摘要：城市管網(wǎng)的智能化管理是智慧城市建設(shè)的重要內(nèi)容。為了提高城市管網(wǎng)巡查工作的效率和監(jiān)督管理力度，基于SuperMap iClient for Android探索了城市管網(wǎng)移動(dòng)信息服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)方法，給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)及功能界面的設(shè)計(jì)方案，開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)瀏覽、管網(wǎng)查詢、管網(wǎng)巡檢等功能，為城市管網(wǎng)的信息服務(wù)與管理提供便捷、實(shí)用的軟件工具。
關(guān)鍵詞：城市管網(wǎng)；移動(dòng)GIS；SuperMap iClient；Android
0引言
隨著城市化水平不斷提高，管網(wǎng)日常巡檢和問(wèn)題的采集變得異常復(fù)雜。然而當(dāng)前大多數(shù)城市的管網(wǎng)線路巡檢手段比較落后，修建人員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題以手工記錄為主，導(dǎo)致管線巡查人員工作效率低下［1-2］。其次，傳統(tǒng)的管網(wǎng)巡線工作多依靠老員工的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)人的依賴性較大，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的工作人員無(wú)法進(jìn)行精確定位，巡檢信息無(wú)法及時(shí)查詢［3］，而且管理部門(mén)對(duì)巡檢人員的工作到位率和時(shí)間不能做到有效監(jiān)督。現(xiàn)在隨著智能手機(jī)的普及，手機(jī)APP成為用戶手中最受青睞的服務(wù)平臺(tái)［4］, 移動(dòng)定位和移動(dòng)辦公等相關(guān)業(yè)務(wù)越來(lái)越成為企業(yè)或個(gè)人的迫切需求。目前對(duì)管網(wǎng)移動(dòng)GIS系統(tǒng)的研究也有不少，但是大多數(shù)管網(wǎng)移動(dòng)信息服務(wù)系統(tǒng)都功能比較單一，有的只有查詢功能沒(méi)有巡檢功能；有的沒(méi)有實(shí)時(shí)定位功能；有的數(shù)據(jù)庫(kù)組織結(jié)構(gòu)不夠合理，對(duì)地理空間要素沒(méi)有進(jìn)行統(tǒng)一的描述，不利于查詢。
基于以上需求，在移動(dòng)GIS分析技術(shù)的研究背景［5］、研究目的及意義的基礎(chǔ)上，基于輕量級(jí)組件包SuperMap iClient for Android,探討了Android平臺(tái)下城市管網(wǎng)移動(dòng)信息服務(wù)系統(tǒng)（City Pipes Mobile Information Service System，CPMISS）的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)技術(shù)［6］，利用Android和Java語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP的功能設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，最終通過(guò)了系統(tǒng)測(cè)試，可為管網(wǎng)巡檢與管理工作提供便攜式軟件工具。
1CPMISS系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
CPMISS采用三層B/S體系結(jié)構(gòu)，由Android移動(dòng)客戶端、WebGIS服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器構(gòu)成，如圖1所示。移動(dòng)客戶端基于SuperMap iClient for Android提供的Java功能接口，開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)瀏覽、管網(wǎng)查詢和管網(wǎng)巡檢等功能。WebGIS服務(wù)器采用SuperMap iServer，負(fù)責(zé)與客戶端交互，解析并響應(yīng)客戶端的請(qǐng)求，以及后端管網(wǎng)數(shù)據(jù)的發(fā)布與數(shù)據(jù)訪問(wèn)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器采用SuperMap SDX+與SQL Server結(jié)合的數(shù)據(jù)庫(kù)管理方案，一體化存儲(chǔ)管理管網(wǎng)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)。
1.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)
CPMISS系統(tǒng)以大連某廠區(qū)的地上地下熱力管網(wǎng)為例，采用SuperMap SDX+來(lái)管理管網(wǎng)等空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與訪問(wèn)，采用SQL Server管理屬性數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)建立了管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)與基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)。管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)包括供熱管線、回水管線、閥門(mén)、檢修井、熱源等圖層以及管網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)；基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)包括建筑物、綠化區(qū)、道路、DEM、遙感影像等圖層以及廠區(qū)基本屬性數(shù)據(jù)。把數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)SuperMap iServer傳到服務(wù)器端［7］，以便訪問(wèn)使用。
1.3系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)
Android環(huán)境下，系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)可有兩種方式，一種是XML布局的可視化設(shè)計(jì)方式；另一種是用代碼中控制UI界面。本系統(tǒng)采用這兩者相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式，總共設(shè)計(jì)了六個(gè)界面：系統(tǒng)主界面、屬性查詢界面、空間查詢彈窗界面、圖層控制界面、巡檢界面和用戶登錄與注冊(cè)界面。其中系統(tǒng)主界面、屬性查詢界面、巡檢界面和用戶登錄與注冊(cè)界面采用XML布局的可視化設(shè)計(jì)方式，空間查詢彈窗界面和圖層控制界面用代碼中控制UI界面。
