基于Android的外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉碩 王星東

摘 要：傳統(tǒng)外業(yè)調(diào)繪紙質(zhì)地圖存在攜帶不便、編輯與采集信息不精確和內(nèi)業(yè)轉(zhuǎn)繪工作容易出錯(cuò)等問(wèn)題。為避免這些問(wèn)題，本文基于Android設(shè)計(jì)了一種外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用分層架構(gòu)，通過(guò)ArcGIS提供的API和Android接口，實(shí)現(xiàn)了地圖數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。本系統(tǒng)主要包括登錄、地圖瀏覽、外業(yè)信息采集、要素查詢、輔助采集和數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能。經(jīng)實(shí)踐表明，該系統(tǒng)可有效提高外業(yè)工作效率。

關(guān)鍵詞：分層架構(gòu);外業(yè)調(diào)繪;ArcGIS;Android

中圖分類號(hào)：TP31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2018）32-0021-02

Design and Implementation of Android-based Field Mapping System

LIU Shuo WANG Xingdong

（College of Information Science and Engineering， Henan University of Technology，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： In the traditional field， the paper mapping is inconvenient， the editing and collecting information is inaccurate， and the internal transfer work is easy to make mistakes. To avoided these problems， this paper designed a field mapping system based on Android. The layered architecture realized the unified management of map data and business data through the API and Android interface provided by ArcGIS. The system mainly included functions such as login， map browsing， field information collection， element query， auxiliary collection and data export. The practice showed that the system could effectively improve the efficiency of field work.

Keywords： hierarchical architecture;field mapping;ArcGIS;Android

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，各行業(yè)對(duì)地理信息的需求不斷提高，各種數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量應(yīng)用程序應(yīng)運(yùn)而生[1]。近年來(lái)，出現(xiàn)了大量以平板電腦為載體平臺(tái)的野外調(diào)繪系統(tǒng)，例如，超圖公司開(kāi)發(fā)的野外專業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、3S一體化外業(yè)調(diào)查專業(yè)軟件和礦山監(jiān)測(cè)外業(yè)調(diào)查軟件，這3款軟件目前在電力巡查、國(guó)土資源普查和外業(yè)調(diào)繪等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用[2，3]。Mapping Genius（測(cè)圖精靈）是南方測(cè)繪儀器公司自主開(kāi)發(fā)的一款移動(dòng)GIS軟件，不僅可以進(jìn)行野外調(diào)繪，而且支持成圖一體化，測(cè)圖精靈軟件為內(nèi)外業(yè)一體化設(shè)想提供了參考[4]。

本文所設(shè)計(jì)的外業(yè)調(diào)繪的優(yōu)化方案，將移動(dòng)GIS技術(shù)、通信技術(shù)與定位技術(shù)進(jìn)行了融合，具備工程管理、地圖瀏覽、要素編輯、多媒體采集、要素查詢、輔助采集和數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能，是一種全新的外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)。

1 外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 需求分析

本系統(tǒng)能夠使外業(yè)人員更加高效便捷地進(jìn)行調(diào)繪作業(yè)，減輕外業(yè)信息采集勞動(dòng)強(qiáng)度，保證外業(yè)信息采集與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理有效，主要包括以下內(nèi)容。

第一，將初始化工程文件導(dǎo)入手機(jī)SD卡存儲(chǔ)，以便進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪使用，并且可以根據(jù)需要進(jìn)行修改和刪除。

第二，能夠直接對(duì)測(cè)繪區(qū)域進(jìn)行操作，包括圖層顯示隱藏、透明度設(shè)置、地圖漫游、底圖復(fù)位以及大數(shù)據(jù)量遙感影像縮放瀏覽。

第三，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行要素信息編輯，保證外業(yè)人員更加便捷地進(jìn)行外業(yè)作業(yè)。

第四，支持圖片采集，并且可以在采集圖片上進(jìn)行修改。此外，還支持音頻、視頻等多媒體方式采集信息，便于內(nèi)業(yè)人員處理。

除了上述功能外，本系統(tǒng)還具有長(zhǎng)期保存和查詢外業(yè)信息、實(shí)時(shí)定位以及矢量數(shù)據(jù)采集與導(dǎo)出等功能。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)主要是為外業(yè)調(diào)繪人員開(kāi)發(fā)的一款多功能調(diào)繪軟件。該系統(tǒng)基于Android操作系統(tǒng)，可安裝在Android平板電腦或智能手機(jī)上，由系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)層、中間層以及表現(xiàn)層等部分組成。

1.2.1 系統(tǒng)層。外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)基于Android操作系統(tǒng)，具有開(kāi)源性、功能強(qiáng)大和集成定位等優(yōu)勢(shì)，所以外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)以Android平板電腦為載體，選擇谷歌公司的開(kāi)源工具Android Studio進(jìn)行源代碼編寫(xiě)。

1.2.2 數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行所需要的業(yè)務(wù)圖層、基礎(chǔ)底圖、多媒體文件等數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和存儲(chǔ)。在外業(yè)調(diào)繪中，需要將業(yè)務(wù)圖層和基礎(chǔ)底圖命名后存儲(chǔ)在SD卡特定工程文件夾中，而采集到的多媒體文件存儲(chǔ)在SD卡多媒體文件夾中，采集的屬性數(shù)據(jù)保存在業(yè)務(wù)圖層中。

