基于+ArcGIS+Android+API的+GPS+手机导航系统关键技术的研究与实现

如今，地理空间信息(Geographical Information)已部分实现了随时(anytime)、随地(anywhere)为所有的人(anybody)和事(anything)提供实时服务(4A 服务)。位置服务（Location Based Service，LBS）是一种移动信息服务，它采用定位技术确定用户的当前地理位置，利用地理信息系统技术和移动互联网技术向用户提供与其位置相关的信息服务[1]。LBS几乎涵盖了人类动态活动的每一方面：智能交通、物流配送、军事国防、公安消防、环境工程、野外数据采集等多个领域，它将在未来人们的数字生活中扮演重要角色。但这些专业级产品的目标用户往往是专业人员或行业使用者，因此专业GIS不适合大众类应用[2]。

GPS导航手机就是卫星导航手机，与手机电子地图的区别就在于，它能够告诉你在地图中所在的位置，以及你要去的那个地方在地图中的位置，并且能够在你所在位置和目的地之间选择最佳路线，并在行进过程中的为你提示左转还是右转，这就是所谓的导航。目前，GPS手机已经不仅适应车载导航用户，也能适应步行者以及人们日常公交的换乘用户使用，未来的GPS手机功能将涵盖普通百姓更多的需求。如今，随着智能手机的进一步发展，以及3G 网络的使用，移动终端不再仅是通讯网络的终端，还将成为互联网的终端。在当今社会，越来越多的互联网应用被移植到智能手机中来，导航软件在智能手机中的应用成为了研究热点之一。

1、移动GIS系统关键技术介绍

1.1 移动GIS技术

地理信息系统（简称GIS）是一种特定的十分重要的空间信息系统，是在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。移动GIS是GIS（地理信息系统）从静态走向动态环境的重大发展，通过综合运用GPS的精确定位技术、便携移动设备(如掌上电脑、智能手机)、移动通信技术和GIS的空间信息处理能力，使野外工作者能够利用该系统实时地获取、存储、更新、处理、分析和显示地理信息[3]。

移动GIS作为一种特殊的网络GIS，除具有网络GIS的一般特点外，还具有以下特点：(1)基于无线网络；(2)移动端的多样性；(3)信息载体多样化；(4)信息服务的实时性；(5)移动性；(6)频繁间断性；(7)弱可靠性；(8)网络通信的非对称性；(9)资源有限性；(10)对空间位置的依赖性[4]。

1.2 移动定位技术

对于移动终端的定位过程大致分为两步：一是测量；二是计算。根据测量和计算实体的不同，移动定位技术大致可以划分为三类: (1)基于移动终端的定位；(2)基于网络的定位；(3)混合定位。目前市场上的智能手机大都采用的是混合定位方式，但是在野外导航时采用的主要是基于移动终端的GPS定位和A-GPS定位。而GPS定位正是Android系统平台的一大特色亮点。GPS系统包括3大部分：空间部分——GPS卫星星座；地面控制部分——地面监控系统；用户设备部分——GPS信号接收机[5]。

在ArcGIS for Android中，定位功能都被分装在一个Loca-tion Manager对象中，我们可以这样来使用Android的定位服务[6]。要使用Android系统的定位服务（LOCATION_SERVICE），在An-droid清单文件中一定要有相应的权限：

...

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[7]。

1.3 移动互联网技术

移动互联网是指手持设备通过无线方式访问互联网，就是将移动通信和互联网二者结合起来，成为一体。随着Web2.0技术使大众群体成为信息创造的主体，移动互联网就把信息生产从PC拓展到手机，物联网环境下使得信息生产从人拓展到物。互联网时代，海量信息的存储和信息的处理能力成为信息服务的关键。调查显示，移动互联网正以飞快的发展速度赶超传统互联网。

