移動GIS在城市規劃中的應用

賀俊偉，孟 衛，周冬梅

(江西理工大學,江西贛州 341000)

移動GIS在城市規劃中的應用

賀俊偉，孟 衛，周冬梅

(江西理工大學,江西贛州 341000)

針對目前城市規劃現狀資料采集過程中存在的數據采集不準確、不規范、采集周期長等一系列問題，設計了從地圖下載、數據采集到數據更新的現狀資料采集流程，開發了現狀資料采集系統，通過與服務器的交互實現了地圖下載、數據采集、空間查詢、空間分析等功能，簡化了現狀資料采集流程，提高了數據采集的效率。

城市規劃;移動GIS;信息采集

城市規劃是在充分了解城市的現狀及未來發展趨勢的基礎上，對城市或城市的某一局部地區的土地、房屋、城市設施等物質要素所作的一系列配置。它的目的是為了創造一個安全舒適的生活環境和經濟有效的工作環境。為使這樣的配置合理化，一個最基本的條件就是要充分掌握城市的現狀信息，即自然的、社會的、歷史的以及未來的各種信息。這些信息基本上可以分成兩種類型：一種是以數字、文字來表示的信息（如：地區人口、工業總產值、地名等）；另一種用圖形表示的信息（如：地形、行政區劃、公路網、鐵路網、建筑物的形狀等）。

在城市規劃現狀資料的調查過程中，數據的實時更新至關重要。室外數據的傳統采集和編輯一直是耗時并且容易出錯的工作，需要依賴于紙制地圖或傳統測量手段，室外數據編輯是通過繪制草圖，并做標示來實現。這些室外編輯的數據還要回到辦公室通過手工輸入和編譯才能進入數據庫。這種作業模式導致現狀資料不能及時更新，且精度很難保證，給分析和決策結果帶來極大的不可靠性。傳統的工作方法和手段已跟不上現代化城市建設和管理的需要，城市需要一種更加全面、科學、合理的手段和方法進行規劃和管理，設計一個行之有效的規劃信息采集系統成為了當前形勢的迫切需要。

地理信息系統（Geographic Information System,簡稱 GIS）是一門綜合性的技術，它涉及到地理學、測繪學、計算機科學與技術等學科。它的概念和基礎是地理和測繪，技術支撐是計算機技術，應用領域是地理、規劃與管理等許多行業和部門。自從20世紀60年代以來，GIS已被各行業所應用。特別是近 20年來，伴隨計算機技術的迅速發展，GIS取得一次一次重大進步，如空間數據的管理、網絡 GIS、三維 GIS、移動GIS等技術。GIS軟件可以方便快捷地生成各種規劃用圖、表格和報告，利用數據庫管理數據，可以動態的更新、增補。可以進一步地促進城市規劃工作的發展，特別是移動GIS的發展為城市規劃現狀信息的獲取提供了有力工具。

1 城市規劃的主要內容

城市規劃是人類為了在城市的發展中維持公共生活的空間秩序而做的未來空間安排的意志。這種對未來空間發展的安排意志，在更大的范圍內，可以擴大到區域規劃和國土規劃，而在更小的范圍內，可以延伸到建筑群體之間的空間設計。因此，從更本質的意義上，城市規劃是人居環境各層面上的、以城市層次為主導工作對象的空間規劃。

城市規劃工作的基本內容是依據城市的經濟社會發展目標和環境保護的要求，根據區域等上層次的空間規劃的要求，在充分研究城市的自然、經濟、社會和技術發展條件的基礎上，制定城市發展戰略，預測城市的發展模型，選擇城市用地的布局和發展方向，按照工程技術和環境的要求，綜合安排城市各項工程設施，并提出近期控制引導措施，城市規劃的內容包括城市規劃和專項規劃（如圖1所示）。

圖1 城市規劃的內容

2 移動GIS概述

2.1 移動GIS的概念與特點

移動GIS是一種應用服務系統，其定義有狹義與廣義之分。狹義的移動GIS是指運行于移動終端（如PDA）并具有桌面GIS功能的GIS，它不存在與服務器的交互，是一種離線運行模式。廣義的移動GIS是一種集成系統，是GIS、GNSS（衛星導航定位系統）、移動通信、互聯網服務、多媒體技術等的集成。

