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1、1基于 ArcGIS Mobile 的移动 GIS 开发研 究摘要:ArcGIS Mobile 是 ESRI 从 ArcGIS 9.2 开始推出的移动 GIS 开发框架,它的出现把 ArcGIS Server 应用扩展到了移动领域。介绍了 ArcGIS Mobile 的主要特点和功能,以及开发移动 GIS 的软硬件要求和主要开发方式,并分析和探讨了实现移动 GIS 的关键技术,最后展望了其发展应用前景。 关键词:ArcGIS Mobile;移动 GIS;GPS 1 引言 随着各种智能手机、导航设备、UMPC(超便携电脑)在内的各种移动终端的迅速普及,移动设备开始在人们生活和业务中发挥越来越重要
2、的作用。人们可以随时随地完成以前只有在办公室或家里才能完成的工作,智能终端加无线互联网已经成功应用到人们生活的方方面面。 2ArcGIS Mobile 及移动 GIS 介绍 作为 GIS 界世界上最大的软件公司,ESRI 公司在 2008 年推出了新一代移动GIS 开发包ArcGIS Mobile,它主要的优点是基于微软最新的.NET Compact Framework 平台,能够提供强大的数据同步应用和开发定制支持,可被用于在智能手机、UMPC 等智能设备上创建和部署专业移动 GIS 应用。这些应用支持与ArcGIS Server 的无线同步、GIS 数据复制和野外在线编辑。除了支持在线应用
3、外,ArcGIS Mobile 也支持离线应用,这种灵活的模式使 ArcGIS Mobile 应用在移动环境下有着非常好的伸缩性。 2在 ArcGIS9.3 产品系列中,ArcGIS Mobile 开发包是作为 ArcGIS Server 产品的一个扩展模块发布的。ArcGIS Mobile SDK 是一个基于 Microsoft.NET Framework的构建高性能移动 GIS 应用的软件开发包,它主要包含一套用于移动 GIS 开发的控件。 基于 ArcGIS Mobile 的移动 GIS 系统,通过与 GPS、无线网络以及移动数据库等技术的结合,可以实现以下丰富的功能: (1)查询浏览空
4、间数据和属性信息,显示影像地图和街景图片等。 (2)接收 GPS 信号并定位、获取位置坐标、记录轨迹、路线导航和监控追踪等。 (3)能够编辑点、线、面等空间要素,能够与服务器实现无线同步和实时交互。 (4)支持多种空间数据格式,可以访问 WMS、WFS 等符合 OGC 标准的数据源。 (5)基于移动数据库技术,能实现丰富的数据应用和数据管理。 以上多种功能的组合,可以使移动 GIS 应用于各种领域,如城市网格化管理、环境监测、农林调查、车辆监控等。 3 基于 ArcGIS Mobile 的移动 GIS 的开发方式 3.1 软硬件环境 ArcGIS Mobile 目前只支持微软的 Windows
5、 Mobile 平台,其开发需要.NET Compact Framework 的支持,后者是用于移动或嵌入式设备的.NET Framework 版本,它包含了移动应用程序运行所需要的公共语言运行时和类库。开发工具可以选择 Visual Studio 2005 或 Visual Studio 2008。 各种基于 Windows Mobile 的智能手机、UMPC 等移动设备都支持 ArcGIS Mobile。如果需要 GPS 支持,该移动设备还必须内置 GPS 接收功能,或者通过蓝牙连接外置的 GPS 模块。如果需要在移动设备上上网和进行数据同步的话,该设备3还必须支持 SIM 卡或 Wi-F
6、i,前者可以利用 GPRS 实现无线上网,后者则可以通过无线路由器接入网络,从而实现与服务器的连接。 3.2 创建地图服务和数据 ArcGIS Mobile 基于 ArcMap 进行图层组织和地图设计。由于移动设备一般在野外工作,因此在设计地图时要对地图的颜色搭配和符号样式有严格的要求,地图要尽可能的简洁,以方便野外工作人员进行查看和编辑。 用户可以用 ArcCatalog 发布设计好的地图文件。在 ArcCatalog 中创建地图服务时,在服务类型中,一定要勾上“Mobile Data Access”一项,这样建立的地图服务就支持 ArcGIS Mobile 应用。另外,用户也可以通过 Ar
7、cGIS Server Manager,在 IE 中发布和管理地图服务。ArcGIS Server Manager 提供了一种基于网页的轻量级的后台管理平台,用户可以在远程机器上实现对服务器上的地图服务的建立、启动、停止和删除等操作。 由于 ArcGIS Mobile 支持离线应用,即在没有网络连接的时候,可以调用本地设备上的地图缓存数据,这增强了系统的灵活性,也有利于程序开发和调试。因为打开地图缓存的速度比在服务器上打开一个地图服务快很多,并且可以减少和 GIS服务器数据同步的数据量。 生成地图缓存的方式有几种,可以用 ArcGIS Mobile SDK 中的 Extractor 程序,也可
8、以用 ArcToolbox 中的工具生成。在工具箱中,找到“Mobile Tools”,ArcToolbox专门为 Mobile 应用提供了两个工具,其中“Generate Mobile Service Cache”就是用以生成 Mobile 地图服务的缓存。 3.3 创建移动应用程序 一旦组织和发布了一个支持 Mobile 应用的地图服务,就可以利用该地图服务来建立应用程序了。由于不同智能设备平台的应用程序的差别,在 Visual Studio 42005 中新建项目时,要根据自己持有的设备类型来创建一个新的移动设备项目。 在 Visual Studio 2005 下提供了基于控件的智能设备
