基于ArcGIS Flex API和Mobile的地理實習教輔系統

李恒凱，王秀麗，況雄

(1.江西理工大學建筑與測繪工程學院，江西贛州 341000； 2.江西理工大學經濟管理學院，江西贛州 341000)

基于ArcGIS Flex API和Mobile的地理實習教輔系統

李恒凱1?，王秀麗2，況雄1

(1.江西理工大學建筑與測繪工程學院，江西贛州 341000； 2.江西理工大學經濟管理學院，江西贛州 341000)

針對傳統認知型和驗證型地理實習存在不能充分調動學生主觀能動性的問題，本文利用ArcGIS Flex API富客戶端和ArcGISMobile嵌入式開發技術，貫徹探究式地理實習理念，開發了基于ArcGISFlex API和Mobile的地理實習教輔系統，為探究式地理實習提供了可供依托的平臺。該系統的應用實踐表明，它能夠提高實習質量和學生實習的能動性，具有一定的應用價值。

GIS；探究式實習；教輔系統；ArcGISMobile

1 引 言

地理學是一門實踐性很強的學科，實踐教學是地理教學的重要環節，是提高學生地理知識水平和實踐能力的必由之路，對于培養具有科研精神和科研能力的創新人才起到重要作用[1]。傳統地理實習側重于書本知識的野外感性認識，一般都是認識與驗證型實習，盡管眾多學者從不同角度對地理實習模式進行了變革，但受制于落后的實習理念，直接制約著變革效果。此外，隨著高校擴招和地理學課程改革，地理實習面臨時間短、任務多、經費不足等諸多問題，也在一定程度上影響著地理實習質量[2]。當前，能夠充分發揮學生主觀能動性的探究式地理實習理念已逐漸被認可[3～5]；另一方面，當前高速發展的空間信息技術，能夠構建地理實習的信息化環境，提高實習效率、改善實習效果，目前已有較廣泛關注[6～10]，但這些研究主要針對地理實習的某一應用方面，本質上仍然是認識與驗證型實習模式。推動地理實習信息化，提高實習質量，將是地理學實踐教學改革的主要方向，而如何將在信息化過程中，融入新技術和新理念，對地理實習變革的最終效果將具有決定意義。本文在探究式地理實習理念的指導下，采用最新的ArcGIS Flex API富客戶端網絡開發技術和ArcGISMobile移動地理信息開發技術，構建了地理實習教輔系統，并對其進行了應用實踐。

2 系統架構與技術平臺

2.1 系統架構

如圖1所示，整個系統由兩部分構成:客戶端和服務端。服務端包括數據庫服務器、GIS服務器和應用服務器，主要存儲和管理地理實習相關的地理空間數據、智能移動端發送的實時采集數據及應用服務；客戶端運行于桌面電腦、筆記本電腦及各種智能終端上，桌面電腦和筆記本電腦通過瀏覽器和因特網訪問服務器上的數據和服務，其操作對象包括學生和教師，采用ArcGISFlex API富客戶端技術開發。其中教師通過瀏覽器調用服務端數據和功能，實現實習資料管理、實習線路制定、信息發布、實習過程監控、實習成績管理等公共功能；學生通過瀏覽器進行虛擬實習、實習資料查詢、實習成績提交、實習討論等。智能終端是具有GPS信號接收能力的智能手機、掌上電腦、PDA等智能設備，采用ArcGISMobile移動開發技術開發智能終端系統，通過無線網和因特網連接，進而連接服務端局域網絡。學生利用智能終端系統提供的實習路徑導航、實習點數據采集、實習點及周邊信息查詢等，進行自主實習。該智能終端會實時發送GPS位置信息于服務端，教師通過瀏覽器將學生具體位置信息實時顯示在地圖上，從而對整個實習過程進行監控和交互管理。

