馬曉兵 沈林 申源

摘 要：新疆地域廣袤，自然條件惡劣，水利業(yè)務(wù)人員在野外開展現(xiàn)場(chǎng)核查及執(zhí)法工作時(shí)，水土利用遙感監(jiān)測(cè)成果急需一種高效便捷的移動(dòng)應(yīng)用方式，供業(yè)務(wù)人員快速準(zhǔn)確地確定現(xiàn)場(chǎng)空間位置及與監(jiān)測(cè)對(duì)象的空間位置關(guān)系，查詢?yōu)g覽水土利用對(duì)象信息。基于此，本設(shè)計(jì)研發(fā)了一款哈密水土利用遙感監(jiān)測(cè)成果移動(dòng)應(yīng)用及巡查導(dǎo)航APP。該APP利用當(dāng)下流行普及的Android移動(dòng)智能設(shè)備，易用性強(qiáng)，穩(wěn)定性高，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：Android；LBS；水土利用；遙感監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）07-0026-03

Research on Water Conservancy Application Based

on Virtual Reality and GIS Technology

MA Xiaobing SHEN Lin SHEN Yuan

（Information Center of the Yellow River Water Conservancy Commission，Zhengzhou Henan 450003）

Abstract： The area of Xinjiang is vast and the natural conditions are bad. When the water conservancy personnel carry out field verification and law enforcement in the field， the results of remote sensing monitoring of soil and water use urgently need a kind of efficient and convenient mobile application way， for the business personnel to quickly and accurately determine the location of the field space and the relationship between the monitoring of the spatial location of the image and the inquiry of the browsing water. The information of soil utilization objects. Based on this， we designed and developed a mobile application and patrol navigation APP for remote sensing monitoring of soil and water use in Hami. The APP took advantage of the popular Android mobile intelligent device， which was easy to use and has high stability. It has been widely used in various fields.

Keywords： Android；LBS；soil and water use；remote sensing monitoring

1 哈密水土利用遙感監(jiān)測(cè)成果移動(dòng)應(yīng)用APP研發(fā)背景和意義

哈密地區(qū)屬水資源匱乏地區(qū)，用水矛盾較為突出。隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)尤其是新型工業(yè)化的快速發(fā)展，落實(shí)“土地零開荒”政策，對(duì)合理配置和利用水資源、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展具有重要意義。遙感技術(shù)作為一種綜合性信息獲取技術(shù)，隨著遙感數(shù)據(jù)資源愈加豐富，初步達(dá)到了應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化、遙感信息定量化水平。利用高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)，對(duì)哈密地區(qū)水土利用情況進(jìn)行調(diào)查監(jiān)測(cè)，獲取哈密水土利用成果，開發(fā)基于PC端桌面的監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)，為區(qū)域水土資源開發(fā)利用、分析研究、有效管理等工作提供科學(xué)依據(jù)，但桌面版成果信息系統(tǒng)僅限于業(yè)務(wù)人員室內(nèi)作業(yè)時(shí)使用[1]。

新疆地域廣袤，自然條件惡劣，水利業(yè)務(wù)人員在野外開展現(xiàn)場(chǎng)核查及執(zhí)法工作時(shí)，水土利用遙感監(jiān)測(cè)成果急需一種高效便捷的移動(dòng)應(yīng)用方式，供業(yè)務(wù)人員快速準(zhǔn)確地確定現(xiàn)場(chǎng)空間位置及與監(jiān)測(cè)對(duì)象的空間位置關(guān)系，查詢?yōu)g覽水土利用對(duì)象信息。目前，Android智能移動(dòng)設(shè)備（手機(jī)、平板）應(yīng)用普及，設(shè)計(jì)研發(fā)哈密水土利用遙感監(jiān)測(cè)成果移動(dòng)應(yīng)用及巡查導(dǎo)航APP，成為最為合理的解決方案[2]。

2 APP的主要功能

根據(jù)業(yè)務(wù)人員野外現(xiàn)場(chǎng)核查和執(zhí)法工作需求，哈密水土利用遙感監(jiān)測(cè)成果移動(dòng)應(yīng)用及巡查導(dǎo)航APP主要包括以下幾個(gè)功能。

2.1 遙感監(jiān)測(cè)影像移動(dòng)應(yīng)用

水土利用遙感監(jiān)測(cè)過程中，獲取了多年度高分辨率哈密地區(qū)遙感影像，經(jīng)過對(duì)Android智能端的定制處理，可供業(yè)務(wù)人員在野外基于Android手機(jī)或平板瀏覽查看現(xiàn)場(chǎng)地貌特征，掌握交通、工程、鄉(xiāng)政區(qū)劃等地物分布，提供空間背景信息支持[3]。

