娮踊囊?guī)劃數(shù)據(jù)隨身攜帶，在任何地點(diǎn)、任何時(shí)候都能查詢到任何需要的數(shù)據(jù)，完全達(dá)到 3A(anytime，anywhere，anything)的效果。結(jié)合規(guī)劃業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，移動(dòng)GIS可以和傳統(tǒng)的GIS平臺(tái)對(duì)接起來，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃相關(guān)的空間數(shù)據(jù)、圖表、審批文檔的移動(dòng)化查詢管理，達(dá)成移動(dòng)化的規(guī)劃業(yè)務(wù)輔助決策，以及規(guī)劃工程的督查和管理。

本文將基于移動(dòng)GIS技術(shù)，進(jìn)行規(guī)劃數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)采用B/S、C/S混合架構(gòu)，既能通過對(duì)Web Service等平臺(tái)無關(guān)服務(wù)進(jìn)行訪問減少維護(hù)工作量，也能通過對(duì)簡(jiǎn)單任務(wù)進(jìn)行移動(dòng)端本地化處理提升處理效率以及用戶體驗(yàn)。

二、規(guī)劃移動(dòng)辦公業(yè)務(wù)分析

規(guī)劃數(shù)據(jù)指的不僅僅是城市規(guī)劃的數(shù)據(jù)，也指規(guī)劃部門相關(guān)的檔案數(shù)據(jù)。城市規(guī)劃是具有系統(tǒng)性、科學(xué)性、政策性及區(qū)域性的工作，需要對(duì)城市空間和實(shí)體發(fā)展進(jìn)行預(yù)先考慮，在更大的范圍內(nèi)，可以擴(kuò)大到區(qū)域規(guī)劃和國(guó)土規(guī)劃，而在更小的范圍內(nèi)，可以延伸到建筑群體之間的空間設(shè)計(jì)。規(guī)劃部門是城市規(guī)劃實(shí)施的核心部門，需要指導(dǎo)審查總體規(guī)劃、詳細(xì)規(guī)劃和重大工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)全市建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)檔案管理，負(fù)責(zé)城市各項(xiàng)建設(shè)工程的管理和督查，并依法進(jìn)行行政處罰。另外，地形圖、影像圖等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也在規(guī)劃業(yè)務(wù)中有著舉足輕重的作用。如上所述，規(guī)劃部門進(jìn)行辦公時(shí)，不僅需要海量的規(guī)劃、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，也需要大量的政務(wù)數(shù)據(jù)、檔案數(shù)據(jù)等。所有需要的數(shù)據(jù)內(nèi)容如圖1所示。

1)規(guī)劃執(zhí)法需要移動(dòng)端數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行快速數(shù)據(jù)查詢。對(duì)于規(guī)劃人員在戶外進(jìn)行建設(shè)工程的管理與督查的情況，傳統(tǒng)的桌面數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)無法做到在常用的移動(dòng)設(shè)備上隨時(shí)隨地調(diào)出規(guī)劃數(shù)據(jù)及檔案數(shù)據(jù)，以至于無法及時(shí)對(duì)違法工程進(jìn)行排查，延誤執(zhí)法效率。

圖1 數(shù)據(jù)組成

2)規(guī)劃決策需要實(shí)地?cái)?shù)據(jù)快速查詢。傳統(tǒng)的桌面端數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)無法做到規(guī)劃決策全方位基于地理位置的支持。規(guī)劃部門進(jìn)行規(guī)劃決策時(shí)，經(jīng)常需要到實(shí)地進(jìn)行考察。使用移動(dòng)GIS設(shè)備，可以結(jié)合基于位置的服務(wù)(location based service，LBS)技術(shù)，將用戶目前的位置用于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)基于位置的查詢，并根據(jù)目前位置查詢?cè)摰氐臍v史規(guī)劃數(shù)據(jù)及文檔數(shù)據(jù)。

3)規(guī)劃辦公需要移動(dòng)設(shè)備的便捷性支持。隨著城市化進(jìn)展的加快，規(guī)劃業(yè)務(wù)的處理量也不斷增加，已不能滿足于無便捷性的桌面端數(shù)據(jù)系統(tǒng)。近年來移動(dòng)設(shè)備使用量已逐漸超越個(gè)人電腦的使用量，使用移動(dòng)設(shè)備訪問規(guī)劃數(shù)據(jù)，可以讓決策者隨時(shí)隨地進(jìn)行移動(dòng)辦公，提升辦公效率。

