基于Android的地名地址采集系统设计与实现2015-1-14

1、基于Android的地名地址采集系统设计与实现余正 周川（温州市勘察测绘研究院，温州 浙江 325000）摘要：本文在针对传统地名地址采集作业方式中存在的问题，提出基于移动互联网技术，使用Android系统的智能手机，利用移动VPN技术、移动GIS技术、移动存储技术等关键技术，设计并实现了移动端地名地址采集系统。并通过项目试验，证实了该系统在地名地址采集项目实施中，比传统方式更高效，有助于项目进度加快和项目质量的提高。关键词：移动互联网；移动GIS技术；Android智能手机；地名采集中图分类号： 文献标识码： 文章编号：一、 引言随着智能手机的广泛运用和普及，智能手机已经逐渐的成为人们主流的

2、信息分享和信息的获取工具，人们通过智能手机实现了之前计算机所能实现的大部分功能，因此，智能手机的服务需求也是与日俱增。例如LBS（Location Based Services）是通过电信移动运营商的无线电通讯网络（GSM网，CDMA网）或外部定位方式（GPS）获取移动终端用户的信息位置（地理坐标或大地坐标），在GIS（Geographic Information System）1平台的支持下，为用户提供的服务，比如手机定位和导航。然而，LBS的数据基础是大量的地名地址数据，在传统的地名地址数据采集生产中，作业人员先会基于作业区域进行划分，并打印纸质地图，分配到每个作业员，作业员根据纸质地图，

3、进行外业采集记录在图纸上，再将采集的纸质成果进行电子化，然后将每个作业员的成果汇总，在汇总成果的基础上，进行缺漏补测。这种传统的方式，不仅要每次投入大量的地图打印费，而且过程繁琐，无法快速直观看到成果，容易造成缺漏。针对上述传统地名地址采集存在的问题，本文从项目实施的高效性和可行性角度出发，基于Android系统的智能手机，利用移动定位技术、移动存储技术、ArcGIS的移动设备地图切片缓存技术等新技术，设计了一套基于Android的移动端地名地址采集系统，并对实现的系统进行了项目试验和效果分析。二、 系统总结架构系统采用四层软件架构进行设计，结构清晰，考虑了开放性和可扩展性，从逻辑结构上分为四

4、层：数据层、服务层、功能层、用户界面层（如图1所示）。数据层主要包括地名地址相关资料数据、电子地图、影像等数据；服务层包括地图切片服务，地名地址数据服务、查询服务、作业管理服务等开放的数据和功能的服务接口，支撑移动客户端的功能应用；在功能层在服务层之上，调用服务封装地名地址采集系统的各类功能模块，如用户管理功能、地名采集功能、地址采集功能、缺漏检查功能等；用户界面层又称用户交互层，是将系统功能以图形文字界面的方式展示给用户使用，让用户能高效输入信息，并得到友好的提示和输出结果，获得良好的用户使用体验。图1 系统架构图网络结构上，使用智能手机的4G网络功能，利用移动公司提供的VPN通道技术，连接

5、到机房服务器，实现企业网络的户外使用。图2 网络结构图三、 系统功能模块设计系统主要功能模块包括地图展示模块、地名地址采集模块、数据检查模块、数据导入导出模块和用户管理模块。1） 地图展示模块该模块提供二维（矢量、影像）地图的浏览，能够叠加支持OGC规范（WMS、WMTS等）或ArcGIS等主流GIS软件规范的专题数据服务。支持天地图数据、数字市县平台数据、以及符合OGC规范的专题数据无缝过渡、浏览。提供了基本浏览功能包括平移、放大、缩小、清空，以及GPS地图定位、地图距离量算等辅助功能。2） 地名地址采集模块该模块提供了用户外业地名地址采集的基本功能，是系统的建设的重点。为便于采集的数据的统

6、一管理和内业处理，数据采集包括添加基本点、添加待定点、添加单元点、添加特殊点这四类，主要功能包括地名地址点位选取，地名地址对象拍照、类型选择、相关信息录入、兴趣点拍照等。3） 数据检查模块该模块提供了用户外业地名地址采集时，对已采集的数据进行实时检查的工具。通过已查监测功能，将作业范围内已采集地名地址进行数据规范性检查，对于未通过检查的数据，以列表形式展现出来，方便作业人员实时复查。通过漏查监测，将作业范围内未采集地名地址的建筑物以列表的形式反应在作业人员的手机端，作业人员可根据结果进行补查。4） 数据导入导出模块该模块主要提供了系统手机端数据的导入导出功能，包括地图数据的导入、地名地址成果导

