基于ArcGIS Flex API和Mobile的地理实习教辅系统

李恒凯，王秀丽，况雄

(1.江西理工大学建筑与测绘工程学院，江西赣州 341000； 2.江西理工大学经济管理学院，江西赣州 341000)

基于ArcGIS Flex API和Mobile的地理实习教辅系统

李恒凯1∗，王秀丽2，况雄1

(1.江西理工大学建筑与测绘工程学院，江西赣州 341000； 2.江西理工大学经济管理学院，江西赣州 341000)

针对传统认知型和验证型地理实习存在不能充分调动学生主观能动性的问题，本文利用ArcGIS Flex API富客户端和ArcGISMobile嵌入式开发技术，贯彻探究式地理实习理念，开发了基于ArcGISFlex API和Mobile的地理实习教辅系统，为探究式地理实习提供了可供依托的平台。该系统的应用实践表明，它能够提高实习质量和学生实习的能动性，具有一定的应用价值。

GIS；探究式实习；教辅系统；ArcGISMobile

1 引 言

地理学是一门实践性很强的学科，实践教学是地理教学的重要环节，是提高学生地理知识水平和实践能力的必由之路，对于培养具有科研精神和科研能力的创新人才起到重要作用[1]。传统地理实习侧重于书本知识的野外感性认识，一般都是认识与验证型实习，尽管众多学者从不同角度对地理实习模式进行了变革，但受制于落后的实习理念，直接制约着变革效果。此外，随着高校扩招和地理学课程改革，地理实习面临时间短、任务多、经费不足等诸多问题，也在一定程度上影响着地理实习质量[2]。当前，能够充分发挥学生主观能动性的探究式地理实习理念已逐渐被认可[3～5]；另一方面，当前高速发展的空间信息技术，能够构建地理实习的信息化环境，提高实习效率、改善实习效果，目前已有较广泛关注[6～10]，但这些研究主要针对地理实习的某一应用方面，本质上仍然是认识与验证型实习模式。推动地理实习信息化，提高实习质量，将是地理学实践教学改革的主要方向，而如何将在信息化过程中，融入新技术和新理念，对地理实习变革的最终效果将具有决定意义。本文在探究式地理实习理念的指导下，采用最新的ArcGIS Flex API富客户端网络开发技术和ArcGISMobile移动地理信息开发技术，构建了地理实习教辅系统，并对其进行了应用实践。

2 系统架构与技术平台

2.1 系统架构

如图1所示，整个系统由两部分构成:客户端和服务端。服务端包括数据库服务器、GIS服务器和应用服务器，主要存储和管理地理实习相关的地理空间数据、智能移动端发送的实时采集数据及应用服务；客户端运行于桌面电脑、笔记本电脑及各种智能终端上，桌面电脑和笔记本电脑通过浏览器和因特网访问服务器上的数据和服务，其操作对象包括学生和教师，采用ArcGISFlex API富客户端技术开发。其中教师通过浏览器调用服务端数据和功能，实现实习资料管理、实习线路制定、信息发布、实习过程监控、实习成绩管理等公共功能；学生通过浏览器进行虚拟实习、实习资料查询、实习成绩提交、实习讨论等。智能终端是具有GPS信号接收能力的智能手机、掌上电脑、PDA等智能设备，采用ArcGISMobile移动开发技术开发智能终端系统，通过无线网和因特网连接，进而连接服务端局域网络。学生利用智能终端系统提供的实习路径导航、实习点数据采集、实习点及周边信息查询等，进行自主实习。该智能终端会实时发送GPS位置信息于服务端，教师通过浏览器将学生具体位置信息实时显示在地图上，从而对整个实习过程进行监控和交互管理。

图1 系统总体架构图

2.2 技术平台

(1)ArcGISFlex API.Esri公司的ArcGISServer在其9.3及后续系列中，发布了针对RIA应用的ArcGIS API for Flex(简称ArcGISFlex API)，其开发接口基于Adobe的RIA技术，集成了REST API，简化了在Web上对GIS资源的访问。因而可以很好地将ArcGIS提供的各种服务资源与Flex提供的组件相结合，构建具有良好交互体验的Web应用程序。其应用开发可以非常便捷地使用地图功能和以REST接口提供的GIS查询和分析功能；同时，着重提供GIS功能而不是提供GIS组件，可以让业务逻辑与GIS方便的结合。