1.4 移动数据库技术

移动数据库是指移动环境的分布式数据库，是分布式数据库的延伸和发展。移动数据库要求支持用户在多种网络条件下都能够有效地访问，完成移动查询和事务处理。利用数据库复制/缓存技术或数据广播技术，移动用户即使在断接的情况下也可以访问所需的数据，从而继续自己的工作。其中的时态空间数据库技术是移动GIS 的关键。移动数据库技术的研究主要涉及五个方面：移动数据库复制/缓存技术、移动查询技术、数据广播技术、移动事务处理技术、移动数据库安全技术。

1.5 地图匹配技术

地图匹配是一项确定车辆在地图上位置的技术，其纠错技术恰恰避免了定位技术无法克服的局限性。地图匹配指GPS接收机测量到其载体当前的有关位置信息后，再从电子地图数据库中获取有关信息，然后通过匹配算法得到载体位置等的偏差信息，并对其进行实时修正，从而准确显示车辆的位置[8]。地图匹配技术是决定导航产品最终性能的关键技术，因此，GPS、电子地图相结合并通过地图的匹配算法实现的组合导航技术是一种比较理想的导航方式。

1.6 ArcGIS for Android介绍

基于ArcGIS Android API

的GPS手机导航系统关键技术的研究与实现

周靖雄陈友飞

(福建师范大学地理科学学院福建福州 350007)

摘要：本文首先分析当今的市场对GIS、手机导航新需求，在物联网环境下需要地理空间信息提供4A服务，而这需要一系列的新技术支持。接着论述了这些新技术的概念、原理及特点。最后在目前最流行的Android平台下，结合ESRI推出的ArcGIS Android API插件，设计了一款智能手机导航系统。

关键词：LBS GPS手机导航移动GIS ArcGIS for Android

中图分类号：TN929.53文献标识码：A文章编号：1007-9416(2012)04-0045-03

ArcGIS for Android将GIS的适用范围从办公室扩展到移动Web。发布时，ArcGIS for Android将包括一个应用程序，您将能够从Android Market应用商店下载这款称为ArcGIS的应用程序。这个应用程序将类似于已经发布的ArcGIS for iOS和Windows Phone应用程序。使用该ArcGIS应用程序，您能够浏览https://www.360docs.net/doc/0911219299.html,

目前移动GIS的实现方式主要有以下三种：WAP模式、C/S模式和应用软件模式。

2.1 需求分析

手机导航的主要功能是以图形、文字的形式为用户提供地图服务，并提供友好、方便、快捷的操作界面。其功能需求从用户和商家两方面来进行分析设计，具体需求包括：(1)地图控制：能够对地图进行放大、缩小、漫游、显示全图等；(2)实时定位：能够将用户当前位置在地图上标注出来，并能随着位置的变化而实时更新，即在地图上定位用户的当前位置；(3)路径导航：能够根据用户的当前位置与目的地，为用户规划路径，并在地图上显示，进行实时路径引导；(4)轨迹跟踪：能够在地图上显示出用户的行驶路径，并给出相应的行驶距离；(5)资讯查询：根据用户的当前位置，查询用户附近所需要的信息，比如附近的影院信息、商家信息等；所有这些需求实现，都要求操作简单，符合手机使用者的习惯。商家需要能够根据用户的位置，进行促销信息的广告推送。

2.2 数据存储和表的设计

在A n d r o i d的环境中，可供选择的存储方式有S h a r e d Preference、文件存储、SQLite数据库方式、内容提供器和网络。本次实验中选择的是SharedPreference数据库方式来对属性数据进行存储。

表1 Tracks表的结构描述

属性类型含义备注

id INTEGER 主键ID

name text 名字

desc text 描述描述文字

distance long 距离起点到终点的距离 tracked_time long 已经跟踪的时间

locats_count INTEGER 跟踪点数

created_at INTEGER 创建时间

updated_at INTEGER 更新时间

avg_speed long 平均速度

max_speed long 最大速度

表2 locats表的结构描述

属性数据类型含义备注

id INTEGER 主键

track_id INTEGER 跟踪ID 外键

longitude text 维度

latitude text 经度

altitude text 偏差

created_at INTEGER 创建时间

3、GPS手机导航系统的实现

在本次实验中，需要的软件环境及插件配置为：JDK1.6.0_10，Eclipse IDE for Java EE Developers，Android SDK 2.2，ADT-15.0.0，ArcGISAndroidSDK。除此之外，还需要配置java的环境变量。本系统基于Android智能手机平台，初步实现了位置跟踪、实时定位和导航、公交查询和换成等功能。

