移动GIS技术在城市信息采集中的应用

       1 引言

       随着移动平板电脑和手机（以下简称移动终端）在软硬件上的更新换代，和3G、4G通讯网络的升级，传统测绘和和数据服务方式正在发生巨大变化。以城市中的外业踏勘和信息采集为例，移动终端正成为主要的外业信息采集工具。本论文结合上海市“郊野公园”项目中的“城市规划多元信息现场移动采集平台”建设，介绍了城市信息采集系统的设计思路、开发流程与关键技术。并对本系统的效益与优缺点做了评估。为其它移动GIS系统在城市信息采集中的应用提供参考。

       城市规划设计侧重科学性、全面性和合理性，而现场踏勘正是各类规划项目开展的必要工作，需要全面掌握基地内“田、水、路、林、村”各类自然要素肌理，梳理“风、土、历、人、文”人文要素特征。这一工作的重要成果，即是获取了大量的现场信息，这些信息是规划编制最重要的参考和基础，“城市规划多元信息现场移动采集平台”采用高效科学的信息技术手段、建立多元信息的移动采集系统，充分利用“天地图”等权威数据服务,以提高数据资料的信息化获取效率，很好地为此类城市规划项目的外业踏勘和现状采集提供了技术支持。

       2 系统架构

       系统在建设初期，首先实地调研用户的需求，梳理出用户数据采集与处理的流程，并据此，构建出系统的逻辑架构。即数据层和逻辑事务层。这种架构在基于移动终端的系统建设中具有普遍参考价值。

       数据层包括系统价值的地图数据、采集成果数据，分别采用了地图切片数据、矢量数据、文本型数据库加以保存。

       系统逻辑事务层包括系统界面的用户操作层和后台的数据处理层。根据具体的项目需求，逻辑事务层涵盖了地图浏览、定位、数据采集、数据管理、数据交换与输出等功能。后台数据处理服务搭建在云服务器上，采用网络请求的方式调用。在线的地图服务通过ArcGIS Server技术，在云服务器上发布为REST地图服务，在移动终端通过网络发送请求在线加载。

图1 系统逻辑架构图

       3 核心技术

       本系统集成了服务器端的地图制作与发布技术、移动系统（iOS与Android）上的多媒体数据采集、数据库读取、矢量数据交互、内存管理、模块化开发等技术。现在以iOS系统为主，一一介绍各技术要点。

       3.1 基于ArcGIS Server 10.1的地图制作技术

       系统利用ArcGIS 10.1平台，制作压缩格式(bundle格式)的离线地图切片，相比传统松散型（.png或.jpg格式）切片，数据容量减少了2/3。更利用在移动设备上的存储。

       3.2 基于ArcGIS SDK for iOS的移动地图加载技术

       系统利用ArcGIS SDK移动开发包，实现切片离线加载，在线“天地图.上海”地图切片、在线影像服务、动态图层的在线请求与加载。为移动GIS平台的实现提供了地图基础。

       3.3 基于云服务的移动系统搭建

       系统移动端操作层基于iOS和Android系统开发，为保证外业采集中的数据管理与安全，基于PHP、aPache、MySQL搭建后台数据存储与管理的WebService。并通过云平台发布，实现了高效的野外数据实时上传与下载。这是保障城市外业信息采集的基础框架。

       3.4 基于移动系统的多媒体和地理位置采集

       系统利用移动设备的触摸操作、拍照、图片展示、智能运算等功能，可遍历的通过拍照、摄像手段，采集地物外表、纹理特征，并在设备上流畅显示；

       同时利用移动设备的实时定位特性，及时获取当前所在地理位置，实现地物体表特征数据与空间数据的无缝关联。

       3.5  图片标绘处理技术

       系统基于Xcode（以iOS系统为例）开发包的图形处理库CoreGraphic，开发了在图片上随意涂鸦、标绘的技术，更大的方便了作业人员的外业采集工作。

       3.6 模块化开发与管理

       系统采用模块化开发与拼装技术，提高了代码的可复用性、提高了开发的效率。

       3.7 SQLite数据库技术

       利用SQLite数据库的跨平台、轻量级等优点，存储所有文本信息，以及文本与媒体文件的对应关系。

       3.8 矢量数据（SHP）在移动端的读写

       利用ShapeLib库实现矢量数据在移动端的读取、渲染、与输出。为地图展示、采集数据成果的输出提供了便利。

       4 系统效果

       基于上述技术，系统开发出了地图加载、实时定位、照片与文本采集、照片标绘、数据查询与管理、矢量数据输出、数据实时上传等功能。基本涵盖外业踏勘与现状采集的全部流程。

       基于平板电脑实现地理坐标、文本信息、照片视频等多媒体信息的获取、查询、交换，可以有效提高现场踏勘的工作效率和信息化水平，解决现场资料管理混乱的问题，为郊野公园项目的数据资源提供科学采集手段，提高信息资源的管理效率和管理水平。

图2 系统应用效果图

       郊野公园项目现场采集的数据种类多、涉及面广，信息资源综合管理和使用的难度较大。采用先进的数据库技术、移动端技术、GIS技术，以空间位置信息为索引，建立多种数据资源一体化采集机制，可以屏蔽异构数据资源获取和管理的复杂多样性问题。为未来郊野公园项目数据基础设施的建设提供有效支撑。

       5 效益评价

       《城市规划多元信息现场移动采集平台》直接调用“天地图•上海”等基础地理信息数据服务，规划单位只需专注于维护现场规划的数据建设，项目建设在数据投入上的成本可降低50%。

      该平台实现了各类规划现场踏勘数据直接定位以及数据入库、管理，较之以往传统规划现场踏勘模式，实现了无纸化现场作业，大大节约了现场的人员投入和后期的内业数据整理、人工定位等工作量，可节约各类人工投入约40%。

       该平台在上海市郊野公园总体布局规划项目中得以正式应用，系统使用的关键技术今后可以在其它城市信息采集系统中应用推广。