三、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合上述應(yīng)用需求，整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)使用了3層的架構(gòu)體系，分別為數(shù)據(jù)層、邏輯層、應(yīng)用層，如圖2所示。數(shù)據(jù)層包含了空間數(shù)據(jù)庫(kù)、文檔數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。邏輯層通過數(shù)據(jù)中心，使用ArcSDE數(shù)據(jù)庫(kù)引擎對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合管理。空間數(shù)據(jù)以服務(wù)形式通過集群ArcGIS for Server進(jìn)行地圖發(fā)布，保證了移動(dòng)客戶端的輕量級(jí)和服務(wù)器的運(yùn)行性能。而文檔數(shù)據(jù)通過Web服務(wù)器，使用Web Service的形式進(jìn)行發(fā)布，并通過XML數(shù)據(jù)形式進(jìn)行傳輸，保證了其平臺(tái)無關(guān)性。應(yīng)用層以iPad為目標(biāo)平臺(tái)，以Arc-GIS for iOS為開發(fā)框架，對(duì)ArcServer發(fā)布的地圖服務(wù)進(jìn)行加載、顯示、查詢、分析等功能，并將結(jié)果呈現(xiàn)在iOS客戶端中。

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，iOS客戶端使用ArcGIS for iOS框架，通過 HTTP協(xié)議，根據(jù)不同的需求對(duì) ArcGIS Server發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求。若請(qǐng)求內(nèi)容為空間數(shù)據(jù)，ArcGIS Server響應(yīng)服務(wù)請(qǐng)求并向數(shù)據(jù)服務(wù)器請(qǐng)求空間數(shù)據(jù)，將得到的地圖數(shù)據(jù)處理成可供網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臇鸥窬彺?PNG格式)，通過HTTP響應(yīng)返回至iOS客戶端，且通過內(nèi)置控件顯示得到的地圖數(shù)據(jù)。若請(qǐng)求內(nèi)容為要素查詢，ArcGIS Server響應(yīng)請(qǐng)求并根據(jù)詳細(xì)條件向數(shù)據(jù)服務(wù)器請(qǐng)求屬性數(shù)據(jù)，通過HTTP響應(yīng)返回至iOS客戶端。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)

由上述可知，在該系統(tǒng)的架構(gòu)中，與傳統(tǒng)的桌面端GIS相比，移動(dòng)GIS系統(tǒng)將所有耗費(fèi)資源的操作放在服務(wù)器端運(yùn)行，減少了移動(dòng)端設(shè)備的運(yùn)算量。只要保持順暢的網(wǎng)絡(luò)連接，借助強(qiáng)大的服務(wù)器硬件，iOS客戶端即能保持快速加載數(shù)據(jù)和查詢數(shù)據(jù)的能力。

四、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.功能設(shè)計(jì)

根據(jù)規(guī)劃數(shù)據(jù)的瀏覽查詢需求，本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖3所示。

(1)安全功能

為了保證規(guī)劃數(shù)據(jù)瀏覽安全，此處使用三重驗(yàn)證機(jī)制，即用戶名密碼、token驗(yàn)證、設(shè)備唯一 ID (UDID)。用戶登錄時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)系統(tǒng)時(shí)間及預(yù)設(shè)的密鑰(key)，根據(jù)MD5生成及時(shí)的token。

此時(shí)，用戶名、密碼及 UDID和 token將通過HTTP協(xié)議發(fā)送到服務(wù)器Web Service。服務(wù)器將根據(jù)系統(tǒng)時(shí)間和服務(wù)器預(yù)存的key生成token，與接受到的token進(jìn)行比對(duì)，若兩token一樣，證明為授權(quán)客戶端發(fā)送登錄請(qǐng)求。然后，服務(wù)器根據(jù)用戶名密碼，查詢?cè)摍C(jī)器的UDID是否存在于數(shù)據(jù)庫(kù)中，最后將驗(yàn)證結(jié)果或失敗原因返回到移動(dòng)客戶端中。

圖3 系統(tǒng)功能架構(gòu)

(2)瀏覽功能

①數(shù)據(jù)加載

由于規(guī)劃數(shù)據(jù)類型繁多，本文設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)目錄，將ArcServer發(fā)布的服務(wù)通過文件夾的形式組織起來，方便分類瀏覽。不同數(shù)據(jù)記錄通過其ID及父記錄ID連接起來，實(shí)現(xiàn)文件夾結(jié)構(gòu)的效果(如圖4所示)，移動(dòng)客戶端通過Web Service查詢儲(chǔ)存于服務(wù)器的數(shù)據(jù)目錄。

