楊 璐， 王方雄， 王 力

(1.遼寧師范大學(xué) 遼寧省自然地理與空間信息科學(xué)重點實驗室，遼寧 大連 116029；2.遼寧師范大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連 116029；3.星際空間(天津)科技發(fā)展有限公司，天津 300384 )

城市管網(wǎng)移動信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

楊 璐1,2， 王方雄1,2， 王 力3

(1.遼寧師范大學(xué) 遼寧省自然地理與空間信息科學(xué)重點實驗室，遼寧 大連 116029；2.遼寧師范大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連 116029；3.星際空間(天津)科技發(fā)展有限公司，天津 300384 )

城市管網(wǎng)的智能化管理是智慧城市建設(shè)的重要內(nèi)容。為了提高城市管網(wǎng)巡查工作的效率和監(jiān)督管理力度，基于SuperMap iClient for Android探索了城市管網(wǎng)移動信息服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)方法，給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫及功能界面的設(shè)計方案，開發(fā)實現(xiàn)了管網(wǎng)瀏覽、管網(wǎng)查詢、管網(wǎng)巡檢等功能，為城市管網(wǎng)的信息服務(wù)與管理提供便捷、實用的軟件工具。

城市管網(wǎng)；移動GIS；SuperMap iClient；Android

0 引言

隨著城市化水平不斷提高，管網(wǎng)日常巡檢和問題的采集變得異常復(fù)雜。然而當(dāng)前大多數(shù)城市的管網(wǎng)線路巡檢手段比較落后，修建人員發(fā)現(xiàn)問題以手工記錄為主，導(dǎo)致管線巡查人員工作效率低下[1-2]。其次，傳統(tǒng)的管網(wǎng)巡線工作多依靠老員工的經(jīng)驗，對人的依賴性較大，對現(xiàn)場的工作人員無法進行精確定位，巡檢信息無法及時查詢[3]，而且管理部門對巡檢人員的工作到位率和時間不能做到有效監(jiān)督。現(xiàn)在隨著智能手機的普及，手機APP成為用戶手中最受青睞的服務(wù)平臺[4], 移動定位和移動辦公等相關(guān)業(yè)務(wù)越來越成為企業(yè)或個人的迫切需求。目前對管網(wǎng)移動GIS系統(tǒng)的研究也有不少，但是大多數(shù)管網(wǎng)移動信息服務(wù)系統(tǒng)都功能比較單一，有的只有查詢功能沒有巡檢功能；有的沒有實時定位功能；有的數(shù)據(jù)庫組織結(jié)構(gòu)不夠合理，對地理空間要素沒有進行統(tǒng)一的描述，不利于查詢。

基于以上需求，在移動GIS分析技術(shù)的研究背景[5]、研究目的及意義的基礎(chǔ)上，基于輕量級組件包SuperMap iClient for Android,探討了Android平臺下城市管網(wǎng)移動信息服務(wù)系統(tǒng)(City Pipes Mobile Information Service System，CPMISS)的設(shè)計與開發(fā)技術(shù)[6]，利用Android和Java語言，實現(xiàn)手機APP的功能設(shè)計與開發(fā)，最終通過了系統(tǒng)測試，可為管網(wǎng)巡檢與管理工作提供便攜式軟件工具。

1 CPMISS系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

CPMISS采用三層B/S體系結(jié)構(gòu)，由Android移動客戶端、WebGIS服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器構(gòu)成，如圖1所示。移動客戶端基于SuperMap iClient for Android提供的Java功能接口，開發(fā)實現(xiàn)管網(wǎng)瀏覽、管網(wǎng)查詢和管網(wǎng)巡檢等功能。WebGIS服務(wù)器采用SuperMap iServer，負(fù)責(zé)與客戶端交互，解析并響應(yīng)客戶端的請求，以及后端管網(wǎng)數(shù)據(jù)的發(fā)布與數(shù)據(jù)訪問。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用SuperMap SDX+與SQL Server結(jié)合的數(shù)據(jù)庫管理方案，一體化存儲管理管網(wǎng)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)。

圖1 CPMISS結(jié)構(gòu)

1.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

CPMISS系統(tǒng)以大連某廠區(qū)的地上地下熱力管網(wǎng)為例，采用SuperMap SDX+來管理管網(wǎng)等空間數(shù)據(jù)的存儲與訪問，采用SQL Server管理屬性數(shù)據(jù)，設(shè)計建立了管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫與基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫。管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫包括供熱管線、回水管線、閥門、檢修井、熱源等圖層以及管網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)；基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)包括建筑物、綠化區(qū)、道路、DEM、遙感影像等圖層以及廠區(qū)基本屬性數(shù)據(jù)。把數(shù)據(jù)庫通過SuperMap iServer傳到服務(wù)器端[7]，以便訪問使用。

