基于移动GIS的规划数据应用系统研究

2014-07-02欧佳斌张新长郭泰圣

测绘通报 2014年12期

关键词：客户端服务器规划

欧佳斌，张新长，2，郭泰圣

(1.中山大学地理科学与规划学院，广东广州 510275；2.广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室，广东广州 510275)

基于移动GIS的规划数据应用系统研究

欧佳斌1，张新长1，2，郭泰圣1

(1.中山大学地理科学与规划学院，广东广州 510275；2.广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室，广东广州 510275)

随着移动GIS技术的发展，移动办公已逐渐成为行业应用的新趋势。本文面向规划业务的核心需求，结合移动GIS技术，应用ArcServer、ArcGIS for iOS、WebService等技术框架，设计并开发了基于移动GIS的规划数据系统，实现了基于移动端的规划数据浏览、查询和分析等功能，对于提高规划业务效率具有积极作用。

规划数据应用系统；移动GIS；ArcServer；ArcGIS for iOS；iOS

一、引言

随着城市化的快速发展，规划业务的效率已经成为规划部门需要解决的一个难题。近年来，规划数据的主要形式已经从纸质资料逐渐转为基于计算机辅助制图(CAD)或GIS数据的电子资料。但是，由于这些资料只能用于传统的桌面计算机，信息更新不及时，当规划人员外出进行建设工程的督查和管理时，只能携带旧纸质版的打印资料，难以对工程现状进行及时比对。因此，规划人员急需一种强有力的手段来支持其业务的高效率开展。

移动GIS是一种服务应用系统，广义上的移动GIS并不是指一个可以在移动设备上运行的GIS应用程序，而是指一个具有GIS、GNSS、移动通信、互联网服务、多媒体技术集成的应用系统[1]。移动GIS系统拥有以下特点[2]：①移动性，运行在移动设备上，可借助移动通信技术，完成服务器GIS数据的传输，也可以读取离线数据；②位置性，借助GNSS技术完成定位导航功能，实现基于位置的服务(LBS)；③动态性，能够根据使用条件的变化，服务器给予相应的服务。

通过移动GIS技术，规划人员能够将电子化的规划数据随身携带，在任何地点、任何时候都能查询到任何需要的数据，完全达到 3A(anytime，anywhere，anything)的效果。结合规划业务的特点，移动GIS可以和传统的GIS平台对接起来，实现规划相关的空间数据、图表、审批文档的移动化查询管理，达成移动化的规划业务辅助决策，以及规划工程的督查和管理。

本文将基于移动GIS技术，进行规划数据系统的设计及实现。系统采用B/S、C/S混合架构，既能通过对Web Service等平台无关服务进行访问减少维护工作量，也能通过对简单任务进行移动端本地化处理提升处理效率以及用户体验。

二、规划移动办公业务分析

规划数据指的不仅仅是城市规划的数据，也指规划部门相关的档案数据。城市规划是具有系统性、科学性、政策性及区域性的工作，需要对城市空间和实体发展进行预先考虑，在更大的范围内，可以扩大到区域规划和国土规划，而在更小的范围内，可以延伸到建筑群体之间的空间设计。规划部门是城市规划实施的核心部门，需要指导审查总体规划、详细规划和重大工程的规划设计，负责全市建筑规划设计档案管理，负责城市各项建设工程的管理和督查，并依法进行行政处罚。另外，地形图、影像图等基础数据也在规划业务中有着举足轻重的作用。如上所述，规划部门进行办公时，不仅需要海量的规划、基础数据支持，也需要大量的政务数据、档案数据等。所有需要的数据内容如图1所示。

1)规划执法需要移动端数据库系统进行快速数据查询。对于规划人员在户外进行建设工程的管理与督查的情况，传统的桌面数据库系统无法做到在常用的移动设备上随时随地调出规划数据及档案数据，以至于无法及时对违法工程进行排查，延误执法效率。

图1 数据组成

2)规划决策需要实地数据快速查询。传统的桌面端数据库系统无法做到规划决策全方位基于地理位置的支持。规划部门进行规划决策时，经常需要到实地进行考察。使用移动GIS设备，可以结合基于位置的服务(location based service，LBS)技术，将用户目前的位置用于数据库系统中，实现基于位置的查询，并根据目前位置查询该地的历史规划数据及文档数据。

3)规划办公需要移动设备的便捷性支持。随着城市化进展的加快，规划业务的处理量也不断增加，已不能满足于无便捷性的桌面端数据系统。近年来移动设备使用量已逐渐超越个人电脑的使用量，使用移动设备访问规划数据，可以让决策者随时随地进行移动办公，提升办公效率。

三、系统架构设计

结合上述应用需求，整个应用系统使用了3层的架构体系，分别为数据层、逻辑层、应用层，如图2所示。数据层包含了空间数据库、文档数据库和数据库服务器。逻辑层通过数据中心，使用ArcSDE数据库引擎对数据进行整合管理。空间数据以服务形式通过集群ArcGIS for Server进行地图发布，保证了移动客户端的轻量级和服务器的运行性能。而文档数据通过Web服务器，使用Web Service的形式进行发布，并通过XML数据形式进行传输，保证了其平台无关性。应用层以iPad为目标平台，以Arc-GIS for iOS为开发框架，对ArcServer发布的地图服务进行加载、显示、查询、分析等功能，并将结果呈现在iOS客户端中。

