基于Android的地名地址采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、基于Android的地名地址采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)余正 周川（溫州市勘察測繪研究院，溫州 浙江 325000）摘要：本文在針對傳統(tǒng)地名地址采集作業(yè)方式中存在的問題，提出基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使用Android系統(tǒng)的智能手機(jī)，利用移動(dòng)VPN技術(shù)、移動(dòng)GIS技術(shù)、移動(dòng)存儲(chǔ)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)端地名地址采集系統(tǒng)。并通過項(xiàng)目試驗(yàn)，證實(shí)了該系統(tǒng)在地名地址采集項(xiàng)目實(shí)施中，比傳統(tǒng)方式更高效，有助于項(xiàng)目進(jìn)度加快和項(xiàng)目質(zhì)量的提高。關(guān)鍵詞：移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)；移動(dòng)GIS技術(shù)；Android智能手機(jī)；地名采集中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 文章編號：一、 引言隨著智能手機(jī)的廣泛運(yùn)用和普及，智能手機(jī)已經(jīng)逐漸的成為人們主流的

2、信息分享和信息的獲取工具，人們通過智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)了之前計(jì)算機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的大部分功能，因此，智能手機(jī)的服務(wù)需求也是與日俱增。例如LBS（Location Based Services）是通過電信移動(dòng)運(yùn)營商的無線電通訊網(wǎng)絡(luò)（GSM網(wǎng)，CDMA網(wǎng)）或外部定位方式（GPS）獲取移動(dòng)終端用戶的信息位置（地理坐標(biāo)或大地坐標(biāo)），在GIS（Geographic Information System）1平臺(tái)的支持下，為用戶提供的服務(wù)，比如手機(jī)定位和導(dǎo)航。然而，LBS的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)是大量的地名地址數(shù)據(jù)，在傳統(tǒng)的地名地址數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)中，作業(yè)人員先會(huì)基于作業(yè)區(qū)域進(jìn)行劃分，并打印紙質(zhì)地圖，分配到每個(gè)作業(yè)員，作業(yè)員根據(jù)紙質(zhì)地圖，

3、進(jìn)行外業(yè)采集記錄在圖紙上，再將采集的紙質(zhì)成果進(jìn)行電子化，然后將每個(gè)作業(yè)員的成果匯總，在匯總成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行缺漏補(bǔ)測。這種傳統(tǒng)的方式，不僅要每次投入大量的地圖打印費(fèi)，而且過程繁瑣，無法快速直觀看到成果，容易造成缺漏。針對上述傳統(tǒng)地名地址采集存在的問題，本文從項(xiàng)目實(shí)施的高效性和可行性角度出發(fā)，基于Android系統(tǒng)的智能手機(jī)，利用移動(dòng)定位技術(shù)、移動(dòng)存儲(chǔ)技術(shù)、ArcGIS的移動(dòng)設(shè)備地圖切片緩存技術(shù)等新技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套基于Android的移動(dòng)端地名地址采集系統(tǒng)，并對實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)進(jìn)行了項(xiàng)目試驗(yàn)和效果分析。二、 系統(tǒng)總結(jié)架構(gòu)系統(tǒng)采用四層軟件架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)清晰，考慮了開放性和可擴(kuò)展性，從邏輯結(jié)構(gòu)上分為四

4、層：數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、功能層、用戶界面層（如圖1所示）。數(shù)據(jù)層主要包括地名地址相關(guān)資料數(shù)據(jù)、電子地圖、影像等數(shù)據(jù)；服務(wù)層包括地圖切片服務(wù)，地名地址數(shù)據(jù)服務(wù)、查詢服務(wù)、作業(yè)管理服務(wù)等開放的數(shù)據(jù)和功能的服務(wù)接口，支撐移動(dòng)客戶端的功能應(yīng)用；在功能層在服務(wù)層之上，調(diào)用服務(wù)封裝地名地址采集系統(tǒng)的各類功能模塊，如用戶管理功能、地名采集功能、地址采集功能、缺漏檢查功能等；用戶界面層又稱用戶交互層，是將系統(tǒng)功能以圖形文字界面的方式展示給用戶使用，讓用戶能高效輸入信息，并得到友好的提示和輸出結(jié)果，獲得良好的用戶使用體驗(yàn)。圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，使用智能手機(jī)的4G網(wǎng)絡(luò)功能，利用移動(dòng)公司提供的VPN通道技術(shù)，連接