圖4 數(shù)據(jù)目錄效果

空間數(shù)據(jù)分為兩個(gè)部分，分別為在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)。其中在線數(shù)據(jù)可以讀取在ArcServer中發(fā)布的服務(wù)數(shù)據(jù)，通過服務(wù)目錄的形式進(jìn)行組織。在線數(shù)據(jù)需要網(wǎng)絡(luò)連接才能訪問，可以實(shí)現(xiàn)查詢分析里面的各項(xiàng)功能。離線數(shù)據(jù)通過tpk切片包的形式進(jìn)行儲(chǔ)存，該切片包可以通過ArcMap進(jìn)行生成。相對(duì)于傳統(tǒng)的切片儲(chǔ)存形式，其特點(diǎn)為節(jié)省空間、封裝性好、重用性好，并可以在移動(dòng)設(shè)備上進(jìn)行讀取。離線數(shù)據(jù)在iOS客戶端上的實(shí)現(xiàn)使得在野外網(wǎng)絡(luò)不通暢時(shí)，規(guī)劃業(yè)務(wù)人員仍可以調(diào)用地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的顯示查詢操作。

②數(shù)據(jù)瀏覽

a.圖層控制：實(shí)現(xiàn)類似于ArcMap的圖層控制功能，規(guī)劃業(yè)務(wù)人員能根據(jù)需求動(dòng)態(tài)地添加或刪除圖層，控制圖層透明度，或選擇子圖層是否顯示，同時(shí)防止預(yù)加載過多數(shù)據(jù)導(dǎo)致客戶端崩潰。

b.圖例查看：將已加載圖層的圖例信息通過表格的方式顯示出來，規(guī)劃業(yè)務(wù)人員能根據(jù)圖例信息快速查看地塊歸屬。

c.定位功能：調(diào)用iPad自帶的GPS定位模塊精確定位，或在GPS不可用時(shí)使用WiFi進(jìn)行模糊定位，將定位信息顯示在地圖框中。

(3)查詢分析功能

①查詢功能

查詢功能包括點(diǎn)選查詢(如圖5所示)、模糊查詢。點(diǎn)選查詢通過點(diǎn)擊地圖進(jìn)行查詢，而模糊查詢通過關(guān)鍵字進(jìn)行要素屬性搜索。

圖5 點(diǎn)選查詢效果

②分析功能

分析功能有空間分析與緩沖區(qū)分析?？臻g分析可以根據(jù)要素間的空間關(guān)系進(jìn)行空間分析及結(jié)果顯示(如圖6所示)，支持的空間關(guān)系有相交、包含、交叉、包絡(luò)線相交、重疊、鄰接、被包含等。

③空間統(tǒng)計(jì)

規(guī)劃業(yè)務(wù)人員可以通過在iPad上畫線或畫多邊形的方式測(cè)量距離及面積。

圖6 空間分析菜單

④涂 鴉

系統(tǒng)為規(guī)劃業(yè)務(wù)人員提供了類似于傳統(tǒng)筆記方式的功能體驗(yàn)，用戶可以在iPad上隨意添加自己的筆記，或添加GIS范疇內(nèi)的點(diǎn)、線、面要素。

2.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)已部署于廣州市從化區(qū)規(guī)劃局政務(wù)內(nèi)網(wǎng)中，供規(guī)劃局人員使用。用戶只需要將iPad序列號(hào)登記到服務(wù)器，并使用相應(yīng)用戶密碼登錄，就可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽分析。外出時(shí)，用戶也可以調(diào)用離線數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽，大大提升了工作效率。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文首先論述了目前規(guī)劃業(yè)務(wù)效率尚存在不足的地方，對(duì)規(guī)劃執(zhí)法、規(guī)劃決策、規(guī)劃辦公等規(guī)劃業(yè)務(wù)進(jìn)行了一定的分析和探討，并結(jié)合規(guī)劃業(yè)務(wù)的需求和移動(dòng)GIS技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于移動(dòng)GIS的規(guī)劃數(shù)據(jù)系統(tǒng)。在 ArcServer、ArcGIS for iOS、Web Service技術(shù)、服務(wù)器集群技術(shù)等開發(fā)框架與開發(fā)技術(shù)的支持下，本文實(shí)現(xiàn)了該規(guī)劃數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，提升了規(guī)劃業(yè)務(wù)的效率。

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Research of Planning Data System Based on Mobile GIS

OU Jiabin，ZHANG Xinchang，GUO Taisheng

P208

B

0494-0911(2014)12-0089-04

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10.13474/j.cnki.11-2246. 2014.0406

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國(guó)家863計(jì)劃(2013AA122302)；高等學(xué)校博士點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(20120171110030)

歐佳斌(1991—)，男，廣東羅定人，碩士生，主要研究方向?yàn)槌鞘械乩硇畔⑾到y(tǒng)。