系统运行时，iOS客户端使用ArcGIS for iOS框架，通过 HTTP协议，根据不同的需求对 ArcGIS Server发送服务请求。若请求内容为空间数据，ArcGIS Server响应服务请求并向数据服务器请求空间数据，将得到的地图数据处理成可供网络传输的栅格缓存(PNG格式)，通过HTTP响应返回至iOS客户端，且通过内置控件显示得到的地图数据。若请求内容为要素查询，ArcGIS Server响应请求并根据详细条件向数据服务器请求属性数据，通过HTTP响应返回至iOS客户端。

图2 系统架构

由上述可知，在该系统的架构中，与传统的桌面端GIS相比，移动GIS系统将所有耗费资源的操作放在服务器端运行，减少了移动端设备的运算量。只要保持顺畅的网络连接，借助强大的服务器硬件，iOS客户端即能保持快速加载数据和查询数据的能力。

四、系统功能设计与实现

1.功能设计

根据规划数据的浏览查询需求，本文所设计的系统功能架构如图3所示。

(1)安全功能

为了保证规划数据浏览安全，此处使用三重验证机制，即用户名密码、token验证、设备唯一 ID (UDID)。用户登录时，系统将根据系统时间及预设的密钥(key)，根据MD5生成及时的token。

此时，用户名、密码及 UDID和 token将通过HTTP协议发送到服务器Web Service。服务器将根据系统时间和服务器预存的key生成token，与接受到的token进行比对，若两token一样，证明为授权客户端发送登录请求。然后，服务器根据用户名密码，查询该机器的UDID是否存在于数据库中，最后将验证结果或失败原因返回到移动客户端中。

图3 系统功能架构

(2)浏览功能

①数据加载

由于规划数据类型繁多，本文设计了数据目录，将ArcServer发布的服务通过文件夹的形式组织起来，方便分类浏览。不同数据记录通过其ID及父记录ID连接起来，实现文件夹结构的效果(如图4所示)，移动客户端通过Web Service查询储存于服务器的数据目录。

图4 数据目录效果

空间数据分为两个部分，分别为在线数据和离线数据。其中在线数据可以读取在ArcServer中发布的服务数据，通过服务目录的形式进行组织。在线数据需要网络连接才能访问，可以实现查询分析里面的各项功能。离线数据通过tpk切片包的形式进行储存，该切片包可以通过ArcMap进行生成。相对于传统的切片储存形式，其特点为节省空间、封装性好、重用性好，并可以在移动设备上进行读取。离线数据在iOS客户端上的实现使得在野外网络不通畅时，规划业务人员仍可以调用地图数据进行基本的显示查询操作。

②数据浏览

a.图层控制：实现类似于ArcMap的图层控制功能，规划业务人员能根据需求动态地添加或删除图层，控制图层透明度，或选择子图层是否显示，同时防止预加载过多数据导致客户端崩溃。

b.图例查看：将已加载图层的图例信息通过表格的方式显示出来，规划业务人员能根据图例信息快速查看地块归属。

c.定位功能：调用iPad自带的GPS定位模块精确定位，或在GPS不可用时使用WiFi进行模糊定位，将定位信息显示在地图框中。

(3)查询分析功能

①查询功能

查询功能包括点选查询(如图5所示)、模糊查询。点选查询通过点击地图进行查询，而模糊查询通过关键字进行要素属性搜索。

图5 点选查询效果

②分析功能

分析功能有空间分析与缓冲区分析。空间分析可以根据要素间的空间关系进行空间分析及结果显示(如图6所示)，支持的空间关系有相交、包含、交叉、包络线相交、重叠、邻接、被包含等。

③空间统计

规划业务人员可以通过在iPad上画线或画多边形的方式测量距离及面积。

图6 空间分析菜单

④涂鸦

系统为规划业务人员提供了类似于传统笔记方式的功能体验，用户可以在iPad上随意添加自己的笔记，或添加GIS范畴内的点、线、面要素。

2.系统实现

本系统已部署于广州市从化区规划局政务内网中，供规划局人员使用。用户只需要将iPad序列号登记到服务器，并使用相应用户密码登录，就可以根据业务需求调用相应的数据进行浏览分析。外出时，用户也可以调用离线数据进行浏览，大大提升了工作效率。

五、结束语

本文首先论述了目前规划业务效率尚存在不足的地方，对规划执法、规划决策、规划办公等规划业务进行了一定的分析和探讨，并结合规划业务的需求和移动GIS技术，设计了基于移动GIS的规划数据系统。在 ArcServer、ArcGIS for iOS、Web Service技术、服务器集群技术等开发框架与开发技术的支持下，本文实现了该规划数据应用系统。该系统的实现，提升了规划业务的效率。

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Research of Planning Data System Based on Mobile GIS

OU Jiabin，ZHANG Xinchang，GUO Taisheng

P208

0494-0911(2014)12-0089-04

欧佳斌，张新长，郭泰圣.基于移动GIS的规划数据应用系统研究[J].测绘通报，2014(12)：89-92.

10.13474/j.cnki.11-2246. 2014.0406