移动GIS离线地图在水文信息化中的应用

金辉明

（浙江省水文局，浙江 杭州 31001 6）

移动GIS离线地图在水文信息化中的应用

金辉明

（浙江省水文局，浙江 杭州 31001 6）

移动地图技术可以为用户提供便捷有效的地理信息，但是移动终端存在着带宽较窄，数据存储和处理较为有限等问题。研究以“水雨情信息发布系统”为例，通过结合地图多点触摸技术、地图分块显示技术、实时数据动态叠加技术、基础底图自适应手机屏幕技术和地图数据的本地化存储技术，提高地图的绘制速度、提升系统操作的简便性和平台的扩展性和可移植性，实现移动GIS平台在水文信息化中的成功应用。

移动GIS；离线地图；水文信息化

1 问题的提出

近几年智能手机热的兴起，改变了人们传统的思维方式，人们逐渐习惯了用手机来了解各种生活资讯和移动办公。与此同时，无线移动通信和网络技术的迅速发展和普及,使得具有网络功能和全球定位系统特征的智能手机成为信息传输的一种理想工具，这也促进了地图技术的进步，产生了移动地图。移动地图是显示在无线通信设备上的可视化地理信息数据，它能够随时随地的按照用户的需求显示地理信息[1]。

移动地图技术综合了当前卫星定位技术、移动通信技术、地理信息技术、计算机技术及网络技术等各种注流技术[2]。该技术的应用，较好地满足了长期以来人们对地理信息的需求，手机上可以完成个人PC上无法完成的事情，比如个人位置定位，基于位置的周边事物的发现等。但同时也存在一些问题，比如移动终端本身信息处理和数据存储量有限、无线网络带宽相比有线而言相对较窄等问题。在本研究中，通过开发离线地图引擎包，对地图数据以及基础数据进行本地化保存，大大减少了数据在网络上的实时传输，同时也提高了系统的运行效率。

2 关键技术

2.1 地图多点触摸技术

为了充分运用手机终端触控技术，在本研究中实现了地图多点触摸实现地图的缩放功能。用户通过2个手指的分开和合拢动作就能实现地图的放缩功能。对于移动操作系统，其实质就是实现了多点触摸涉及到的多个事件，主要包括2个手指接触屏幕并按下时的ACTION_POINTER_ DOWN事件、2个手指移动时的ACTION_MOVE事件以及手指离开时的ACTION_POINTER_UP事件，这3个事件与地图的缩放功能相结合。

2.2 地图分块显示技术

为了提高地图绘图效率并减少移动端的内存消耗，对基础底图数据进行分块，形成小瓦片。用户在移动端做地图操作（缩放、移动等）时，系统根据用户当前地图的视野范围，计算出需要绘制的瓦片，并从本地离线数据库或网络获取数据并在地图上进行绘制。通过该技术，大大提高了系统的绘制效率和可扩展性。

2.3 实时数据动态叠加技术

对于业务系统而言，真实有价值的是各种实时数据的展示。本研究中，业务系统可以根据实现需要，把各种实时数据叠加到基础底图上，其中包括遥测站雨情信息、水情信息、水质信息等，并通过消息机制，把各种实时数据实时显示在底图上。

2.4 基础底图自适应手机屏幕技术

当前移动终端的分辨率众多，为了使开发出的地图引擎可以在不同分辨率的终端上对地图瓦片进行动态调整，本研究实现了通过获取绘图区域的高度和宽度，动态计算当前视野中需要显示的瓦片信息。

2.5 地图数据的本地化存储技术

为了提高系统地图的绘制效率，并减少由于下载基础底图花费的网络流量。在本研究中实现了地图数据的本地化存储，把基础底图以本地数据库Sqlite的方式保存在数据库中。在绘制底图过程中，首先从本地数据库读取瓦片数据，如果没有取到，从网络上获取数据进行绘制，并把数据保存在本地数据库中，以备下次使用。

3 实际应用案例

3.1 系统简介

本次研究的应用案例为在水利行业比较普遍的基于地图实时水雨情信息发布系统，该系统由8个模块组成，分别为汛情摘要信息显示模块、雨情信息查询模块、水情信息查询模块、水库信息查询模块、卫星云图浏览模块、天气图显示模块、最新最新降雨等值线生成模块以及预警信息查询模块。

3.2 系统功能实现

3.2.1 汛情摘要信息显示模块

用户进入汛情摘要模块后，系统会以页面的形式显示出最新的水雨情信息，其中包括当日(水文日)的雨情信息、水库水情信息以及河道水情信息。雨情信息以表格的方式显示出各雨量级的雨量站点数，并显示出较大雨量站点的信息；水库水情显示出超警戒水位水库站水情信息；河道水情显示出各主要河道控制站点超警戒水位信息。

3.2.2 雨情信息查询模块

该模块能以图表方式直观地展示降雨的空间分布及空间降雨强度信息，并根据各站的不同降雨强度以不同颜色进行显示，地图放大到一定级别时显示各站站名及降雨量信息，点击或框选某一站点时显示该站点的水雨情过程信息（见图1）。