1.3 系統(tǒng)界面設(shè)計

Android環(huán)境下，系統(tǒng)界面設(shè)計可有兩種方式，一種是XML布局的可視化設(shè)計方式；另一種是用代碼中控制UI界面。本系統(tǒng)采用這兩者相結(jié)合的設(shè)計方式，總共設(shè)計了六個界面：系統(tǒng)主界面、屬性查詢界面、空間查詢彈窗界面、圖層控制界面、巡檢界面和用戶登錄與注冊界面。其中系統(tǒng)主界面、屬性查詢界面、巡檢界面和用戶登錄與注冊界面采用XML布局的可視化設(shè)計方式，空間查詢彈窗界面和圖層控制界面用代碼中控制UI界面。

系統(tǒng)所有界面設(shè)計都采用相對布局RelativeLayout管理器，主界面用到的界面元素有MapView、EditText、Button、View等控件；屬性查詢界面用到的界面元素有Button、EditText、TableLayout、TableRow、View、ListView等控件；空間查詢彈窗界面用到的界面元素有TextView、Button等控件，然后用代碼控制設(shè)計了一個PopupWindow窗體以彈窗形式呈現(xiàn)；圖層控制界面也是用代碼控制UI設(shè)計了一個彈出菜單ContextMenu；巡檢界面用到的界面元素有TextView、Button等控件；用戶登錄和注冊界面用到的界面元素有ImageView、EditText、TextView、ImageButton、CheckBox、Button等控件。

2 CPMISS系統(tǒng)開發(fā)

2.1 管網(wǎng)瀏覽功能

管網(wǎng)瀏覽功能包括地圖的查看、縮放、平移和圖層控制。在進行管網(wǎng)瀏覽之前，確保所要訪問的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)布到SuperMap iServer服務(wù)器端，得到一個數(shù)據(jù)的URL，然后利用SuperMap iClient中MapView接口的addLayer()方法來向地圖中添加圖層，調(diào)用MapView的setBuiltInzoomControls和setClickable屬性，對地圖進行縮放和平移操作，通過LayerView的setScales屬性添加比例尺數(shù)組，當(dāng)觸屏進行放大或者縮小時，地圖將按照已設(shè)置的比例尺實現(xiàn)縮放(界面中為了美觀將ZoomControls地圖縮放控件隱藏了，不影響功能)。

圖層控制功能主要指圖層之間的相互切換以及圖層的疊加顯示。實現(xiàn)了管線、閥門、檢修井、建筑物、地形圖、影像圖和基礎(chǔ)地圖之間的相互切換，以及一個或者多個圖層的疊加顯示。圖層控制功能首先通過MapView的addLayer()方法來向地圖中添加圖層，然后利用MapView的removeAlllayers()方法來清除當(dāng)前所有圖層，利用LayerView接口的setURL()方法來訪問地圖的URL，實現(xiàn)地圖的切換和疊加。這里的URL是iServer服務(wù)器端已發(fā)布數(shù)據(jù)的地址。管線圖層控制運行界面如圖2。

圖2 管網(wǎng)瀏覽功能界面

2.2 管網(wǎng)查詢功能

查詢功能包括空間查詢和屬性查詢功能?？臻g查詢主要是指根據(jù)地圖上的位置列出滿足空間查詢條件的要素信息，屬性查詢是指根據(jù)屬性查找與之匹配要素在圖上的位置。主要是利用GetFeaturesParametersBase接口和GetFeaturesResult接口，調(diào)用GetFeaturesParameters()方法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)集幾何查詢，通過調(diào)用其datasetNames，attributefilter，geometry，fields，spatialQueryMode屬性來設(shè)置要查詢的數(shù)據(jù)集集合、屬性字段、幾個對象、空間關(guān)系，調(diào)用GetFeaturesResult接口的getResult()方法來展示查詢結(jié)果?？臻g查詢運行界面如圖3。