1.2.3 中間層。中間層在整個(gè)軟件架構(gòu)中起著承上啟下的作用，對(duì)上連接表現(xiàn)層，對(duì)下連接數(shù)據(jù)層，主要包括Android data Interface、GPS Interface、Multimedia interface和ArcGIS Runtime SDK for Android等開(kāi)發(fā)工具包。使用這些接口，可以不用考慮軟件與操作系統(tǒng)的交互，使開(kāi)發(fā)人員專心于軟件開(kāi)發(fā)。

1.2.4 表現(xiàn)層。表現(xiàn)層在中間層之上，包括工程管理、地圖瀏覽、要素編輯、多媒體采集、要屬查詢、輔助采集和數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能。表現(xiàn)層與用戶直接進(jìn)行接觸，完成野外調(diào)繪任務(wù)。

2 外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

本系統(tǒng)主要包含圖層管理、外業(yè)數(shù)據(jù)采集以及相關(guān)屬性信息查詢等功能，并通過(guò)輔助采集進(jìn)行外業(yè)作業(yè)處理，在數(shù)據(jù)導(dǎo)入完成并且成功登錄后，直接在平板上進(jìn)行相關(guān)作業(yè)。本文所設(shè)計(jì)的外業(yè)調(diào)繪運(yùn)行狀態(tài)良好，且操作界面友好。

2.1 地圖瀏覽

地圖瀏覽包含加載業(yè)務(wù)圖層、基礎(chǔ)底圖、調(diào)節(jié)圖層透明度和圖層縮放等功能。圖層列表中有“全部打開(kāi)”或者“全部關(guān)閉”按鈕，每個(gè)圖層左邊也有一個(gè)選擇框，外業(yè)人員根據(jù)需要打開(kāi)或者關(guān)閉圖層;每個(gè)圖層右邊有一個(gè)選擇按鈕，可控制圖層透明度;圖層的縮放通過(guò)雙擊或者手勢(shì)進(jìn)行操作。

2.2 要素編輯

要素編輯可以為外業(yè)調(diào)繪提供要素及其屬性添加、修改、刪除等服務(wù)。點(diǎn)擊系統(tǒng)中“要素編輯”按鈕，選擇點(diǎn)要素，在地圖添加點(diǎn)，長(zhǎng)按屏幕出現(xiàn)放大鏡時(shí)選擇需要添加的點(diǎn)要素，出現(xiàn)“要素編輯工具”與“多媒體工具”;點(diǎn)擊“屬性”按鈕，彈出屬性編輯界面，選擇某一項(xiàng)點(diǎn)擊輸入（輸入時(shí)可以選擇拼音輸入、語(yǔ)音輸入等），輸入完成后點(diǎn)擊“確定”按鈕，完成要素編輯。

2.3 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

點(diǎn)擊需要測(cè)繪區(qū)域進(jìn)行外業(yè)信息采集，首先選擇要素模板，新增要素，可以根據(jù)需要對(duì)要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行修改和刪除;其次，在修改要素屬性時(shí)，不僅支持拼音輸入、手寫(xiě)輸入等，也可以通過(guò)語(yǔ)音輸入來(lái)完成。在要素采集過(guò)程中，常見(jiàn)的是圖片采集。為了更好地說(shuō)明要素屬性信息，可以直接在圖片中進(jìn)行修改。另外，還可以通過(guò)音頻和視頻等多媒體方式來(lái)獲取要素屬性描述，更加直觀地展現(xiàn)要素的屬性。

2.4 要素查詢

外業(yè)人員發(fā)出屬性查圖請(qǐng)求，在查詢界面輸入關(guān)鍵字，請(qǐng)求進(jìn)行查詢;在結(jié)果界面查詢并顯示，根據(jù)需要點(diǎn)擊某一結(jié)果，該結(jié)果會(huì)在圖層中高亮顯示。外業(yè)人員發(fā)出圖查屬性請(qǐng)求時(shí)，點(diǎn)擊圖層中要素，會(huì)得到該要素相關(guān)屬性。

2.5 輔助采集

輔助采集是GIS系統(tǒng)常見(jiàn)功能，其目的是更好地幫助外業(yè)人員進(jìn)行信息采集。外業(yè)人員發(fā)出輔助采集請(qǐng)求，系統(tǒng)會(huì)彈出輔助采集工具界面，根據(jù)需要依次點(diǎn)擊“獲取坐標(biāo)”“量算長(zhǎng)度”和“量算面積”輔助采集按鈕，獲得相應(yīng)坐標(biāo)、長(zhǎng)度、面積等信息。當(dāng)線段長(zhǎng)度超過(guò)1 000m時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將單位自動(dòng)換算成千米;而測(cè)量面積超過(guò)100萬(wàn)m2時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)將單位自動(dòng)換算成平方千米。

3 結(jié)論

本文所設(shè)計(jì)的外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)采用分層架構(gòu)，增強(qiáng)了軟件加載、處理地圖能力，實(shí)現(xiàn)了“高內(nèi)聚、低耦合”功能;同時(shí)，采用組件式開(kāi)發(fā)框架，使模塊開(kāi)發(fā)從基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)中剝離出來(lái)，如果軟件系統(tǒng)需要擴(kuò)展，只需要進(jìn)行模塊開(kāi)發(fā)即可，大大提高了軟件可擴(kuò)展性。本軟件具備加載多種格式地圖、語(yǔ)音輸入、圖片涂鴉等功能，可以大幅度提高外業(yè)信息采集效率，具有一定的實(shí)踐性和可用性，但仍需要對(duì)該系統(tǒng)界面和功能進(jìn)一步完善和改進(jìn)。

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