图 1 雨情信息查询主界面图

用户进入地图雨情查询界面时，系统首先显示出最新1 h的雨情信息（见图1左图），同时用户可通过点击时间段按扭显示各时段的雨情分布情况，系统根据不同的雨量级别以不同颜色图标显示各站的雨情分布，当用户放大地图到一定级数时，在站点边上显示出站名和累积雨量值（见图1右图）。用户通过点击全图按钮时地图返回到全图状态，显示全图雨量站点分布情况，方便用户快速回到原始地图状态。用户通过点击图例按钮可显示雨情的雨量分级图例，用户通过图例和地图雨量分布的比较可很直观地看出当前的降雨分布情况。

3.2.3 水情信息查询模块

通过该模块用户能方便地了解主要断面控制站的最新水雨情信息，系统通过图表的方式显示各站点最新水位，对于超警戒水位站点以不同的颜色进行显示，地图放大到一定级别时显示各站点的站名、水位及上报时间，点击或框选某一站点时显示该站点的水雨情过程信息（见图2）。

图 2 水情信息查询主界面图

用户进入地图水情监视界面，系统显示出全县最新水情信息。当用户放大地图到一定级数时，在站点边上显示各站名、水位及上报时间（见图2右图）。用户通过点击全图按钮回到全图状态，显示出全图水情形势，方便用户快速回到原始地图状态。用户通过点击图例按钮可显示水情的分级图例(包括无水位、正常水位、超警戒水位、超保证水位)，用户通过图例和地图站点分布的比较可很直观地看出当前的水情形势。用户通过点击下方的站点选择按钮可对地图上的站点进行选择。

3.2.4 水库信息查询模块

该模块主要实现了水库蓄水能力的分析功能，主要包括水库当前蓄水情况、水库汛限水位及库容信息以及可拦雨量等相关信息。同时可通过筛选功能对水库站点进行筛选，提取出用户需要显示的站点。通过该模块用户可比较直观地了解当前水库的水雨情形势。

3.2.5 卫星云图浏览

通过该模块可查看最近7张卫星云图，用户可查看红外、可见光、水汽及三维4种类型的卫星云图（见图3）。

用户可通过下方的“上一张”与“下一张”按钮对最新的7张云图进行浏览，系统对于最新浏览过的云图自动保存在本地缓存中，当需要得到网上最新云图时，通过下方的刷新按钮即可完成。同时用户可通过选择框对云图类型进行选择，得到用户需要的云图。通过多点触控技术可对云图进行缩放显示。

图 3 卫星云图浏览查询界面图

3.2.6 天气图

天气图包括1周天气图和24 h天气图，系统得到网上的最新天气图信息，并通过图片翻页浏览的方式对一系列图片进行浏览。用户通过1周天气图可预测1周内的气压移动分布情况，但气压等高线分布比较粗，可简单了解未来的气压走势，用户通过下方的“下一天”和“上一天”按钮对未来几天的气压分布图进行浏览，同时可对局部进行缩放查看。24 h天气预测图详细绘出了气压等高线的分布情况。

3.2. 7 降雨等值线

该模块实现了降雨等值线的在线绘制功能，用户通过设定等值线的绘制时间以及等值线类型(等值线、等值面)，系统自动生成等值线和等值面的图片供用户浏览（见图4）。

图 4 降雨等值线查询界面图

4 结 语

本文在分析当前移动GIS地图平台需求的基础上，提高出研究离线地图的必要性。并对离线地图开发的关键技术进行了研究，并完成了该地图平台的开发。同时把研究成果应用到水文信息化建设中。在本研究中主要取得了以下研究成果：

（1）本研究中移动GIS地图平台的开发完全从底层进行，从而为后期平台的开发提供较好的可扩展性，并能对性能方面的进一步提高提供技术基础。

（2）实现基础底图数据的本地化存储，从而大大提高了地图的绘制速度，并减少了由于下载基础底图而引起的网络流量。

（3）实现了多点触摸实现地图基本操作功能。用户通过简单的手指放开与合拢就能方便地实现地图的缩放功能，大大提高了系统操作的简便性。

（4）实现了地图自适应手机屏幕功能。较好地满足了手机屏幕分辨率多样化的要求，也提高了平台的可移植性。

（5）完成了移动地图平台在水文行业的应用，实现汛情摘要的显示、水雨情信息的地图显示、水库报表生成、卫星云图浏览、天气图显示、最新降雨等值线生成、预警信息生成等功能，为该平台在其它领域的应用提供参考。

[1] 杨艳梅，王泽根.移动地图理论基础研究[J].四川测绘，2007，30(4)：159 - 163.

[2] 余志龙，陈昱勋.Android SDK开发范例大全[M].北京：人民邮电出版社.2009：23 - 25.

[3]公磊， 周聪.基于Android的移动终端应用程序开发与研究[J].计算机与现代化，2008(8)：35 - 37.

[4] 李海艳.移动GIS的概念体系研究[D]．西安：长安大学硕士学位论文，2006.

[5] 赵文斌，张登荣.基于移动计算的地理信息系统的发展研究及应用前景[J].遥感信息，2003(1)：31 - 34.

[6]胡志明.基于ArcGIS for iOS的移动GIS开发研究[D].上海华东师范大学，2012：1 - 35.

（责任编辑 黄 超）

TP319

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1008 - 701X(2017)04 - 0077 - 03

10.13641/j.cnki.33 - 1162/tv.2017.04.023

2017-04-04

金辉明(1982 - )，男，高级工程师，硕士，主要从事计算机技术在水利信息化方面的应用研究。