移動GIS具有以下特點：1）移動性：運行于各種移動終端上，與服務端可通過無線通信進行交互實時獲取空間數據，也可以脫離服務器與傳輸介質的約束獨立運行，具有移動性。2）動態（實時）性：作為一種應用服務系統，應能及時地響應用戶的請求，能處理用戶環境中隨時間變化的因素的實時影響。3）對位置信息的依賴性：在移動GIS中，系統所提供的服務與用戶的當前位置是緊密相關的，需要集成各種定位技術，用于實時確定用戶的當前位置和相關信息。4）移動終端的多樣性：移動GIS的表達呈現于移動終端上，移動終端有手機、掌上電腦、車載終端等，這些設備的生產廠商不是惟一的，它們采用的技術也不是統一的，這就必然造成移動終端的多樣性。

2.2 移動GIS關鍵技術

2.2.1 移動定位技術

當前，普遍使用的移動終端位置定位方式有三種:第一種是基于網絡的，如起源蜂窩小區(CellofOrigin，COO)、達到角度 (Angle of Arrival，AOA)、到達時間(Time of Arrival，TOA)、到達時間差 (Time Difference of Arrival，TDOA)等;第二種則是基于終端的，如全球定位系統 (Global Positioning System，GPS)、增強觀測時間差分(EnhancedOffsetTimeDivision，EOTD)等;第三種方法則是以上兩種方法的混合使用，如輔助GPS (Assisted GPS，AGPS)、AGPS與TDOA混合等。在實際定位過程中，根據精確度、應用和服務、配置代價等三個關鍵因素的綜合考慮。

2.2.2 嵌入式系統

嵌入式操作系統是一種實時的、支持嵌入式應用的操作系統軟件，其核心通常小，因為硬件的內存容量有限。嵌入式操系統具有通用操作系統的基本特點，如能有效管理越來越復雜的系統資源;能夠把硬件虛擬化，使得開發人員從繁忙的驅動序移植和維護中解脫出來;能夠提供庫函數、驅動程序、工具集以及應用程序。與操作系統相比較，嵌入式操作系統在系統實時高效性、硬件的相關依賴性、軟件態化以及應用的專用性等方面具有較為突出的特點。一般情況下，它可以分成兩類：一類是面向控制、通信等領域的實時操作系統，如 Wind River公司的 Vxworks、Accelerated Tech公司的Nucleus系列等;另一類是面向消費電子產品的非實時操作統，這類產品包括 PDA、移動電話、機頂盒等，如Windows Mobile、Palm0S、UCLinux和Symbian OS等。不同的嵌入式操作系統適用于不同的應用領域，同時也決定了于其平臺上的軟件應用、開發方式等。

2.2.3 無線通信網絡技術

移動通信系統是連接用戶終端和應用服務器的紐帶，它將用戶的需求無線傳輸給地理信息應用服務器，再將服務器的分析結果傳輸給用戶終端。其核心技術為無線接入技術，按目前廣泛使用的技術可分為兩類：一是基于蜂窩的接入技術，如 GSM、CDMA、GPRS等；二是基于局域網的技術，如藍牙（BlueTooth）、無線局域網（W IFI）技術。移動通信技術現在已經發展到3G，其傳輸速度提高，網絡容量增大，覆蓋面拓寬，保密性加強，使得海量的空間信息得以快捷、安全地無線傳輸。

3 規劃信息采集系統的設計與實現

3.1 系統結構設計

整個系統分移動端和服務器端兩部分。移動端可以是筆記本電腦、智能手機(PPC)或者掌上電腦(PDA)。移動端安裝有綠化信息采集系統，用于在室外采集綠化信息。

服務器端提供數據處理、發布、下載和傳輸服務，用于實現地圖的編輯、發布、下載和數據的實時傳輸。其中，地圖下載提供用戶當前所在位置的參考背景地圖，用以提高數據采集的工作效率;數據傳輸將采集數據通過無線網絡傳輸到服務器上，保證了數據的及時更新，其結構如圖2所示。