系統(tǒng)所有界面設(shè)計(jì)都采用相對(duì)布局RelativeLayout管理器，主界面用到的界面元素有MapView、EditText、Button、View等控件；屬性查詢界面用到的界面元素有Button、EditText、TableLayout、TableRow、View、ListView等控件；空間查詢彈窗界面用到的界面元素有TextView、Button等控件，然后用代碼控制設(shè)計(jì)了一個(gè)PopupWindow窗體以彈窗形式呈現(xiàn)；圖層控制界面也是用代碼控制UI設(shè)計(jì)了一個(gè)彈出菜單ContextMenu；巡檢界面用到的界面元素有TextView、Button等控件；用戶登錄和注冊(cè)界面用到的界面元素有ImageView、EditText、TextView、ImageButton、CheckBox、Button等控件。
2CPMISS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
2.1管網(wǎng)瀏覽功能
管網(wǎng)瀏覽功能包括地圖的查看、縮放、平移和圖層控制。在進(jìn)行管網(wǎng)瀏覽之前，確保所要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)布到SuperMap iServer服務(wù)器端，得到一個(gè)數(shù)據(jù)的URL，然后利用SuperMap iClient中MapView接口的addLayer()方法來(lái)向地圖中添加圖層，調(diào)用MapView的setBuiltInzoomControls和setClickable屬性，對(duì)地圖進(jìn)行縮放和平移操作，通過(guò)LayerView的setScales屬性添加比例尺數(shù)組，當(dāng)觸屏進(jìn)行放大或者縮小時(shí)，地圖將按照已設(shè)置的比例尺實(shí)現(xiàn)縮放（界面中為了美觀將ZoomControls地圖縮放控件隱藏了，不影響功能）。
圖層控制功能主要指圖層之間的相互切換以及圖層的疊加顯示。實(shí)現(xiàn)了管線、閥門(mén)、檢修井、建筑物、地形圖、影像圖和基礎(chǔ)地圖之間的相互切換，以及一個(gè)或者多個(gè)圖層的疊加顯示。圖層控制功能首先通過(guò)MapView的addLayer()方法來(lái)向地圖中添加圖層，然后利用MapView的removeAlllayers()方法來(lái)清除當(dāng)前所有圖層，利用LayerView接口的setURL()方法來(lái)訪問(wèn)地圖的URL，實(shí)現(xiàn)地圖的切換和疊加。這里的URL是iServer服務(wù)器端已發(fā)布數(shù)據(jù)的地址。管線圖層控制運(yùn)行界面如圖2。
2.2管網(wǎng)查詢功能
查詢功能包括空間查詢和屬性查詢功能。空間查詢主要是指根據(jù)地圖上的位置列出滿足空間查詢條件的要素信息，屬性查詢是指根據(jù)屬性查找與之匹配要素在圖上的位置。主要是利用GetFeaturesParametersBase接口和GetFeaturesResult接口，調(diào)用GetFeaturesParameters()方法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集幾何查詢，通過(guò)調(diào)用其datasetNames，attributefilter，geometry，fields，spatialQueryMode屬性來(lái)設(shè)置要查詢的數(shù)據(jù)集集合、屬性字段、幾個(gè)對(duì)象、空間關(guān)系，調(diào)用GetFeaturesResult接口的getResult()方法來(lái)展示查詢結(jié)果。空間查詢運(yùn)行界面如圖3。
2.3管網(wǎng)巡檢功能
管網(wǎng)巡檢包括實(shí)時(shí)定位（即對(duì)當(dāng)前點(diǎn)進(jìn)行采集）與巡檢線路記錄。當(dāng)檢修人員對(duì)管線、閥門(mén)進(jìn)行檢修時(shí)，根據(jù)巡檢人員當(dāng)前所處位置進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，每隔一段時(shí)間自動(dòng)采集當(dāng)前位置點(diǎn)并標(biāo)記，或者是手動(dòng)對(duì)當(dāng)前位置進(jìn)行標(biāo)記，系統(tǒng)自動(dòng)將采集的位置點(diǎn)坐標(biāo)保存成XML文件。當(dāng)點(diǎn)擊巡檢線路時(shí)，根據(jù)采集點(diǎn)的先后順序自動(dòng)生成一條線，即為巡檢的線路。定位功能主要是利用LocationManagePlugin接口，調(diào)用其openGpsDevice()方法開(kāi)啟GPS設(shè)備，從GPS設(shè)備中獲取當(dāng)前位置，調(diào)用其addLocationChangedListener()方法添加位置改變監(jiān)聽(tīng)器，返回最新的位置信息。定位的運(yùn)行圖如圖4所示，當(dāng)前位置用一個(gè)藍(lán)色的帶箭頭的圓點(diǎn)顯示。
3結(jié)束語(yǔ)
CPMISS基于輕量級(jí)的SuperMap iClient for Android開(kāi)發(fā)包，以大連某廠區(qū)的地上地下熱力管網(wǎng)為例，探索研究了城市管網(wǎng)的移動(dòng)信息服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)技術(shù)。基于CPMISS的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)理念，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由Android移動(dòng)客戶端、WebGIS服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器構(gòu)成，數(shù)據(jù)庫(kù)采用SuperMap SDX+與SQL Server一體化架構(gòu)，集成管理管網(wǎng)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)等，開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)地圖瀏覽、地圖縮放、地圖切換、圖層疊加、空間/屬性查詢、巡檢定位、軌跡回放等功能。CPMISS為城市管網(wǎng)的信圖3CPMISS空間查詢結(jié)果顯示圖4管網(wǎng)巡檢功能界面
息服務(wù)與管理提供便捷、實(shí)用的軟件工具。為提高城市管網(wǎng)管理的信息服務(wù)與智能化管理水平，將進(jìn)一步探索管網(wǎng)連通分析、管網(wǎng)爆管分析、管網(wǎng)三維瀏覽等專(zhuān)業(yè)功能。
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