基于Android手機的地圖應用設計與開發

吳林，熊滔，蔡永香

(長江大學地球科學學院，湖北荊州 434023)

基于Android手機的地圖應用設計與開發

吳林?，熊滔，蔡永香

(長江大學地球科學學院，湖北荊州 434023)

介紹了Google發布的新一代智能手機平臺Android的系統架構，并在分析手機用戶和商家需求的基礎上進行了相應的功能設計和數據庫設計，利用Google的地圖應用接口和XML等技術，實現了基于Android手機平臺的地圖應用的基本功能。

Android手機；地圖應用；Google Map

1 引 言

隨著3G網絡的使用，移動終端不再僅是通訊網絡的終端，還將成為互聯網的終端。因此，移動終端的應用軟件和需要的服務將會有很大的發展空間[1]。Google為此于2007年11月推出了一個專為移動設備設計的軟件平臺——Android[4]，并融合了谷歌地圖技術，支持地圖服務的應用開發。

目前的地圖服務主要以使用單機或者網頁方式實現，這些方式不適合在戶外旅游等場合下進行，給用戶造成了很多地不便。而手機地圖服務就能很好解決這個問題，Android平臺提供給普通開發者非常靈活的地圖展示與控制功能，這將使地圖服務的設計與實現有了更好的平臺。另外，Android平臺基本上是免費的，所以能夠有效降低軟件的成本，最終讓每個用戶能夠自由地獲取信息，也為手機地圖服務的普及作出貢獻[5]。

2 Android平臺的架構

Android平臺整體自底向上由以下四個層次組成: Linux內核層、Android運行時庫和其他庫層、應用框架層、應用程序層，如圖1所示。

(1)Linux內核層:Android基于Linux Version 2.6.23內核開發的，主要是添加了一個名為Goldfish的虛擬CPU以及Android運行所需的特定驅動代碼。該層用來提供系統的底層服務，包括安全機制、內存管理、進程管理、網絡堆棧及一系列的驅動模塊。作為一虛擬的中間層，該層位于硬件與其他的軟件層之間。

(2)Android運行時庫和其他庫層:Android運行時庫包含一組核心庫(提供了Java語言核心庫內的大部分功能)和Dalvik虛擬機。同時Android提供了豐富的庫類支持且大部分為開源代碼，如采用的數據庫為SQLite。Android選擇它作為移動終端的嵌入式數據庫有以下優點，它無需安裝和管理配置，它是一個存儲在單一磁盤文件中的完整的數據庫，體積小只有250KB但支持數據庫大小至2TB提供了對事務功能和并發處理的支持，而且比目前流行的大多數數據庫運行速度快。

圖1 Android平臺架構

(3)應用框架層:在應用框架Android開發人員可以跟那些核心應用一樣擁有訪問框架APIs的全部權限。應用的系結構化設計簡化了各組件之間的重用，任何應用都可以分發自己的組件，任何應用也可以使用這些分發的組件(應用的使用方法需遵循框架的安全性約束)。

(4)應用程序層:Android本身會附帶一些核心的應用程序，包括E－mail客戶端、短信程序、日歷、地圖、瀏覽器、通訊錄等等，目前所有的應用程序都是由Java語言開發的。

3 系統設計

3.1 需求分析

手機的地圖應用主要功能是以圖形、文字的形式為用戶提供地圖服務，并提供友好、方便、快捷的操作界面。其功能需求從用戶和商家兩方面來進行分析設計，用戶方需求包括:

(1)地圖控制:能夠對地圖進行放大、縮小和移動；

(2)實時定位:能夠將用戶當前位置在地圖上標注出來，并能隨著位置的變化而實時更新，即在地圖上定位用戶的當前位置；

(3)路徑導航:能夠根據用戶的當前位置與目的地，為用戶規劃路徑，并在地圖上顯示，進行實時路徑引導；

(4)軌跡跟蹤:能夠在地圖上顯示出用戶的行駛路徑，并給出相應的行駛距離；

(5)資訊查詢:能夠根據用戶的當前位置，查詢用戶附近所需要的信息，比如附近的影院信息、商家信息等；

(6)好友通信:能夠在地圖上顯示出好友的位置，并能夠進行聊天通信；

(7)日志備忘:有日志記錄功能。

所有這些需求實現，都要求操作簡單，符合手機使用者的習慣。

商家需要能夠根據用戶的位置，進行促銷信息的廣告推送。

3.2 功能設計

手機地圖服務扮演著與用戶直接交互并提供服務的重要角色，它需要提供友好的、方便的用戶操作界面，接收用戶的各項操作并將這些操作轉化成與之對應的命令，采用用戶活動的方式完成各個服務邏輯流程。按照需求分析，其功能設計為:

(1)登陸注冊功能:已注冊用戶登錄，非注冊用戶先注冊再登錄。只有注冊并登錄的用戶才可以使用該系統。

(2)信息查詢功能:自動根據該手機用戶GPS定位(沒有GPS的手機用戶可利用基站進行模糊定位)，按照用戶的位置，查詢用戶需要的附近信息。該功能讓用戶實時了解自己的具體位置和環境。

(3)路徑分析功能:用戶提供路徑分析的起始、終點信息，進行分析后的結果以文本結合地圖方式進行顯示。該功能主要為方便用戶在一個自己不熟悉的地方為用戶提供道路導航信息。

(4)廣告推送功能:在GPS(或者利用基站CellId判斷用戶位置)開啟情況下，當用戶進入某商場(或其他服務場所)附近輻射區域范圍時，該商場將產品、促銷活動的相關服務信息以短消息方式發送到該手機用戶，進行廣告精準推送。

(5)好友聊天功能:好友之間可聊天，并將附近一定區域內的好友在地圖上定位顯示，用戶可獲取附近區域內好友的位置信息。

(6)數據搜集功能:用戶可以上傳地標信息、添加屬性信息，根據用戶提供的數據量多少，采取某種方式給予獎勵，從而為數據庫添加更多的信息。該功能還可以利用有GPS的手機用戶的定位充實我們的CellId庫，從而為沒有GPS的手機用戶提供定位信息。

(7)用戶要事備忘功能，即手機記事本功能。用戶可以記錄一些重要事情以備忘。

3.3 數據庫設計

此系統所用數據是由Google提供的基礎底圖，和自己收集的道路網數據，商場、影院信息組成。其中空間數據包括基礎底圖，道路網數據，商場、影院的位置信息；屬性數據包括各種地物名稱，影院影片信息，商家的服務打折促銷信息等。

(1)數據存儲設計

Android提供了一些方式來存取數據。一是文件方式，數據以文件的方式存儲在設備或其他移動媒介上；二是數據庫方式，Android有SQLite數據庫的API，應用程序可以創建和使用SQLite數據庫；三是網絡方式:Android還支持使用網絡存取數據的方式。除此以外，Android還可以向其他應用程序請求并獲得數據[7]。

由于該系統是進行原型設計，數據量不太大，只有基礎底圖和少量測試數據，基礎底圖是利用Google API獲取的Google地圖，其他測試數據均采用文件存儲的方式。各數據表詳情如表1所示。

數據表信息 表1

(2)數據交互設計

目前的手機平臺存在兩方面限制:

①手機的計算能力與存儲容量有限。

②網絡傳輸的不穩定性與不安全。

因此，根據實際情況采用瘦手機客戶端、胖服務器端是比較合適的解決方案。具體如下:

客戶端:顯示界面并進行簡單計算和存儲少量數據；

服務器端:進行復雜的計算并進行數據訪問，存放空間數據和復雜的屬性數據；

手機與服務端數據實時交互:利用Web Service在pc服務端為手機端提供運算與存儲服務，而手機端軟件充當信息終端。手機端與服務端的交互過程如圖2所示。

圖2 手機端與服務端的交互示意圖

4 Android手機的地圖應用設計與開發系統的實現

我們采用的集成開發環境為Eclipse 3.4.1，安裝的SDK為Java Development Kit(JDK)v6.0，Android SDK 1.0r2以上，同時需要安裝集成環境的Android開發插件ADT。當所有開發環境搭建好之后，還需申請Android Maps API key，并且在XML布局文件中進行配置:

然后只需使用MapView(com.google.Andriod.maps. MapView)對象，就能調用Google地圖，并進行應用開發。

本系統基于Android手機平臺，初步實現了地圖應用的基本功能:地圖的瀏覽與設置、基本點位信息查詢、道路信息查詢與導航、基于地圖的QQ聊天功能、基于地圖的廣告自動推送功能。下面是部分功能展示。

4.1 路徑導航的展示

路徑導航功能就是當手機用戶在一個不熟悉的地方，想查詢起點和終點之間的路徑，可以用此功能完成。圖3表示從長江大學西校區出發A點，到長江大學南校區的路徑導航，圖中實線表示的是已經行走的軌跡，桃紅線表示的是導航的路徑，B點表示用戶現在所在的位置。

圖3 路徑導航

4.2 廣告推送的實現

廣告推送功能就是當手機用戶進入到商場、電影院等服務設施(黑點所示)的服務區時，商家向手機用戶及時發送服務打折信息。這個功能不僅向手機用戶提供了深度的信息服務，并能向附近的手機用戶介紹其服務信息，從而激發潛在的客戶需求。這個功能主要是通過調用LocationManager中的void addProximityAlert(double latitude，double longitude，float radius，long expiration，PendingIntent intent)方法來實現，前兩個參數表示服務設施的經緯度，radius表示該服務區的半徑。當Location Manager檢測到手機用戶移入該區域時，就會觸發打包的Intent，服務端會調出商家的服務信息數據通過系統發送給用戶，進行廣告精準推送。

圖4 廣告精準推送演示圖

5 結 語

本文介紹了Google發布的新一代智能手機平臺Android的系統架構，并在分析手機用戶和商家需求的基礎上進行了相應的功能設計和數據庫設計，利用Google的地圖應用接口、XML等技術，實現了基于Android手機平臺的地圖應用的基本功能:地圖的瀏覽與設置、基本點位信息查詢、道路信息查詢與導航、基于地圖的QQ聊天功能、基于地圖的廣告自動推送功能，可以滿足手機用戶基本的地圖服務需求。當然，該技術還需要進一步的完善，需要在日后的工作中不斷地探索和研究，以形成一套實用的地圖服務系統。

[1] 靳巖，姚尚朗.Android開發入門和實戰[M].北京:人民郵電出版社，2009

[2] 溫敏，艾麗蓉，王志國.Android智能手機系統中文件實時監控的研究與實現[J].科學技術與工程，2009，9(1): 1717～1719

[3] 張仕成.基于Google Android平臺的應用程序開發與研究[J].電腦知識與技術，2009，5(28):7959～7962

[4] 公磊，周聰.基于Android的移動終端應用程序開發與研究[J].計算機與現代化，2008(8):85～89

[5] 差沙，地獄男爵.用Android開發手機應用[J].程序員，2008(1):56～61

[6] 舒賢華.基于Android平臺的手機Web地圖服務設計[D].大連海事大學碩士學位論文，2009

[7] 公磊.基于Android的GPS測量系統開發[D].南昌大學碩士學位論文，2008

[8] http://baike.baidu.com/view/1241829.htm?fr＝ala0_1_1

Design and Development of Map Application Based on Android Mobile

Wu Lin，Xiong Tao，Cai YongXiang
(School of Geoscience，Yangtze University，Jingzhou 434023，China)

This paper firstly introduces the system structure of the new generation smart phones platform—Android by Google，and then analyzes the demands of mobile users and business，the functions and data storages have been designed correspondingly.Finally，using the application interfaces of Google maps and XML technology，the basic function of map applications is realized based on Android Moblie.

Android Mobile；Map application；Google Map

1672－8262(2011)02－16－04

P208

A

2010—08—29

吳林(1986—)，女，碩士研究生，主要研究網絡地理信息系統。

長江大學楚天學者資助項目(移動GIS應用研究，201007)