圖2 系統結構

3.2 系統工作流程設計

首先利用ArcGISDesktop來對數據進行編輯處理，以滿足發布到移動終端(PDA/PPC)采集模塊的數據要求;然后利用ArcGIS Server Manager或者Arc Catalog的管理工具將處理后的數據以Web地圖服務的形式發布，移動終端通過無線網絡申請服務并下載相關數據，如果無線網絡信號不好，也可以直接使用數據線或藍牙進行傳輸;最后，移動終端將采集的數據通過無線網絡傳輸給后臺的空間數據庫，其流程圖如圖3所示。

圖3 系統工作流程圖

3.3 系統的功能實現

3.3.1 數據管理功能

1）數據編輯。通過Arc GIS Desktop產品，如Arc Map、Arc Catalog對采集所需的相關地圖數據進行整理和編輯。

2）數據庫管理。通過Arc SDE建立空間數據數據庫，存儲與空間數據相關的屬性數據，用戶采集完成后的數據將通過無線網絡導入空間數據庫。

3）數據發布。Arc GIS Server Manager以地圖服務的形式將數據發布到Web服務器，以供室外采集信息之用。

4）Web管理。通過 Web服務器實現移動終端與Arc GIS Server Manager之間的數據交互。

3.3.2 數據傳輸功能

1）在線傳輸模式。若無線網絡信號良好，移動終端通過無線網絡 (WIFI/GPRS/CDMA/3G)或數據線向服務器端發出數據下載請求，Web服務器接受請求后將Arc GIS Server Manager發布的地圖傳送給移動端。

2）離線傳輸模式。若無線網絡信號較差，不能滿足數據傳輸要求，則采集后的數據以 Cache的形式暫時存儲在移動終端中，回到室內進行有線傳輸或者等網絡信號良好時再次進行無線傳輸。

3.3.3 數據采集功能

1）文件管理。移動終端向服務器端發出申請，然后接受相關數據，再將采集完成后的數據傳輸回空間數據庫，以滿足實時更新。如無線網絡信號較差，則暫時存為Cache文件。

2）地圖瀏覽。滿足用戶對地圖的瀏覽要求，包括放大、縮小、漫游、地圖界面初始化等。

3）信息采集。信息采集分為兩種方式，一種是GPS采集，用戶利用GPS定位獲得采集信息的空間數據；另一種是數字化采集，用戶利用系統開發的工具直接在地圖上創建要素。

4）空間分析。用戶可以在移動終端完成基本的GIS操作，如創建、編輯、刪除要素，查看、修改屬性數據等

5）GPS設置。主要用于配置 GPS定位的相關環境，整個系統的功能如圖4所示。

圖4 系統功能圖

4 結 語

本文針對目前城市規劃現狀信息采集過程中存在的問題，設計開發了一個資料采集系統，并對數據下載、數據傳輸、數據采集等移動GIS中的關鍵技術進行了研究，在實際采集中取得較好的效果，具有一定的實用價值，可以推廣應用。

[1] 姚永玲,(美)哈爾·G.里德(Hal G.Reld).GIS在城市管理中的應用[M].北京：中國人民大學出版社,2005

[2] 黃方,王平.GIS空間分析原理與方法[M].北京：科學出版社, 2008

[3] 孟令奎,史文中,張鵬林.網絡地理信息系統原理與技術[M].北京：科學出版社,2005

[4] 周文生,毛鋒,胡鵬.開放式WebGIS的理論與實踐[M].北京：科學出版社,2007

[5] 張書亮,網絡地理信息系統[M].北京：科學出版社,2005

[6] 翟金慧,張和生.GIS在城市規則中的應用[J].測繪科學,2008, 33（增刊）：229-230

Application of Mobile GIS to Urban Planning

by Huo junwei

At present,there is a series of question in urban planning actuality data acquisition.For exam ple,inaccuracy,no standard,long acquisition cycle and so on.I had designed one from map downloading,the data acquisition to the data updating actuality data acquisition flow and developed the actuality data acquisition system.It realized map downloading,data acquisition,spatial inquiry,spatial analysis and so on by interacting with server.It also simplified the actuality data acquisition flow and raised the data acquisition efficiency.

urban planning,Mobile GIS,information acquisition （Page:97）

P208

B

1672-4623(2011)01-0097-03

2009-07-10

賀俊偉，碩士，研究方向為GIS應用。