5、到機(jī)房服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的戶外使用。圖2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖三、 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要功能模塊包括地圖展示模塊、地名地址采集模塊、數(shù)據(jù)檢查模塊、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出模塊和用戶管理模塊。1） 地圖展示模塊該模塊提供二維（矢量、影像）地圖的瀏覽，能夠疊加支持OGC規(guī)范（WMS、WMTS等）或ArcGIS等主流GIS軟件規(guī)范的專題數(shù)據(jù)服務(wù)。支持天地圖數(shù)據(jù)、數(shù)字市縣平臺(tái)數(shù)據(jù)、以及符合OGC規(guī)范的專題數(shù)據(jù)無縫過渡、瀏覽。提供了基本瀏覽功能包括平移、放大、縮小、清空，以及GPS地圖定位、地圖距離量算等輔助功能。2） 地名地址采集模塊該模塊提供了用戶外業(yè)地名地址采集的基本功能，是系統(tǒng)的建設(shè)的重點(diǎn)。為便于采集的數(shù)據(jù)的統(tǒng)

6、一管理和內(nèi)業(yè)處理，數(shù)據(jù)采集包括添加基本點(diǎn)、添加待定點(diǎn)、添加單元點(diǎn)、添加特殊點(diǎn)這四類，主要功能包括地名地址點(diǎn)位選取，地名地址對象拍照、類型選擇、相關(guān)信息錄入、興趣點(diǎn)拍照等。3） 數(shù)據(jù)檢查模塊該模塊提供了用戶外業(yè)地名地址采集時(shí)，對已采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查的工具。通過已查監(jiān)測功能，將作業(yè)范圍內(nèi)已采集地名地址進(jìn)行數(shù)據(jù)規(guī)范性檢查，對于未通過檢查的數(shù)據(jù)，以列表形式展現(xiàn)出來，方便作業(yè)人員實(shí)時(shí)復(fù)查。通過漏查監(jiān)測，將作業(yè)范圍內(nèi)未采集地名地址的建筑物以列表的形式反應(yīng)在作業(yè)人員的手機(jī)端，作業(yè)人員可根據(jù)結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)查。4） 數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出模塊該模塊主要提供了系統(tǒng)手機(jī)端數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出功能，包括地圖數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、地名地址成果導(dǎo)

7、出、外業(yè)作業(yè)線路導(dǎo)入、外業(yè)作業(yè)軌跡導(dǎo)出等。其中地圖數(shù)據(jù)和外業(yè)作業(yè)線路的導(dǎo)入為外業(yè)的工作提供了地圖和線路的作業(yè)依據(jù)；而導(dǎo)出功能則將手機(jī)中的sqlite數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換成ArcGIS桌面工具可識(shí)別的shp數(shù)據(jù)，用于后期數(shù)據(jù)在PC機(jī)上進(jìn)行內(nèi)業(yè)整合。5） 用戶管理模塊該模塊主要提供了用戶登錄、采集業(yè)務(wù)編號管理、采集員路徑記錄等功能。由于采集業(yè)務(wù)是多人同時(shí)進(jìn)行，必須對采集的地址點(diǎn)、地名點(diǎn)和照片進(jìn)行唯一編號管理，以防止在內(nèi)業(yè)整理時(shí)，出現(xiàn)編號相同而覆蓋的情況發(fā)生。同時(shí)，還可以在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集質(zhì)量檢查時(shí)，根據(jù)個(gè)人采集的業(yè)務(wù)編號，統(tǒng)計(jì)采集員的工作質(zhì)量情況。采集員路徑記錄功能則將記錄下采集員作業(yè)開始后行走的軌跡。四、 關(guān)

