哈密水土利用遙感監測成果移動應用APP設計與實現

馬曉兵 沈林 申源

摘 要：新疆地域廣袤，自然條件惡劣，水利業務人員在野外開展現場核查及執法工作時，水土利用遙感監測成果急需一種高效便捷的移動應用方式，供業務人員快速準確地確定現場空間位置及與監測對象的空間位置關系，查詢瀏覽水土利用對象信息。基于此，本設計研發了一款哈密水土利用遙感監測成果移動應用及巡查導航APP。該APP利用當下流行普及的Android移動智能設備，易用性強，穩定性高，被廣泛應用于各個領域。

關鍵詞：Android；LBS；水土利用；遙感監測

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）07-0026-03

Research on Water Conservancy Application Based

on Virtual Reality and GIS Technology

MA Xiaobing SHEN Lin SHEN Yuan

（Information Center of the Yellow River Water Conservancy Commission，Zhengzhou Henan 450003）

Abstract： The area of Xinjiang is vast and the natural conditions are bad. When the water conservancy personnel carry out field verification and law enforcement in the field， the results of remote sensing monitoring of soil and water use urgently need a kind of efficient and convenient mobile application way， for the business personnel to quickly and accurately determine the location of the field space and the relationship between the monitoring of the spatial location of the image and the inquiry of the browsing water. The information of soil utilization objects. Based on this， we designed and developed a mobile application and patrol navigation APP for remote sensing monitoring of soil and water use in Hami. The APP took advantage of the popular Android mobile intelligent device， which was easy to use and has high stability. It has been widely used in various fields.

Keywords： Android；LBS；soil and water use；remote sensing monitoring

1 哈密水土利用遙感監測成果移動應用APP研發背景和意義

哈密地區屬水資源匱乏地區，用水矛盾較為突出。隨著地區經濟尤其是新型工業化的快速發展，落實“土地零開荒”政策，對合理配置和利用水資源、改善區域生態環境、促進區域經濟社會快速發展具有重要意義。遙感技術作為一種綜合性信息獲取技術，隨著遙感數據資源愈加豐富，初步達到了應用產業化、遙感信息定量化水平。利用高分辨率衛星遙感技術，對哈密地區水土利用情況進行調查監測，獲取哈密水土利用成果，開發基于PC端桌面的監測信息系統，為區域水土資源開發利用、分析研究、有效管理等工作提供科學依據，但桌面版成果信息系統僅限于業務人員室內作業時使用[1]。

新疆地域廣袤，自然條件惡劣，水利業務人員在野外開展現場核查及執法工作時，水土利用遙感監測成果急需一種高效便捷的移動應用方式，供業務人員快速準確地確定現場空間位置及與監測對象的空間位置關系，查詢瀏覽水土利用對象信息。目前，Android智能移動設備（手機、平板）應用普及，設計研發哈密水土利用遙感監測成果移動應用及巡查導航APP，成為最為合理的解決方案[2]。

2 APP的主要功能

根據業務人員野外現場核查和執法工作需求，哈密水土利用遙感監測成果移動應用及巡查導航APP主要包括以下幾個功能。

2.1 遙感監測影像移動應用

水土利用遙感監測過程中，獲取了多年度高分辨率哈密地區遙感影像，經過對Android智能端的定制處理，可供業務人員在野外基于Android手機或平板瀏覽查看現場地貌特征，掌握交通、工程、鄉政區劃等地物分布，提供空間背景信息支持[3]。

2.2 水土利用專題成果移動應用

哈密水土利用分布專題成果是開展哈密水土遙感監測的核心成果，分年度、分地域生成多期專題，以矢量地理信息方式管理，空間化標注水土利用地塊的位置、范圍，并配有標號、地塊性質等相關屬性信息，經過基于Android端的定制開發，供業務人員在現場巡查和執法中實時瀏覽查詢水土利用專題成果信息，為開展巡查執法提供依據。

2.3 執法巡查導航

基于Android智能端位置服務（Location Based Service），野外人員在現場開展巡查執法工作時，可實時跟蹤顯示人員所處的空間位置，并實時與遙感影像和水土利用專題信息疊加，直觀體現業務人員與巡查執法對象空間位置關系，為業務人員行動和開展業務提供空間導航服務[4]。

3 APP設計研發流程及關鍵技術

哈密水土利用遙感監測成果移動應用及巡查導航APP基于位置服務（Location Based Service）和ArcGIS API For Android技術設計實現，主要研發步驟包括LBS位置服務實時定位接口開發、Android移動端地圖瀏覽功能開發和哈密水土利用遙感監測成果Android移動端離線地圖制作等步驟。

3.1 LBS位置服務實時定位接口開發

定位功能是本APP的核心功能，服務執法巡查導航功能直接決定開展水土利用成果現場核查執法時使用監測成果開展業務工作的準確性。本項目對目前移動端定位接口開發技術進行了深入剖析，綜合設計出最為先進優化的實時定位接口開發方案[5]。