圖1 系統總體架構圖

2.2 技術平臺

(1)ArcGISFlex API.Esri公司的ArcGISServer在其9.3及后續系列中，發布了針對RIA應用的ArcGIS API for Flex(簡稱ArcGISFlex API)，其開發接口基于Adobe的RIA技術，集成了REST API，簡化了在Web上對GIS資源的訪問。因而可以很好地將ArcGIS提供的各種服務資源與Flex提供的組件相結合，構建具有良好交互體驗的Web應用程序。其應用開發可以非常便捷地使用地圖功能和以REST接口提供的GIS查詢和分析功能；同時，著重提供GIS功能而不是提供GIS組件，可以讓業務邏輯與GIS方便的結合。

(2)ArcGISMobile.ArcGISMobile是Esri公司的一個面向移動地理信息系統的軟件平臺，該平臺使得企業能夠通過從中央服務器分發GIS數據和服務來為一系列Windows Mobile設備提供利用無線網絡實時訪問信息的能力。可被用于在智能手機、UMPC等智能設備上創建和部署專業移動GIS應用。這些應用支持與ArcGIS Server的無線同步、GIS數據復制和野外在線編輯。同時提供離線應用，在移動環境下有著良好的伸縮性。

3 系統開發

3.1 系統角色設計

(1)系統角色分類。系統按用戶角色類別分為:管理員(Administrator)、教師(Teacher)、學生(Student)。

(2)系統權限劃分。按角色的不同用戶對系統的管理權限也不同，系統默認權限為Administrator(5)＞Teacher(3)＞Student(1)。管理員可以為其他用戶授權限，可以訪問和編輯所有系統可編輯的信息；教師可以編輯學生、自己、實習任務及實習點信息；學生只能編輯自己的信息。

(3)系統用戶創建。系統第一個管理員角色由系統默認，后面可以由該管理員再指派其他管理員；教師用戶由管理員統一批量或單個導入數據庫；學生用戶由管理員或教師批量或單個導入。

3.2 系統功能設計

(1)WEB客戶端功能設計。主要負責對實習全程進行監控管理、對實習數據進行編輯維護、虛擬實習、實習成績管理等。具體包括:①實習點管理，實現實習點的輸入、更新、刪除等操作；②查詢功能，提供實習點及實習相關信息的查詢，并提供多種查詢方法；③實習線路管理，可以對歷年通過實踐驗證的比較好的實習線路進行保存、查詢、編輯、刪除，還可以根據需要，新建新的實習路線，并可把整條實習線路上實習相關信息導出為PPT文件以方便老師進行講解；④虛擬實習。使用者可以選擇指定的野外實習路線，以交互式錄入的方式對該區域的地質、地貌進行虛擬實驗，瀏覽每個實習點相關信息，該信息使用圖文、視頻、三維實景等多媒體資料以增強體驗效果。另外，還可以選擇按照實習專題進行實習虛擬實習，從而增強對相應專題的整體認識。⑤學生管理。對學生請假、晚歸、實習表現進行記錄；⑥實習資料管理。學生可以通過該系統，完成單個實習項目的作業和實習報告，并對實習過程中獲得的數據資料進行管理、查詢；⑦實習質量分析。建立質量分析體系，并結合學生管理和實習資料管理中學生實習過程中的實習數據，自動得出學生實習成績和實習分析報告。⑧實習監控。實時接收學生智能終端上的GPS信號，并將其定位到桌面地圖上，從而實現對實習學生位置監控，利用智能終端的通訊功能，為學生同時提供在線答疑及數據傳送。

(2)智能設備客戶端功能設計。主要功能包括:①線路實時導航。根據給定的實習路徑，在路徑分析的基礎上，判斷GPS點與路徑和路徑上節點的關系，并進行語音提示，進行導航分析。②實習數據采集。根據GPS定位功能，獲取當前地理位置，采集當前實習點的圖片及相關屬性信息，把屬性信息錄入智能終端并存儲。③實習信息查詢。可以通過智能終端查詢實習點及周邊興趣點的信息，如實習點實習要求、實習任務、實習注意事項等。④最優路徑分析。遇到突發事件，利用最優路徑分析功能尋找通往下一目標點的最優路徑。

