移动GIS的数据组织与管理方式研究

马骏

摘 要：移动地理信息系统（Mobile GIS）近年来得到了迅猛的发展，大量移动GIS应用不断涌现。数据的有效组织与管理，是移动GIS应用系统成功与否的关键。本文对移动GIS系统中用到的底图数据、空间数据和非空间业务数据的组织和管理方式进行了研究，尤其在开发过程中如何使用和管理这些数据，均做了详尽的说明。

关键字：移动GIS；数据；组织管理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.249

1 引言

移动GIS是以移动互联网为支撑，以智能手机或平板电脑为终端，结合北斗、GPS或基站为定位手段的地理信息系统，是继桌面GIS、WEBGIS 之后又一新的技术热点[1]。移动GIS 是以空间数据库为数据支持，地理应用服务器为核心应用、无线网络为通讯桥梁，移动终端为采集和应用工具的综合地理信息系统。伴随着智能终端和移动操作系统的不断更新与完善，iOS、Android等移动平台的处理能力日趋强大。以前只有桌面终端甚至工作站才能浏览和处理的空间数据，移动终端也能游刃有余的浏览与处理，甚至包括三维模型数据。本文将对移动GIS系统的空间数据组织与管理方式进行研究，为移动GIS应用系统的开发打下坚实的基础。移动GIS系统中用到的数据大致可分为三类：底图数据、空间数据和非空间业务数据。

2 移动GIS的底图数据

地理底图是GIS系统的骨架和控制的统一地理基础[2]，在一定程度上决定了系统所能实现的精度和业务的详细程度。底图离线数据主要有松散图片、bundle文件和tpk文件等类型，目前基于ArcGIS Runtime for Android/iOS都可以在移动端上离线加载，且实现方法都已经很成熟。以iOS为例，通过AGSLocalTiledLayer离线加载由ArcGIS Desktop输出的Location.tpk地理底图。移动GIS还可通过移动网络在线加载地理底图。通常地，这些在线底图由GIS服务器对外发布，还是以iOS为例，通过AGSTiledMapServiceLayer在线加载GIS Server对外发布的切片地图服务："http：//192.168.1.100/ArcGIS/rest/services/RoadData/MapServer"；通过AGSDynamicMapServiceLayer加载动态地图服务；通过AGSImageServiceLayer加载影像服务；通过AGSBingMapLayer加载其他GIS Server对外发布的服务等。

GIS底图一直使用金字塔技术进行切图，使用户能够快速访问指定级别的地图或影像[3]。但是在数据量比较大尤其覆盖面增大时，切片的文件大小急剧增加；当任何要素发生变化时，费时费力的切图工作要重新开始。矢量切片是一种利用协议缓冲技术紧凑的二进制格式来传递信息，将矢量数据以建立金字塔的方式分割成若干个描述性文件，前端根据显示的需要，按需请求不同的矢量瓦片数据进行绘图。矢量切片将是以后地理底图的主流方案[4]。

3 移动GIS的空间数据

移动GIS的空间数据也可称为系统的空间业务数据，可离线也可在线。离线空间业务数据主要存储方式是Shapefile、JSON、FeatureLayer、嵌入式数据库（如Spatialite）等。得益于ArcGIS对Shapefile文件结构的公开，目前大量成熟可用的第三方代码支持Shapefile文件读写操作。JSON是一种轻量级且完全独立于编程语言的数据交换格式，简洁和清晰的文本层次结构很容易被各种编程语言所实现，在移动GIS中已得到普遍的应用。FeatureLayer由ArcGIS提供，無缝支持以ArcGIS Runtime为开发基础的移动GIS应用。Spatialite由SQLite扩展而来，成为世界上最小的空间数据库，遵循OGC的Simple Feature Access标准存取空间数据，如WKT、WKB、Geometry格式和空间关系处理。spatialite_gui工具能将诸如Shapefile、CSV、DBF和XLS等格式的数据导入Spatialite数据库，并提供SQL工作空间对SQL语句进行验证。

类似Spatialite这类空间数据库在移动GIS系统中，主要用于组织和存储与地理位置有关的空间数据及相应的属性描述信息。对于移动GIS而言，空间数据库是整个系统的数据存储中心。不仅能对空间数据进行管理，还为移动应用提供各种空间位置数据，是实现地理信息服务的数据来源。移动空间数据库使得移动设备可以和多种数据源进行交互，屏蔽固定网络环境的差异，优化查询条件，如加入空间检索以后，空间查询的效率大大提高。

ArcGIS 10.2.2版本以后提供了一个后缀为“.geodatabase”的Runtime Content文件输出功能，默认关闭，可通过如图1所示的方式开启。该功能可将桌面GIS软件处理好的数据直接输出。该文件将Geodatabase数据格式的系统表在SQLite轻量级数据库上实现，为移动操作系统提供空间数据库支持。

4 移动GIS的非空间业务数据

非空间业务数据即属性数据，是对空间数据属性的扩展，与空间数据的一个或多个属性值相关联。属性数据表现了空间实体的空间属性以外的其他属性特征，是对空间数据的说明。如一个城市点，它的属性数据有人口、GDP、绿化率等描述指标；城市的若干区域有地理要素的统计数据；城市的运行产生的各种管理数据等等。

数据结构的选择在相当大的程度上决定了系统对GIS数据的组织和管理能力。数据结构确定后，在空间数据的存储与管理中，关键是确定应用系统空间与属性数据库的结构以及空间与属性数据的连接。目前广泛使用的GIS软件大多采用空间分区、专题分层的数据组织方法，同样也适用于移动GIS系统。

5 结束语

数据的有效组织与管理，是移动GIS应用系统成功与否的关键。随着城市地理空间框架、土地调查、地理国情监测、智慧城市建设等国家级项目的开展，与空间数据相关联的非空间业务数据呈爆发式增长，如图片、语音和视频等多媒体数据也具有了空间属性。如何组织和管理这些“大数据”将成为一个充满挑战和机遇的研究方向。

参考文献：

[1]许颖，魏峰远.移动GIS关键技术及开发模式探讨[J].测绘与空间地理信息，2008（04）：45-47.

[2]张雪伍，李刚.基于MapGis的地理底图管理系统研究[J].软件导刊，2005（18）：23-24.

[3]魏磊，张建新.基于ArcGIS Engine无冗余地图瓦片裁切方法的研究[J].测绘与空间地理信息，2016（05）：146-148.

[4]曾锋，杨通，赵枢明，姚山.3D矢量模型切片方案评价方法[J]. 计算机应用研究，2012（09）：3568-3570.