2.2 水土利用專題成果移動(dòng)應(yīng)用

哈密水土利用分布專題成果是開展哈密水土遙感監(jiān)測(cè)的核心成果，分年度、分地域生成多期專題，以矢量地理信息方式管理，空間化標(biāo)注水土利用地塊的位置、范圍，并配有標(biāo)號(hào)、地塊性質(zhì)等相關(guān)屬性信息，經(jīng)過基于Android端的定制開發(fā)，供業(yè)務(wù)人員在現(xiàn)場(chǎng)巡查和執(zhí)法中實(shí)時(shí)瀏覽查詢水土利用專題成果信息，為開展巡查執(zhí)法提供依據(jù)。

2.3 執(zhí)法巡查導(dǎo)航

基于Android智能端位置服務(wù)（Location Based Service），野外人員在現(xiàn)場(chǎng)開展巡查執(zhí)法工作時(shí)，可實(shí)時(shí)跟蹤顯示人員所處的空間位置，并實(shí)時(shí)與遙感影像和水土利用專題信息疊加，直觀體現(xiàn)業(yè)務(wù)人員與巡查執(zhí)法對(duì)象空間位置關(guān)系，為業(yè)務(wù)人員行動(dòng)和開展業(yè)務(wù)提供空間導(dǎo)航服務(wù)[4]。

3 APP設(shè)計(jì)研發(fā)流程及關(guān)鍵技術(shù)

哈密水土利用遙感監(jiān)測(cè)成果移動(dòng)應(yīng)用及巡查導(dǎo)航APP基于位置服務(wù)（Location Based Service）和ArcGIS API For Android技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，主要研發(fā)步驟包括LBS位置服務(wù)實(shí)時(shí)定位接口開發(fā)、Android移動(dòng)端地圖瀏覽功能開發(fā)和哈密水土利用遙感監(jiān)測(cè)成果Android移動(dòng)端離線地圖制作等步驟。

3.1 LBS位置服務(wù)實(shí)時(shí)定位接口開發(fā)

定位功能是本APP的核心功能，服務(wù)執(zhí)法巡查導(dǎo)航功能直接決定開展水土利用成果現(xiàn)場(chǎng)核查執(zhí)法時(shí)使用監(jiān)測(cè)成果開展業(yè)務(wù)工作的準(zhǔn)確性。本項(xiàng)目對(duì)目前移動(dòng)端定位接口開發(fā)技術(shù)進(jìn)行了深入剖析，綜合設(shè)計(jì)出最為先進(jìn)優(yōu)化的實(shí)時(shí)定位接口開發(fā)方案[5]。

目前，Android端智能設(shè)備常用的定位技術(shù)包括GNSS模塊定位、基站定位、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)定位。為了更好地在不同使用環(huán)境中快速實(shí)現(xiàn)定位，繼而支持LBS位置服務(wù)，本成果綜合多種移動(dòng)端定位機(jī)制，研發(fā)實(shí)現(xiàn)定位接口。具體實(shí)現(xiàn)方式如下：首先注冊(cè)私有LocationListener，使其同時(shí)監(jiān)聽GPS_PROVIDER和NETWORK_PROVIDER；然后調(diào)用getLastKnownLocation獲得Location值，這個(gè)值作為備選值，在一段用戶可接受的時(shí)間內(nèi)，不斷接收從onLocationChanged返回的位置，并同之前的值進(jìn)行比較，選取最佳值返給用戶，如果失敗，則告知用戶無法定位。整個(gè)過程需定義兩個(gè)重要函數(shù)：一個(gè)函數(shù)用于比較兩個(gè)Location信息，返回其中好的那個(gè)；另一個(gè)函數(shù)則用來判斷Location信息是否可以被接受。確定的定位信息實(shí)時(shí)標(biāo)注在地圖中，供用戶開展現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)通過APP掌握自身空間位置，了解與水土利用監(jiān)測(cè)對(duì)象的實(shí)時(shí)空間位置[6]。

3.2 Android移動(dòng)端地圖瀏覽功能開發(fā)

哈密水土利用遙感監(jiān)測(cè)成果移動(dòng)應(yīng)用及巡查導(dǎo)航APP軟件安裝運(yùn)行于Android智能移動(dòng)設(shè)備（如Android手機(jī)、Android平板）上，迎合用戶對(duì)Android移動(dòng)設(shè)備習(xí)慣性的操作用以控制地圖，如滑動(dòng)、拖動(dòng)及捏夾等手勢(shì)操作，重要的移動(dòng)端地圖瀏覽功能基于Android SDKs和ArcGIS Runtime SDK for Android開發(fā)。