3.3 系統實現

根據以上功能設計，以Esri公司的ArcGISAPI for Flex和ArcGISMobile作為GIS軟件平臺，以C#2008作為編程語言，以廬山地理實習數據為例，對系統進行了編程實現，開發了基于ArcGIS Flex API和Mobile的地理實習教輔系統，系統實現主界面如圖2所示。

圖2 地理實習教輔系統Web主界面

4 應用實踐

為了驗證系統的實用性，將本系統應用于我校某專業廬山自然地理實習中，下面將本系統再具體實習過程中的應用作簡要介紹。

(1)實習前。實習教師能夠利用平臺系統安排實習內容如實習路線、實習點信息、虛擬實習場景等，并發布這些數據內容到實習網站供學生查閱，方便學生做好實習準備。學生查詢各實習點信息并進行網上虛擬實習，提前熟悉實習環境，達到自主預習的目的。如圖3所示，為實習線路管理界面，圖4為實習線路添加界面，圖5位虛擬實習界面。

圖3 實習路線信息管理界面

圖4 實習路線添加界面

圖5 虛擬實習界面

(2)實習過程中。學生分成若干實習小組，按照預定實習路線由學生自己獨立完成實習任務，教師通過實習控制平臺進行遠程監控。圖5為實習監控界面，圖6所示為實習點數據采集界面。

圖6 實習監控界面

圖7 實習點數據采集界面

(3)實習結束后。學生登錄實習信息發布系統的論壇交流實習心得，分析地理問題，完成實習報告。并將實習報告和實習采集到數據通過提交到平臺系統，教師根據數據庫里的考勤管理數據及實習報告質量，通過平臺系統的過成績評定模型評定出學生成績，并編寫實習質量分析報告，然后通過發布系統進行發布，供學生查閱。如圖8所示為學生提交實習報告到服務器界面。

圖8 學生提交實習報告到服務器界面

5 結 語

該系統提供課堂內與野外，實習前、實習中和實習后的一整套學生參與實習過程的機制，讓學生能夠積極主動地探究地理問題，真正發揮學生在實習中的主導作用。系統提供的探究式實習模式是傳統教師帶隊實習模式的有力補充，為學生動手能力和創新素質的培養提供了可以依托的平臺。在具體實習過程中，可以依據學生的興趣和基礎靈活分配不同的自主實習項目，達到因材施教。應用實踐表明:該系統在實習過程中，極大提高了實習效率和實習質量，開拓了學生的創新思維，為實習教師提供了有效的輔助手段，充分證明了該系統的實用性和先進性。

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Teaching System for Geographical Practice Based on ArcGIS Flex API and M obile

Li Hengkai1，Wang Xiuli2，Kuang Xiong1
(1.Faculty of Architectural and Surveying Engineering，Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou 341000，China； 2.College of Economic Management，Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou 341000，China)

According to the problem that the traditional geographic practice of cognitive and validation type can't fullymobilize students'subjective initiation.The paper used the technology of rich client of ArcGISFlex APIand embedded developmentof ArcGISMobile，Implemented the inquiry geographic practice concept，and developed geographic practice teaching system based on ArcGIS Flex API and Mobile，provided available relying on the platform for inquiry geographic practice.The system application practice shows that it can improve the quality and initiative of the student’s practice，and has certain application value.

GIS；exploratory practice；teaching system；ArcGISMobile

1672-8262(2013)03-34-04

P208

A

2013—01—18

李恒凱(1980—)，男，博士研究生，講師，主要從事GIS方面的教學與科研工作。

江西省教育科學規劃項目(11YB044)；江西省教育廳教改課題(JXJG-12-6-14)。