9、应用程序开发。在工具箱的“ArcGIS Mobile Controls”选项卡中提供了与 Mobile 开发的各种控件,其中 Map控件提供了对地图内容进行管理和控制的功能。当给窗体添加了一个 Map 对象时,会发现 Map 自动绑定了一个 MobileService 对象,在 ArcGIS Mobile 中,地图内容通过 MobileService 控件获得和发送,Map 则主要负责表现。地图服务地址和地图缓存路径的设置也保存在 MobileService 对象中。 Map 控件中还需要设置放大、缩小和漫游等地图操作,这通过 Map 控件的MapActions 实现。同时通过添加 Pan M
10、apAction 等几个基本操作控件并把相应的按钮事件对应到这些地图操作上,一个基本的移动 GIS 应用就实现了。 3.4 程序调试与部署 智能设备仿真器可以模拟实际的移动设备,因此可以方便的用来进行程序调试。用户可以在目标平台中选择以 Emulator 结尾的仿真器来调试程序,也可以选择真实的移动设备进行调试。 当程序编译成功后,可以直接把生成的可执行文件拷贝到移动设备上。如果采用仿真器,则通过在仿真器中设置共享目录的方式,把程序从主机拷贝到仿真器的内存中。如果使用真实设备,则可以省略设置共享目录的操作,而直接在 PC 中通过资源管理器访问连接的移动设备,并拷贝相关程序。程序拷贝完后,即完成
11、了部署,可以直接单击运行。 4 移动 GIS 开发的关键技术 4.1 无线网络技术 5无线网络技术摆脱了线缆约束,真正实现了随时随地的无线接入网络,对移动GIS 系统的发展影响重大。 无线网络技术可分为两类:一类是移动通信网技术,如 2G、2.5G、3G 等;另一类是无线局域网(WLAN)技术,如 Wi-Fi 等。目前的移动 GIS 系统,多采用第一类无线网络技术接入互联网,提供的服务也主要受制于其低带宽。即将到来的 3G 时代,移动终端以车速移动时,传输速率为 144Kbps,室外静止或步行时速率为384Kbps,而室内则高达 2Mbps。可以预见,随着无线网络接入技术的发展,约束移动 GI
12、S 系统的“瓶颈”将会被逐渐解决。 对于支持 SIM 卡的智能设备(如智能手机),可以利用其无线通信能力实现自定义的功能。从 WM5.0 开始,微软在.NET Compact Framework 中提供了丰富的托管类库,以支持对智能设备上的电话、短信和联系人等进行二次开发。在.NET Compact Framework 中提供的 SystemState 类主要用于收集和监视系统的很多状态信息,包括日历、邮件、电话、同步、电源等。RegistryState 类用于监视注册表某键值发生变化。Phone 类提供直接弹出电话拨通界面,并提供 Talk 方法,该方法传入电话号码(string 类型)后即
13、可拨号。还有 PocketOutlook 类所提供的Appointment(约会)、Task(计划)、Contact(联系人)、短信和邮件的操作。 用户通过调用相应的接口,可以很快的实现移动 GIS 需要的功能,如通过短信定时发送智能设备的经纬度坐标,从而实现位置跟踪等。 4.2 移动数据库技术 目前在 WM 系统下开发基于数据库的移动应用时,可以选择的移动数据库有Pocket Access 和 SQL Server CE。SQL Server CE 是用于移动设备上的小型关系数据库,它支持常见的结构化查询语言(SQL)语法,以及提供开发模式和与 SQL 6Server 兼容的 API,已成为
14、简化移动应用系统开发的强大工具。 在.NET Compat Framework 未出来之前,开发基于数据库的移动应用时,采用的是 Embedded Visual Tools 3.0 中的 VB 或 VC+,使用 OLEDB for SQL Server CE或 ADOCE 来访问 SQL Server CE 数据库。在 SQL Server CE 2.0 推出后,加入了对.NET Compact Framework 的支持,用户可以直接用 Visual Studio.NET 中的ADO.NET 来访问数据库了。 在智能设备中数据库的关键技术是要实现与服务器的同步问题。在 SQL Server
15、CE 中,提供了远程数据访问(RDA)或合并复制两种技术实现移动设备与服务器上数据的同步。这意味着,智能设备应用程序不仅可以访问自身的 SQL Server CE 数据库,还可以通过 TCP/IP 连接直接访问服务器上的 SQL Server 数据库,从而实现数据同步。 4.3GPS 移动定位技术 无论在行业应用还是个人应用,GPS(Global Positioning System,全球定位系统)技术的使用已经变得非常广泛。微软从 Windows Mobile 5.0 开始,推出了 GPS Intermediate Driver(GPS 中间驱动程序,以下简称 GID),使开发基于 GPS
16、的Windows Mobile 应用程序变得更加简单。GID 的原理是在开发人员编写的应用程序和 GPS 设备之间加入一个中间层,使开发人员不需要通过串口直接访问 GPS 设备,而是访问 GID 提供的 API 函数,GID 再去访问 GPS 设备。从而使编写出来的GPS 应用程序具有设备无关性。 在 ArcGIS Mobile 中提供了三个控件来支持 GPS 功能的快速开发。FileGpsConnection 控件提供文件 GPS 连接,它可以从一个包含 GPS 数据的文本文件中,模拟一个 GPS 连接,这样在调试中会非常方便;SerialPortGpsConnection 控件则提供串口 GPS 连接,这主要用在实际应用中;GpsDisplay 和上述两种7GpsConnection 联动,实现 GPS 信息在地图上的表现。 通过 GPS 与 GIS 技术的结合,可以实现各种与位置有关的地理信息服务(LBS,Location Based Services),从而大大扩展了移动 GIS 的应用领域。 参考文献 1 许捍卫.移动式 GIS 发展的关键技术及应用前景J.测绘
