（江蘇電力信息技術(shù)有限公司）

移動端的輕量級GIS組件的設(shè)計與實現(xiàn)

程偉華 譚 晶 楊定坤 朱紅明

（江蘇電力信息技術(shù)有限公司）

從移動端地圖數(shù)據(jù)的存取方式、地圖坐標(biāo)系統(tǒng)、地圖功能的設(shè)計等方面闡述移動端的輕量級GIS組件設(shè)計及實現(xiàn)；并且依據(jù)移動端可以獲取GPS位置信息，論述移動端GIS組件的優(yōu)勢。該組件在實現(xiàn)過程中充分考慮電力設(shè)備的沿布，從電力設(shè)備的特點和現(xiàn)場實際情況出發(fā)，提供高效的電力設(shè)備沿布接口。

GIS組件；坐標(biāo)系統(tǒng)

0 引言

伴隨著計算機互聯(lián)網(wǎng)和無線互聯(lián)技術(shù)的快速進(jìn)步，相應(yīng)的GIS技術(shù)由基于移動計算的GIS轉(zhuǎn)變。移動計算拉動了整個地理信息產(chǎn)業(yè)，使得移動GIS也跳出了傳統(tǒng)GIS系統(tǒng)的范圍，形成了數(shù)據(jù)采集處理、專業(yè)應(yīng)用和軟件平臺等多層次的生態(tài)，反哺了GIS產(chǎn)業(yè)。

構(gòu)件式軟件技術(shù)使得當(dāng)今軟件開發(fā)更加模塊化、高復(fù)用和易維護(hù)。ComGIS便是一種構(gòu)件軟件潮流的產(chǎn)品，主要設(shè)計思想是把傳統(tǒng)的GIS功能模塊劃分為多個各司其職的構(gòu)件。GIS構(gòu)件和非GIS構(gòu)件可以通過可視化的開發(fā)工具集成為最終的GIS應(yīng)用。構(gòu)件是可編程和可重用的，是很靈活的二次開發(fā)手段。

為了確保輸變電線路不出故障，電力部門需要定期派出巡檢養(yǎng)護(hù)人員到重要線路對電路路況及附屬構(gòu)造物進(jìn)行檢查和測量，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并給出解決方案，對線路狀況進(jìn)行分析。電力移動GIS系統(tǒng)就是在此背景下開發(fā)的。

結(jié)合現(xiàn)狀，為了提高電力移動GIS的開發(fā)效率、運行效率，本文將從多個方面闡述移動端的輕量級GIS組件的設(shè)計與實現(xiàn)。

1 地圖數(shù)據(jù)的存取方式

位圖文件尤其是衛(wèi)星圖等是常見的地圖數(shù)據(jù)。一般衛(wèi)星圖尺寸巨大，如果使用固定分辨率的地圖模型，無疑會極大地消耗服務(wù)器資源，造成服務(wù)器響應(yīng)緩慢，影響用戶體驗。因此需要對圖片進(jìn)行切片后再由服務(wù)器進(jìn)行組織和管理，這樣的地圖切片叫瓦片圖。同時可以在同一地區(qū)不同級別下顯示不同分辨率的瓦片圖，不同分辨率之間的差別并不大，這樣離散方式存在的地圖，對于用戶來說并不影響連續(xù)性。將同一區(qū)域不同分辨率的地圖按照分辨率從大到小的方式疊加起來的結(jié)構(gòu)模型，稱為瓦片塔模型。

移動端的輕量級GIS組件采用本地化的瓦片塔模型，能夠極大降低網(wǎng)絡(luò)延遲，從而增強地圖的出圖效率，用戶可以順暢、有層次地瀏覽地圖。

2 地圖的坐標(biāo)體系

移動端的輕量級GIS組件采用的坐標(biāo)系統(tǒng)是通用的WGS-84標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系。這是一個地固坐標(biāo)系，以地球的質(zhì)心為原點，空間直角坐標(biāo)系的X軸指向BIH定義的零度子午面和CTP赤道的交點。Y軸和Z、X軸構(gòu)成右手坐標(biāo)系。Z軸指向BIH定義的地極（CTP）方向。

移動端的輕量級GIS組件的經(jīng)緯度有偏差，需要通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是因為組件遵循GCJ-02標(biāo)準(zhǔn),國內(nèi)的地理位置進(jìn)行了加密。移動端的輕量級GIS組件還進(jìn)行了二次加密，加強了隱私保護(hù)。

3 地圖功能的設(shè)計

地圖功能的設(shè)計包括要素繪制、圖形渲染、屬性管理、數(shù)據(jù)查詢模塊。

3.1 要素繪制

GIS要素包括點線面三要素。點要素是特定的位置，維度為0，包括點實體、注記點、內(nèi)點等；線要素是對象及其邊界的空間屬性，維度為1，由一系列坐標(biāo)組成，具備彎曲度、實體長度、方向性；面要素也稱多邊形，維度為3，通常在由一封閉曲線坐標(biāo)加內(nèi)點來表示。要素繪制就是將點、線、面等要素通過圖形、圖像、顏色等方式在地圖上呈現(xiàn)出來。