目前，Android端智能設備常用的定位技術包括GNSS模塊定位、基站定位、Wi-Fi網絡定位。為了更好地在不同使用環境中快速實現定位，繼而支持LBS位置服務，本成果綜合多種移動端定位機制，研發實現定位接口。具體實現方式如下：首先注冊私有LocationListener，使其同時監聽GPS_PROVIDER和NETWORK_PROVIDER；然后調用getLastKnownLocation獲得Location值，這個值作為備選值，在一段用戶可接受的時間內，不斷接收從onLocationChanged返回的位置，并同之前的值進行比較，選取最佳值返給用戶，如果失敗，則告知用戶無法定位。整個過程需定義兩個重要函數：一個函數用于比較兩個Location信息，返回其中好的那個；另一個函數則用來判斷Location信息是否可以被接受。確定的定位信息實時標注在地圖中，供用戶開展現場工作時通過APP掌握自身空間位置，了解與水土利用監測對象的實時空間位置[6]。

3.2 Android移動端地圖瀏覽功能開發

哈密水土利用遙感監測成果移動應用及巡查導航APP軟件安裝運行于Android智能移動設備（如Android手機、Android平板）上，迎合用戶對Android移動設備習慣性的操作用以控制地圖，如滑動、拖動及捏夾等手勢操作，重要的移動端地圖瀏覽功能基于Android SDKs和ArcGIS Runtime SDK for Android開發。

Android是Google公司推出的開源移動操作系統，自2007年推出后，飛速發展，目前已經成為市場占有率最高的移動操作系統，在大眾手機和平板中被廣泛使用。Android SDK支持使用Java語言開發應用程序，Esri為Android平臺提供了專門的開發包ArcGIS Runtime SDK for Android。本項目APP開發了移動端地圖的縮放、平移等基本操作和捏夾、雙擊等手勢操作，雙擊后向下向上垂直滑動；對地圖進行查詢，包括identity、find和query查詢等；使用多種渲染方式顯示加載的數據以優化效率，并使用popups、callout等方式顯示數據的屬性信息。Android移動端地圖瀏覽功能在APP中的效果見圖1。

3.3 哈密水土利用遙感監測成果離線地圖制作

哈密水土利用遙感監測成果主要包括關鍵年份哈密水土利用遙感監測影像、水土利用遙感解譯矢量成果和哈密地區基礎地理信息。為了更好地在Android移動端綜合快速地使用各類成果，數據以圖層方式管理，并提前以適用Android端調用tpk文件切片打包。

tpk是ArcGIS10.1推出的一種新的數據文件類型，主要用于將切片文件打包形成離線地圖包，可以在ArcGIS Runtime或者ArcGIS for Android/iOS中作為切片底圖被加載。在ArcGIS10.1中，tpk的生成被集成在了ArcGIS for Desktop中，制作方法如下：打開ArcMap，加載數據，選擇菜單Customize-》ArcMap Options，在彈出的對話框中選擇“sharing”選項卡，勾選“Enable ArcGIS Runtime Tools”；此時，在File文件菜單中的“share as…”菜單下就多了一個選項“Tile Package…”，選擇該菜單，彈出“Tile Package”對話框，設置各個標簽頁中的參數，基本都和發布ArcGIS for Server地圖服務時的參數相同，填寫完成后點擊“Analyze”，如果報錯則根據錯誤提示重新修改各個參數，最后點擊Share，制作生成tpk文件。生成的離線地圖文件可方便地被APP集成調用。哈密水土遙感監測影像離線地圖在APP中應用的情況見圖2。

4 APP應用情況及先進性

哈密水土利用遙感監測成果移動應用及巡查導航APP的設計與實現是移動信息化技術發展和哈密水土利用監測業務需求共同促成的成果，利用當下流行普及的Android移動智能設備，易用性強，穩定性高，從根本上改變了哈密水利業務執法人員現場使用水土利用遙感監測成果的方式，一定程度上了改變了業務開展模式和效率，為現場核查、現場執法提供了便捷有力的信息依據，大大提升了工作效率，為水利業務的信息化應用開辟了新的途徑。

目前，哈密水土利用遙感監測成果移動應用及巡查導航APP軟件已作為生產應用性軟件在哈密地區水利局中推廣使用，水資源業務人員將此APP軟件安裝至手機及平板中，在野外核查水土利用監測對象和現場執法過程中廣泛使用，直觀便捷的確定自身空間位置及與監測對象的空間位置關系，掌握水土利用監測對象分布，判別執法對象變化情況，提供有力信息依據，得到了業務人員和相關部門的肯定。

此項成果技術，可在水利業務多個方面予以應用，如防汛、水資源、水政執法等等，為水利業務人員在野外現場工作中提供空間信息服務和專題信息服務，下一步，將在其他水利業務中予以推廣應用。

參考文獻：

[1]李紀人，黃詩峰.遙感和地理信息系統在水利中的應用現狀與展望[C]//中國水利學會專業學術綜述.2004.

[2]李紀人.遙感在水利行業中的應用[J].衛星應用，2012（1）：61-64.

[3]劉占平，王宏武，汪國平，等. 面向數字地球的虛擬現實系統關鍵技術研究[J]. 中國圖象圖形學報，2002（2）：160-164.

[4]陳軍，蔣捷，周旭，等.地理信息公共服務平臺的總體技術設計研究[J].地理信息世界，2009（3）：7-11.

[5]陳飛翔，李華，周治武.面向LBS的移動空間信息服務研究[J].計算機工程與應用，2008（13）：217-219.

[6]周源，汪永強，張慶全.基于安卓系統的位置服務終端軟件研發[J].測繪與空間地理信息，2014（10）：88-91.