(2)ArcGISMobile.ArcGISMobile是Esri公司的一个面向移动地理信息系统的软件平台，该平台使得企业能够通过从中央服务器分发GIS数据和服务来为一系列Windows Mobile设备提供利用无线网络实时访问信息的能力。可被用于在智能手机、UMPC等智能设备上创建和部署专业移动GIS应用。这些应用支持与ArcGIS Server的无线同步、GIS数据复制和野外在线编辑。同时提供离线应用，在移动环境下有着良好的伸缩性。

3 系统开发

3.1 系统角色设计

(1)系统角色分类。系统按用户角色类别分为:管理员(Administrator)、教师(Teacher)、学生(Student)。

(2)系统权限划分。按角色的不同用户对系统的管理权限也不同，系统默认权限为Administrator(5)＞Teacher(3)＞Student(1)。管理员可以为其他用户授权限，可以访问和编辑所有系统可编辑的信息；教师可以编辑学生、自己、实习任务及实习点信息；学生只能编辑自己的信息。

(3)系统用户创建。系统第一个管理员角色由系统默认，后面可以由该管理员再指派其他管理员；教师用户由管理员统一批量或单个导入数据库；学生用户由管理员或教师批量或单个导入。

3.2 系统功能设计

(1)WEB客户端功能设计。主要负责对实习全程进行监控管理、对实习数据进行编辑维护、虚拟实习、实习成绩管理等。具体包括:①实习点管理，实现实习点的输入、更新、删除等操作；②查询功能，提供实习点及实习相关信息的查询，并提供多种查询方法；③实习线路管理，可以对历年通过实践验证的比较好的实习线路进行保存、查询、编辑、删除，还可以根据需要，新建新的实习路线，并可把整条实习线路上实习相关信息导出为PPT文件以方便老师进行讲解；④虚拟实习。使用者可以选择指定的野外实习路线，以交互式录入的方式对该区域的地质、地貌进行虚拟实验，浏览每个实习点相关信息，该信息使用图文、视频、三维实景等多媒体资料以增强体验效果。另外，还可以选择按照实习专题进行实习虚拟实习，从而增强对相应专题的整体认识。⑤学生管理。对学生请假、晚归、实习表现进行记录；⑥实习资料管理。学生可以通过该系统，完成单个实习项目的作业和实习报告，并对实习过程中获得的数据资料进行管理、查询；⑦实习质量分析。建立质量分析体系，并结合学生管理和实习资料管理中学生实习过程中的实习数据，自动得出学生实习成绩和实习分析报告。⑧实习监控。实时接收学生智能终端上的GPS信号，并将其定位到桌面地图上，从而实现对实习学生位置监控，利用智能终端的通讯功能，为学生同时提供在线答疑及数据传送。

(2)智能设备客户端功能设计。主要功能包括:①线路实时导航。根据给定的实习路径，在路径分析的基础上，判断GPS点与路径和路径上节点的关系，并进行语音提示，进行导航分析。②实习数据采集。根据GPS定位功能，获取当前地理位置，采集当前实习点的图片及相关属性信息，把属性信息录入智能终端并存储。③实习信息查询。可以通过智能终端查询实习点及周边兴趣点的信息，如实习点实习要求、实习任务、实习注意事项等。④最优路径分析。遇到突发事件，利用最优路径分析功能寻找通往下一目标点的最优路径。

3.3 系统实现

根据以上功能设计，以Esri公司的ArcGISAPI for Flex和ArcGISMobile作为GIS软件平台，以C#2008作为编程语言，以庐山地理实习数据为例，对系统进行了编程实现，开发了基于ArcGIS Flex API和Mobile的地理实习教辅系统，系统实现主界面如图2所示。