2.3 管網(wǎng)巡檢功能

管網(wǎng)巡檢包括實時定位(即對當(dāng)前點進行采集)與巡檢線路記錄。當(dāng)檢修人員對管線、閥門進行檢修時，根據(jù)巡檢人員當(dāng)前所處位置進行實時定位，每隔一段時間自動采集當(dāng)前位置點并標(biāo)記，或者是手動對當(dāng)前位置進行標(biāo)記，系統(tǒng)自動將采集的位置點坐標(biāo)保存成XML文件。當(dāng)點擊巡檢線路時，根據(jù)采集點的先后順序自動生成一條線，即為巡檢的線路。定位功能主要是利用LocationManagePlugin接口，調(diào)用其openGpsDevice()方法開啟GPS設(shè)備，從GPS設(shè)備中獲取當(dāng)前位置，調(diào)用其addLocationChangedListener()方法添加位置改變監(jiān)聽器，返回最新的位置信息。定位的運行圖如圖4所示，當(dāng)前位置用一個藍(lán)色的帶箭頭的圓點顯示。

3 結(jié)束語

CPMISS基于輕量級的SuperMap iClient for Android開發(fā)包，以大連某廠區(qū)的地上地下熱力管網(wǎng)為例，探索研究了城市管網(wǎng)的移動信息服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)技術(shù)?；贑PMISS的結(jié)構(gòu)化設(shè)計理念，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由Android移動客戶端、WebGIS服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器構(gòu)成，數(shù)據(jù)庫采用SuperMap SDX+與SQL Server一體化架構(gòu)，集成管理管網(wǎng)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)等，開發(fā)實現(xiàn)了管網(wǎng)地圖瀏覽、地圖縮放、地圖切換、圖層疊加、空間/屬性查詢、巡檢定位、軌跡回放等功能。CPMISS為城市管網(wǎng)的信息服務(wù)與管理提供便捷、實用的軟件工具。為提高城市管網(wǎng)管理的信息服務(wù)與智能化管理水平，將進一步探索管網(wǎng)

圖3 CPMISS空間查詢結(jié)果顯示

圖4 管網(wǎng)巡檢功能界面

連通分析、管網(wǎng)爆管分析、管網(wǎng)三維瀏覽等專業(yè)功能。

[1] 龔瑞琴，畢利.基于 Web Service 的 Android 技術(shù)應(yīng)用研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2014，40(1)：134-136.

[2] 吳揚安.基于ArcGIS for Android的城市管網(wǎng)巡檢系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].測繪通報,2013(增刊):212-216.

[3] 曾武，徐速.基于移動GIS技術(shù)的供水管網(wǎng)巡線系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[J].水利水電技術(shù)，2011, 42(1):92-95.

[4] 宋凱,李磊,袁辰，等.基于Android的校園商用服務(wù)集成平臺[J].微型機與應(yīng)用,2015,34(18):92-94.

[5] Wang Fangxiong,Bian Fuling.A distributed architecture for mobile GIS based on WAP[C/DVD]，ISPRS Congress.Istanbul,Turkey：2004.

[6] 張俊杰,張海燕,羅銳.基于Android平臺的移動GIS研究與實現(xiàn)[J].計算機工程與設(shè)計,2013,34(9)：3321-3325.

[7] SuperMap圖書編委會.SuperMap iServer Java從入門到精通[M].北京：清華大學(xué)出版社,2012.

Design and development of city pipes mobile information service system

Yang Lu1,2, Wang Fangxiong1,2, Wang Li3

(1.Liaoning Key Lab of Physical Geography and Geomatics, Liaoning Normal University, Dalian 116029, China;2.School of Urban and Environmental Sciences, Liaoning Normal University, Dalian 116029, China;3. StarGIS (Tianjin) Technology Development Co. Ltd., Tianjin 300384, China)

Intelligent management of city pipes is an important part of the wisdom urban construction. Based on SuperMap iClient for Android, this paper explores the design and development methods of City Pipes Mobile Information Service System (CPMISS), puts forward the system structure, database and design of the function interface, realizes the city pipes view, pipes query, pipes routing inspection, and other functions. It provides a convenient and practical software tool for the city pipes network information services and management.

city pipes; mobile GIS; SuperMap iClient; Android

TP31

A

1674- 7720(2016)03- 0018- 03

楊璐，王方雄，王力. 城市管網(wǎng)移動信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[J].微型機與應(yīng)用，2016,35(3)：18- 20，23.

2015-11-05)

楊璐(1991-)，女，碩士研究生，主要研究方向：移動GIS。

王方雄(1973-)，通信作者，男，博士，副教授，主要研究方向：WebGIS、GIS建模與集成研究。E-mail:wfxwhu@163.com。

王力(1980-)，男，碩士，高級工程師，主要研究方向：電子政務(wù)GIS。