3.2 圖形渲染

GIS的地圖渲染是指通過地圖的形式繪制出指定的空間數(shù)據(jù)，并以指定的符號集合來匹配相應(yīng)的空間對象。本文涉及的主要是闡述對二維地圖中設(shè)備的渲染。為了接近現(xiàn)實效果，同時有效區(qū)分不同類型的設(shè)備，滿足分圖層控制地圖顯示的需求，在設(shè)備渲染中加入了符號化的概念。模塊調(diào)用提取幾何數(shù)據(jù)并以矢量的形式顯示，主要包括獲取顏色、線寬、坐標(biāo)數(shù)組等信息。

3.3 屬性管理

目前大多數(shù)GIS系統(tǒng)在處理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)時都是將兩者分開存放和管理，這種數(shù)據(jù)管理和存放方式適用于小型GIS系統(tǒng)。鑒于此，移動端的輕量級GIS組件在設(shè)計時也將幾何、屬性數(shù)據(jù)分開存放，屬性數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)唯一ID與圖形數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

3.4 數(shù)據(jù)查詢

數(shù)據(jù)查詢包括空間查詢和屬性查詢。

空間查詢:常見的空間實體關(guān)系有距離、方位、順序、拓?fù)涞?。GIS區(qū)別于一般數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的重要特性就是能夠查詢空間關(guān)系，并且定位到相應(yīng)的實體。如查詢在寧杭高鐵以西，距離不超過100km，某幾何形狀的人口大于50萬的城市。這個查詢計算涉及了屬性信息（人口大于50萬），空間拓?fù)潢P(guān)系（某幾何形狀），空間距離關(guān)系（距離不超過100km）以及空間順序方位關(guān)系（寧杭高鐵以西）。

屬性查詢：GIS中屬性數(shù)據(jù)一般采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理，因此可以利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的各種分析功能來分析屬性數(shù)據(jù)。利用GIS可以從屬性數(shù)據(jù)庫中檢索符合特定條件的記錄或進(jìn)行相關(guān)維度的統(tǒng)計。

移動端的輕量級GIS組件在設(shè)計過程包含空間關(guān)系查詢和屬性查詢，所有查詢都是基于已經(jīng)繪制的電力設(shè)備。地理地圖數(shù)據(jù)作為顯示背景，采用瓦片格式存儲，除了查詢地理位置坐標(biāo)，不參與任何查詢工作，既保證了電力數(shù)據(jù)的完整性，也提高了查詢效率。

4 與GPS的結(jié)合

作為移動GIS采集地理信息數(shù)據(jù)的一個主要手段，GPS可以實時獲得位置并實現(xiàn)導(dǎo)航。通過中間層連接服務(wù)端和GPS模塊，避免了開發(fā)者直接參與復(fù)雜的底層硬件編碼。

GPS實時獲取移動設(shè)備的當(dāng)前位置坐標(biāo)，可以準(zhǔn)確定位具體地點，在現(xiàn)場巡視、設(shè)備檢修、作業(yè)監(jiān)控等電力現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境中應(yīng)用很廣。移動端的輕量級GIS組件在設(shè)計過程中提供了系列對外的API接口，移動端在獲取當(dāng)前GPS位置后通過調(diào)用相關(guān)API在地圖上顯示當(dāng)前位置信息，為現(xiàn)場人員提供參考。

5 主要API接口設(shè)計

集成開發(fā)過程中，為提高電力二次開發(fā)的效率，降低難度，節(jié)約成本，充分體現(xiàn)為電力系統(tǒng)服務(wù)的特色，結(jié)合電力設(shè)備主要由電力設(shè)備點和線路組成的特點和移動端應(yīng)用輕量級的特殊性，組件提供以下API接口供外部開發(fā)調(diào)用。

1）中心點坐標(biāo)：讀取和修改當(dāng)前地圖的中心坐標(biāo)；

2）縮放等級：讀取和修改當(dāng)前地圖的顯示比例；

3）基本視圖：操作地圖的平移、縮放、拖拽功能；

4）電力設(shè)備編輯：通過地理坐標(biāo)點在地圖上增刪改查電力設(shè)備；

5）電力設(shè)備渲染：對指定的電力設(shè)備（包括點狀、線狀、面狀）按照自定義的樣式或指定的圖片進(jìn)行渲染；

6）電力設(shè)備查詢：按照Where的表達(dá)式條件查找指定的電力設(shè)備，并且反饋相關(guān)的位置和屬性；

7）電力設(shè)備的選擇功能：在移動端地圖上的點擊操作查詢選中的設(shè)備并獲取相關(guān)的屬性信息；

8）屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：經(jīng)緯度坐標(biāo)和屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；

9）GPS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：經(jīng)緯度坐標(biāo)和GPS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；

10）氣泡功能：在指定的地理位置和信息彈出氣泡；

11）導(dǎo)航功能：計算兩點間的最短地理距離；

12）距離測算：依據(jù)給定的2點或者多點的地理坐障信息的分析，則能夠確保電力系統(tǒng)的安全運行。

3 結(jié)束語

使用基于實時網(wǎng)絡(luò)和DSP技術(shù)的電力系統(tǒng)自動化裝置，將能使電力系統(tǒng)的自動化水平得到有效提高。所以，隨著電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展，實時網(wǎng)絡(luò)和DSP技術(shù)也將在電網(wǎng)自動化改造中得到充分利用，從而使電網(wǎng)的供電可靠性和自動化水平得到提升。因此，相信本文對基于實時網(wǎng)絡(luò)與DSP技術(shù)的電力系統(tǒng)自動化裝置展開的研究，可以為相關(guān)工作的開展帶來啟示。

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2016-10-26）