图2 地理实习教辅系统Web主界面

4 应用实践

为了验证系统的实用性，将本系统应用于我校某专业庐山自然地理实习中，下面将本系统再具体实习过程中的应用作简要介绍。

(1)实习前。实习教师能够利用平台系统安排实习内容如实习路线、实习点信息、虚拟实习场景等，并发布这些数据内容到实习网站供学生查阅，方便学生做好实习准备。学生查询各实习点信息并进行网上虚拟实习，提前熟悉实习环境，达到自主预习的目的。如图3所示，为实习线路管理界面，图4为实习线路添加界面，图5位虚拟实习界面。

图3 实习路线信息管理界面

图4 实习路线添加界面

图5 虚拟实习界面

(2)实习过程中。学生分成若干实习小组，按照预定实习路线由学生自己独立完成实习任务，教师通过实习控制平台进行远程监控。图5为实习监控界面，图6所示为实习点数据采集界面。

图6 实习监控界面

图7 实习点数据采集界面

(3)实习结束后。学生登录实习信息发布系统的论坛交流实习心得，分析地理问题，完成实习报告。并将实习报告和实习采集到数据通过提交到平台系统，教师根据数据库里的考勤管理数据及实习报告质量，通过平台系统的过成绩评定模型评定出学生成绩，并编写实习质量分析报告，然后通过发布系统进行发布，供学生查阅。如图8所示为学生提交实习报告到服务器界面。

图8 学生提交实习报告到服务器界面

5 结 语

该系统提供课堂内与野外，实习前、实习中和实习后的一整套学生参与实习过程的机制，让学生能够积极主动地探究地理问题，真正发挥学生在实习中的主导作用。系统提供的探究式实习模式是传统教师带队实习模式的有力补充，为学生动手能力和创新素质的培养提供了可以依托的平台。在具体实习过程中，可以依据学生的兴趣和基础灵活分配不同的自主实习项目，达到因材施教。应用实践表明:该系统在实习过程中，极大提高了实习效率和实习质量，开拓了学生的创新思维，为实习教师提供了有效的辅助手段，充分证明了该系统的实用性和先进性。

[1] 赵媛，沙润.地理实践教学改革与学生科研能力的培养[J].实验室研究与探索，2003，22(4)：15～18.

[2] 查小春.高校地理专业野外实践教学存在问题及改革措施研究[J].江西农业学报，2012，24(7)：167～170.

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[7] 李恒凯，邹凤琼，刘加兵等.基于GIS的庐山自然地理实习教学辅助系统研究[J].江西理工大学学报，2011 (10)：19～24.

[8] 李恒凯，刘小生，冯晓东.基于eSuperMap的自然地理实习数据采集与导航系统[J].测绘通报，2012(6)：68～71.

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[10] 刘家兴，蔡砥，郑芷青.基于Google Earth的“地理野外实习基地”数字化教学模型研究[J].广州大学学报·自然科学版，2009，8(5)：41～46.

Teaching System for Geographical Practice Based on ArcGIS Flex API and M obile

Li Hengkai1，Wang Xiuli2，Kuang Xiong1
(1.Faculty of Architectural and Surveying Engineering，Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou 341000，China； 2.College of Economic Management，Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou 341000，China)

According to the problem that the traditional geographic practice of cognitive and validation type can't fullymobilize students'subjective initiation.The paper used the technology of rich client of ArcGISFlex APIand embedded developmentof ArcGISMobile，Implemented the inquiry geographic practice concept，and developed geographic practice teaching system based on ArcGIS Flex API and Mobile，provided available relying on the platform for inquiry geographic practice.The system application practice shows that it can improve the quality and initiative of the student’s practice，and has certain application value.

GIS；exploratory practice；teaching system；ArcGISMobile

1672-8262(2013)03-34-04

P208

A

2013—01—18

李恒凯(1980—)，男，博士研究生，讲师，主要从事GIS方面的教学与科研工作。

江西省教育科学规划项目(11YB044)；江西省教育厅教改课题(JXJG-12-6-14)。