8、鍵技術(shù)1） 移動(dòng)GIS技術(shù) 移動(dòng)GIS，是以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為支撐、以智能手機(jī)或平板電腦為終端、結(jié)合北斗、GPS或基站為定位手段的GIS系統(tǒng)，是繼桌面GIS、WEBGIS之后又一新的技術(shù)熱點(diǎn)，移動(dòng)定位、移動(dòng)辦公等越來越成為企業(yè)或個(gè)人的迫切需求3。系統(tǒng)基于Android系統(tǒng)的智能手機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用ArcGIS for Android進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)。企業(yè)級GIS用戶能夠使用這些產(chǎn)品來擴(kuò)展現(xiàn)有的ArcGIS系統(tǒng)，開發(fā)者能使用各個(gè)平臺(tái)上的原生開發(fā)包來開發(fā)和定制各種移動(dòng)應(yīng)用，來滿足企業(yè)的特定業(yè)務(wù)需求。2） 移動(dòng)存儲(chǔ)技術(shù)在Android中，可供選擇的存儲(chǔ)方式有五種，分別是：系統(tǒng)配置，文件存儲(chǔ)，SQLite數(shù)據(jù)

9、庫方式，內(nèi)容提供器(Contentprovider)和網(wǎng)絡(luò)。其中，前三種方式主要用于應(yīng)用程序的內(nèi)部存儲(chǔ)，后兩種主要用于外部存儲(chǔ)。實(shí)際應(yīng)用開發(fā)中，主要使用前三種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方式4，本系統(tǒng)中最重要的是SQLite數(shù)據(jù)庫方式。SQLite是一款輕型數(shù)據(jù)庫，是遵守ACID（原子性，一致性，隔離性，持久性）的關(guān)聯(lián)式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它是一種嵌入式系統(tǒng)，使用資源很低，因此很適合移動(dòng)端使用。它可以支持Windows/Linux/Unix等主流操作系統(tǒng)，同時(shí)支持多種程序語言。它無需安裝和管理配置，它是一個(gè)儲(chǔ)存在單一磁盤文件中的完整數(shù)據(jù)庫，體積小只有250KB但支持?jǐn)?shù)據(jù)庫大小至2TB，提供了對事務(wù)功能和并發(fā)處理的支持，

10、而且比目前流行的大多數(shù)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行速度快5。系統(tǒng)利用SQLite數(shù)據(jù)庫方式，使用Spatialite擴(kuò)展庫，進(jìn)行矢量點(diǎn)位數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。這種方式的存儲(chǔ)可利用Spatialite的擴(kuò)展PC桌面工具，將數(shù)據(jù)導(dǎo)出成SHP格式或?qū)HP格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入成SQLite數(shù)據(jù)庫格式，有效解決了Android移動(dòng)端數(shù)據(jù)和PC桌面端數(shù)據(jù)的輸入輸出問題。3） 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)VPN技術(shù)VPN就是指虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，是在公用網(wǎng)絡(luò)上建立專用網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行加密通訊。在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中有廣泛應(yīng)用。VPN網(wǎng)關(guān)通過對數(shù)據(jù)包的加密和數(shù)據(jù)包目標(biāo)地址的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問。VPN有多種分類方式，主要是按協(xié)議進(jìn)行分類。VPN可通過服務(wù)器、硬件、軟件等多種方式實(shí)現(xiàn)。V