Android是Google公司推出的開源移動(dòng)操作系統(tǒng)，自2007年推出后，飛速發(fā)展，目前已經(jīng)成為市場(chǎng)占有率最高的移動(dòng)操作系統(tǒng)，在大眾手機(jī)和平板中被廣泛使用。Android SDK支持使用Java語言開發(fā)應(yīng)用程序，Esri為Android平臺(tái)提供了專門的開發(fā)包ArcGIS Runtime SDK for Android。本項(xiàng)目APP開發(fā)了移動(dòng)端地圖的縮放、平移等基本操作和捏夾、雙擊等手勢(shì)操作，雙擊后向下向上垂直滑動(dòng)；對(duì)地圖進(jìn)行查詢，包括identity、find和query查詢等；使用多種渲染方式顯示加載的數(shù)據(jù)以優(yōu)化效率，并使用popups、callout等方式顯示數(shù)據(jù)的屬性信息。Android移動(dòng)端地圖瀏覽功能在APP中的效果見圖1。

3.3 哈密水土利用遙感監(jiān)測(cè)成果離線地圖制作

哈密水土利用遙感監(jiān)測(cè)成果主要包括關(guān)鍵年份哈密水土利用遙感監(jiān)測(cè)影像、水土利用遙感解譯矢量成果和哈密地區(qū)基礎(chǔ)地理信息。為了更好地在Android移動(dòng)端綜合快速地使用各類成果，數(shù)據(jù)以圖層方式管理，并提前以適用Android端調(diào)用tpk文件切片打包。

tpk是ArcGIS10.1推出的一種新的數(shù)據(jù)文件類型，主要用于將切片文件打包形成離線地圖包，可以在ArcGIS Runtime或者ArcGIS for Android/iOS中作為切片底圖被加載。在ArcGIS10.1中，tpk的生成被集成在了ArcGIS for Desktop中，制作方法如下：打開ArcMap，加載數(shù)據(jù)，選擇菜單Customize-》ArcMap Options，在彈出的對(duì)話框中選擇“sharing”選項(xiàng)卡，勾選“Enable ArcGIS Runtime Tools”；此時(shí)，在File文件菜單中的“share as…”菜單下就多了一個(gè)選項(xiàng)“Tile Package…”，選擇該菜單，彈出“Tile Package”對(duì)話框，設(shè)置各個(gè)標(biāo)簽頁中的參數(shù)，基本都和發(fā)布ArcGIS for Server地圖服務(wù)時(shí)的參數(shù)相同，填寫完成后點(diǎn)擊“Analyze”，如果報(bào)錯(cuò)則根據(jù)錯(cuò)誤提示重新修改各個(gè)參數(shù)，最后點(diǎn)擊Share，制作生成tpk文件。生成的離線地圖文件可方便地被APP集成調(diào)用。哈密水土遙感監(jiān)測(cè)影像離線地圖在APP中應(yīng)用的情況見圖2。

4 APP應(yīng)用情況及先進(jìn)性

哈密水土利用遙感監(jiān)測(cè)成果移動(dòng)應(yīng)用及巡查導(dǎo)航APP的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是移動(dòng)信息化技術(shù)發(fā)展和哈密水土利用監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)需求共同促成的成果，利用當(dāng)下流行普及的Android移動(dòng)智能設(shè)備，易用性強(qiáng)，穩(wěn)定性高，從根本上改變了哈密水利業(yè)務(wù)執(zhí)法人員現(xiàn)場(chǎng)使用水土利用遙感監(jiān)測(cè)成果的方式，一定程度上了改變了業(yè)務(wù)開展模式和效率，為現(xiàn)場(chǎng)核查、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法提供了便捷有力的信息依據(jù)，大大提升了工作效率，為水利業(yè)務(wù)的信息化應(yīng)用開辟了新的途徑。

目前，哈密水土利用遙感監(jiān)測(cè)成果移動(dòng)應(yīng)用及巡查導(dǎo)航APP軟件已作為生產(chǎn)應(yīng)用性軟件在哈密地區(qū)水利局中推廣使用，水資源業(yè)務(wù)人員將此APP軟件安裝至手機(jī)及平板中，在野外核查水土利用監(jiān)測(cè)對(duì)象和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法過程中廣泛使用，直觀便捷的確定自身空間位置及與監(jiān)測(cè)對(duì)象的空間位置關(guān)系，掌握水土利用監(jiān)測(cè)對(duì)象分布，判別執(zhí)法對(duì)象變化情況，提供有力信息依據(jù)，得到了業(yè)務(wù)人員和相關(guān)部門的肯定。

此項(xiàng)成果技術(shù)，可在水利業(yè)務(wù)多個(gè)方面予以應(yīng)用，如防汛、水資源、水政執(zhí)法等等，為水利業(yè)務(wù)人員在野外現(xiàn)場(chǎng)工作中提供空間信息服務(wù)和專題信息服務(wù)，下一步，將在其他水利業(yè)務(wù)中予以推廣應(yīng)用。

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