7、出、外业作业线路导入、外业作业轨迹导出等。其中地图数据和外业作业线路的导入为外业的工作提供了地图和线路的作业依据；而导出功能则将手机中的sqlite数据库转换成ArcGIS桌面工具可识别的shp数据，用于后期数据在PC机上进行内业整合。5） 用户管理模块该模块主要提供了用户登录、采集业务编号管理、采集员路径记录等功能。由于采集业务是多人同时进行，必须对采集的地址点、地名点和照片进行唯一编号管理，以防止在内业整理时，出现编号相同而覆盖的情况发生。同时，还可以在进行数据采集质量检查时，根据个人采集的业务编号，统计采集员的工作质量情况。采集员路径记录功能则将记录下采集员作业开始后行走的轨迹。四、 关

8、键技术1） 移动GIS技术 移动GIS，是以移动互联网为支撑、以智能手机或平板电脑为终端、结合北斗、GPS或基站为定位手段的GIS系统，是继桌面GIS、WEBGIS之后又一新的技术热点，移动定位、移动办公等越来越成为企业或个人的迫切需求3。系统基于Android系统的智能手机进行设计，利用ArcGIS for Android进行系统开发建设。企业级GIS用户能够使用这些产品来扩展现有的ArcGIS系统，开发者能使用各个平台上的原生开发包来开发和定制各种移动应用，来满足企业的特定业务需求。2） 移动存储技术在Android中，可供选择的存储方式有五种，分别是：系统配置，文件存储，SQLite数据

9、库方式，内容提供器(Contentprovider)和网络。其中，前三种方式主要用于应用程序的内部存储，后两种主要用于外部存储。实际应用开发中，主要使用前三种数据存储的方式4，本系统中最重要的是SQLite数据库方式。SQLite是一款轻型数据库，是遵守ACID（原子性，一致性，隔离性，持久性）的关联式数据库系统，它是一种嵌入式系统，使用资源很低，因此很适合移动端使用。它可以支持Windows/Linux/Unix等主流操作系统，同时支持多种程序语言。它无需安装和管理配置，它是一个储存在单一磁盘文件中的完整数据库，体积小只有250KB但支持数据库大小至2TB，提供了对事务功能和并发处理的支持，

10、而且比目前流行的大多数数据库运行速度快5。系统利用SQLite数据库方式，使用Spatialite扩展库，进行矢量点位数据的存储。这种方式的存储可利用Spatialite的扩展PC桌面工具，将数据导出成SHP格式或将SHP格式的数据导入成SQLite数据库格式，有效解决了Android移动端数据和PC桌面端数据的输入输出问题。3） 移动网络VPN技术VPN就是指虚拟专用网络，是在公用网络上建立专用网络，进行加密通讯。在企业网络中有广泛应用。VPN网关通过对数据包的加密和数据包目标地址的转换实现远程访问。VPN有多种分类方式，主要是按协议进行分类。VPN可通过服务器、硬件、软件等多种方式实现。V

11、PN具有成本低，易于使用的特点6。系统采用中国移动提供的4G专业卡，在智能手机上通过VPN技术，直接连接到企业网络，与企业数据库进行交互，同时也实现了各个数据采集人员之间的数据交互，使采集员的数据采集范围之间不会存在重叠和空隙。4） 地图离线技术户外只能手机采集作业会涉及到网络连接和网络流量问题，虽然使用了移动4G网络使采集端能连接到企业网络，但不是所有的地方移动4G网络都已覆盖，部分偏远地区信号不是很强。而且若地图全部使用在线访问方式，也将产生较大的流量，在生产中产生较高费用，为此，本系统采用了ArcGIS移动客户端的地图离线技术来解决。ArcGIS移动客户端的地图离线技术方案有两种，一种是