11、PN具有成本低，易于使用的特點(diǎn)6。系統(tǒng)采用中國移動(dòng)提供的4G專業(yè)卡，在智能手機(jī)上通過VPN技術(shù)，直接連接到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，與企業(yè)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了各個(gè)數(shù)據(jù)采集人員之間的數(shù)據(jù)交互，使采集員的數(shù)據(jù)采集范圍之間不會(huì)存在重疊和空隙。4） 地圖離線技術(shù)戶外只能手機(jī)采集作業(yè)會(huì)涉及到網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)流量問題，雖然使用了移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)使采集端能連接到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，但不是所有的地方移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)都已覆蓋，部分偏遠(yuǎn)地區(qū)信號不是很強(qiáng)。而且若地圖全部使用在線訪問方式，也將產(chǎn)生較大的流量，在生產(chǎn)中產(chǎn)生較高費(fèi)用，為此，本系統(tǒng)采用了ArcGIS移動(dòng)客戶端的地圖離線技術(shù)來解決。ArcGIS移動(dòng)客戶端的地圖離線技術(shù)方案有兩種，一種是

12、將地圖在PC端進(jìn)行切片，打包生成移動(dòng)端使用的TPK文件7，拷貝到移動(dòng)端作為底圖調(diào)用，這種方式在移動(dòng)端調(diào)用速度快，但當(dāng)比例尺放到很大時(shí)比如1:100，這時(shí)的切片文件數(shù)據(jù)量會(huì)翻倍上漲；另一種是直接使用ArcGIS的gdbfile數(shù)據(jù)格式8，將MXD配圖文件和數(shù)據(jù)一起打包到移動(dòng)端中進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)用，這種方式數(shù)據(jù)量不會(huì)隨比例尺的放大而變化，但在小比例尺下同時(shí)渲染大量的矢量數(shù)據(jù)出圖效率很低。因此，本系統(tǒng)采用了兩種方式結(jié)合的方案，在中小比例尺下（1:2000以下）使用第一種方案進(jìn)行地圖離線，當(dāng)?shù)貓D放大到大比例尺時(shí)，使用第二種方案顯示離線地圖，這樣既緩解了移動(dòng)端存儲(chǔ)空間有限的壓力，也兼顧了地圖的出圖效率，同時(shí)，

13、在大比例尺下采集操作也利于點(diǎn)位精度的提高。五、 系統(tǒng)試驗(yàn)與分析基于以上技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使用Java開發(fā)語言，結(jié)合Eclipse for Android開發(fā)工具和 ArcGIS for Android API的開發(fā)包，開發(fā)了基于Android的移動(dòng)端地名采集系統(tǒng)，并以某縣地名地址普查工作為試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了試驗(yàn)。 1） 實(shí)驗(yàn)環(huán)境² 硬件配置：戴爾PC機(jī)² 測試手機(jī)：紅米² 操作系統(tǒng)：² 數(shù)據(jù)庫：SQLite3² 開發(fā)語言：Java² 開發(fā)包：、ArcGIS for Android API 10.2.4² 數(shù)據(jù)量：地形圖切片數(shù)據(jù)量X

14、XGB，filegdb數(shù)據(jù)量² 作業(yè)范圍：某縣城區(qū)30平方公里² 實(shí)驗(yàn)人員：開發(fā)人員2人，采集員4人。2） 采集作業(yè)流程 圖3采集作業(yè)流程圖 圖4 系統(tǒng)地圖展示 圖5系統(tǒng)功能面板 圖6 地名采集功能截圖3） 實(shí)驗(yàn)效果分析本次實(shí)驗(yàn)中，將作業(yè)范圍劃分4個(gè)區(qū)域，由4名采集員前后歷經(jīng)10多天，使用本系統(tǒng)進(jìn)行外業(yè)采集，共采集地名地址點(diǎn)18955條，其中興趣點(diǎn)4159個(gè)均拍攝照片。a) 從外業(yè)作業(yè)效率上分析由于系統(tǒng)提供了便利的定位和智能化的采集功能（如下次門牌采集時(shí)，會(huì)自動(dòng)將上次采集的信息填充，并在門牌號數(shù)值上加1），點(diǎn)位采集效率與傳統(tǒng)作業(yè)方式相比有一定提高，且采集的信息量有很大提升，

15、如地名類別、采集時(shí)間、采集人員等。而作業(yè)線路導(dǎo)入功能，可將事先規(guī)劃好的合理采集線路顯示在地圖上，采集員可沿線一路采集，少走回頭路；數(shù)據(jù)檢查功能，則減少了采集員因大面積缺漏而返工的情況發(fā)生。另外，由于使用智能手機(jī)作業(yè)，相比紙質(zhì)地圖作業(yè)，天氣影響較小，不論下雨或掛大風(fēng)都可進(jìn)行采集?？偨Y(jié)來說，系統(tǒng)對于外業(yè)采集工作有相當(dāng)大的效率提升和質(zhì)量控制作用。b) 從內(nèi)業(yè)處理效率上分析由于系統(tǒng)提供了外業(yè)采集數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，可將數(shù)據(jù)直接導(dǎo)出成shp格式的矢量數(shù)據(jù)，省去了傳統(tǒng)方式內(nèi)業(yè)需要重新矢量化的工作量；且在外業(yè)采集時(shí)，已對地名進(jìn)行了類別屬性的采集，內(nèi)業(yè)時(shí)也省去了該環(huán)節(jié)。因此，內(nèi)業(yè)工作僅需將各個(gè)采集員導(dǎo)出的成果匯總起

16、來，然后對照照片，填寫興趣點(diǎn)的名稱，避免了傳統(tǒng)作業(yè)中，由于部分區(qū)域興趣點(diǎn)過密集或個(gè)人筆跡潦草而造成標(biāo)注文字無法清晰識(shí)別的問題?？梢钥闯?，使用本系統(tǒng)后內(nèi)業(yè)處理工作量大幅減少，工作難度大幅下降，有效提升了內(nèi)業(yè)處理工作效率。c) 從項(xiàng)目管理上分析利用系統(tǒng)提供的規(guī)劃線路展示功能，配合作業(yè)軌跡導(dǎo)出功能，可直觀反映出采集人員是否按規(guī)定線路進(jìn)行作業(yè)，在作業(yè)過程中是否存在偷懶怠工現(xiàn)象。另外，由于采集的數(shù)據(jù)編號是帶有采集員個(gè)人信息，可方便的統(tǒng)計(jì)出個(gè)人采集的點(diǎn)位數(shù)量，在檢查后可統(tǒng)計(jì)出個(gè)人數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量，準(zhǔn)確量化了個(gè)人在項(xiàng)目中的績效，為項(xiàng)目管理提供了便利。六、 結(jié)束語在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能手機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，

17、傳統(tǒng)的測繪作業(yè)方式正在被不斷的顛覆。本文提出的基于Android手機(jī)的移動(dòng)端地名地址采集系統(tǒng)，從系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，結(jié)合移動(dòng)公司提供的VPN技術(shù)，搭建起戶外可用的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，考慮實(shí)際項(xiàng)目中系統(tǒng)的高效性和可行性，利用移動(dòng)定位技術(shù)、移動(dòng)存儲(chǔ)技術(shù)、地圖緩存技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的功能。通過實(shí)際項(xiàng)目的試驗(yàn)，證實(shí)使用該系統(tǒng)進(jìn)行地名地址采集項(xiàng)目比傳統(tǒng)方式更加高效可行，有助于項(xiàng)目進(jìn)度的加快和項(xiàng)目質(zhì)量的提高。參考文獻(xiàn)1 葉雷，候宏亮，魯銘，倪凱，張超. 空間信息移動(dòng)用戶應(yīng)用系統(tǒng)中的GIS 關(guān)鍵技術(shù)介紹J.地理信息世界，2005，（4）：18-20.2 劉玉海，劉冰. SQLite 嵌入式數(shù)據(jù)庫及圖象處理技術(shù)研究J. 計(jì)算機(jī)軟件, 2012, 33(8): 102-10