12、将地图在PC端进行切片，打包生成移动端使用的TPK文件7，拷贝到移动端作为底图调用，这种方式在移动端调用速度快，但当比例尺放到很大时比如1:100，这时的切片文件数据量会翻倍上涨；另一种是直接使用ArcGIS的gdbfile数据格式8，将MXD配图文件和数据一起打包到移动端中进行动态调用，这种方式数据量不会随比例尺的放大而变化，但在小比例尺下同时渲染大量的矢量数据出图效率很低。因此，本系统采用了两种方式结合的方案，在中小比例尺下（1:2000以下）使用第一种方案进行地图离线，当地图放大到大比例尺时，使用第二种方案显示离线地图，这样既缓解了移动端存储空间有限的压力，也兼顾了地图的出图效率，同时，

13、在大比例尺下采集操作也利于点位精度的提高。五、 系统试验与分析基于以上技术和系统设计，使用Java开发语言，结合Eclipse for Android开发工具和 ArcGIS for Android API的开发包，开发了基于Android的移动端地名采集系统，并以某县地名地址普查工作为试验项目进行了试验。 1） 实验环境² 硬件配置：戴尔PC机² 测试手机：红米² 操作系统： Android 4.0.3² 数据库：SQLite3² 开发语言：Java² 开发包：SDK 2.4.2、ArcGIS for Android API 10.

14、2.4² 数据量：地形图切片数据量XXGB，filegdb数据量² 作业范围：某县城区30平方公里² 实验人员：开发人员2人，采集员4人。2） 采集作业流程 图3采集作业流程图 图4 系统地图展示 图5系统功能面板 图6 地名采集功能截图3） 实验效果分析本次实验中，将作业范围划分4个区域，由4名采集员前后历经10多天，使用本系统进行外业采集，共采集地名地址点18955条，其中兴趣点4159个均拍摄照片。a) 从外业作业效率上分析由于系统提供了便利的定位和智能化的采集功能（如下次门牌采集时，会自动将上次采集的信息填充，并在门牌号数值上加1），点位采集效率与传统作业

15、方式相比有一定提高，且采集的信息量有很大提升，如地名类别、采集时间、采集人员等。而作业线路导入功能，可将事先规划好的合理采集线路显示在地图上，采集员可沿线一路采集，少走回头路；数据检查功能，则减少了采集员因大面积缺漏而返工的情况发生。另外，由于使用智能手机作业，相比纸质地图作业，天气影响较小，不论下雨或挂大风都可进行采集。总结来说，系统对于外业采集工作有相当大的效率提升和质量控制作用。b) 从内业处理效率上分析由于系统提供了外业采集数据导出功能，可将数据直接导出成shp格式的矢量数据，省去了传统方式内业需要重新矢量化的工作量；且在外业采集时，已对地名进行了类别属性的采集，内业时也省去了该环节。

16、因此，内业工作仅需将各个采集员导出的成果汇总起来，然后对照照片，填写兴趣点的名称，避免了传统作业中，由于部分区域兴趣点过密集或个人笔迹潦草而造成标注文字无法清晰识别的问题。可以看出，使用本系统后内业处理工作量大幅减少，工作难度大幅下降，有效提升了内业处理工作效率。c) 从项目管理上分析利用系统提供的规划线路展示功能，配合作业轨迹导出功能，可直观反映出采集人员是否按规定线路进行作业，在作业过程中是否存在偷懒怠工现象。另外，由于采集的数据编号是带有采集员个人信息，可方便的统计出个人采集的点位数量，在检查后可统计出个人数据采集的质量，准确量化了个人在项目中的绩效，为项目管理提供了便利。六、 结束语在

17、移动互联网技术和智能手机技术不断发展的背景下，传统的测绘作业方式正在被不断的颠覆。本文提出的基于Android手机的移动端地名地址采集系统，从系统架构设计出发，结合移动公司提供的VPN技术，搭建起户外可用的企业网络架构，考虑实际项目中系统的高效性和可行性，利用移动定位技术、移动存储技术、地图缓存技术等关键技术，设计并实现了系统的功能。通过实际项目的试验，证实使用该系统进行地名地址采集项目比传统方式更加高效可行，有助于项目进度的加快和项目质量的提高。参考文献1 叶雷，候宏亮，鲁铭，倪凯，张超. 空间信息移动用户应用系统中的GIS 关键技术介绍J.地理信息世界，2005，（4）：18-20.2 刘玉海，刘冰. SQLite 嵌入式数据库及图象处理技术研究J. 计算机软件, 2012, 33(8): 102-104.3 钟海