3.1 电子地图的设计和显示处理

电子地图调用的是googleMap，这需要在Eclipse环境中安装Google APIs平台插件。

(1)根据debug.keystore获取MD5指纹

keytool -list -alias androiddebugkey -keystore "C: \Users\Administrator\.android\debug.keystore" -storepass android -keypass android

图1 MD5指纹的获取

(2)申请Android map的API Key

打开https://www.360docs.net/doc/0911219299.html,/intl/zh-CN/android/maps-api-signup.html，输入上一步得到的MD5指纹，获得Android map 的API Key：0_m9JB9jLjWCLqj_ MAoPgdLf8D2aM9gPjG8Wuuw。

(3)创建一个用来显示地图的View主键

class="com.google.android.maps.MapView"

android:layout_width="fill_parent"

android:layout_height="fill_parent"

android:layout_weight="1"

a n d r o i d:a p i K e y="0_m9J B9j L j W C L q j_M A o P g d Lf8D2aM9gPjG8Wuuw"

3.2 导航定位功能的实现

由于Android中的LocationManager提供了一系列的方法来处理地理位置相关的问题，包括：(1)查询上一个已知位置；(2)注册/注销来自某个LocationManager的周期性的位置更新；(3)注册/注销接近某个坐标时对一个已定义的Intent的触发。具体的实现步骤包括：1)将地图定位到当前的GPS指定的位置。在地图展示的界面中，首先注册一个基于locationListener的MyLocationListener，使得移动终端在GPS信息改变的时候能够被捕捉到，然后使用Location Manager得到当前的GPS位置信息，最后将地图定位到当前的GPS 指定位置，并使用基于Overlay的MyOverlay将其显示在地图上；2)通过实现MyOverlay，在地图上划出一个图层。首先使用toPixels将GPS获取的Geopoint点转化为手机屏幕上的点坐标myScreen Coords，然后使用Android的draw系列画出需要的标识即可；3)实现MyLocationListener。定义一个MyLocationListener类实现Lo-cation Listener定义好的接口，主要是实现一个onLocationChanged 的方法，当在GPS位置信息发生改变的时候被调用，将地图定位到新的位置，并使用Toast显示当前位置的坐标，并使用MyOverlay将其显示在地图上。

4、结语

4.1 系统实现的功能

本文在谷歌手机导航的基础上，重点引入了移动GIS的概念，主要实现了以下功能：(1)地图操作功能。包括放大、缩小、漫游、鹰眼、显示全图、距离测量、面积测量等；(2)数据查询功能。包括查询定位（可以输入地点的名称，定位到地图上具体位置），公交换乘查询（输入起点站和终点站，可以显示车次，并在图上显示出来）；(3)实时导航定位功能。实时导航定位主要是为自驾用户服务，当用户在一个陌生的地方或是不熟悉路况的情况下，可以将用户在地图上的位置在手机终端实时地显示出来。并且可以输入起点和终点，显示出最短路径，提供实时导航的功能。

4.2 改进的地方

(1)实时导航的实现。可以在此基础上进一步完善，实时地获得移动终端的移动方向、最大速度和跟踪时间等。

(2)与物联网相结合。将该GPS手机导航系统与物联网结合起来。从具体的实现来看，可以将每次跟踪导出为KML文件，也可以每次更新位置时给指定的服务器发送数据，服务器实时记录移动终

······下转第48页

3.4 构造两根翅骨部分的曲面

选择区域浮雕命令,设置参数:截面形状：椭圆截面；基准高度：0.15；高度效果：自由高度；表面特征：整体光滑；边界角度：60；拼合方式：取高。移动鼠标到老鹰的翅骨部分轮廓处,当其改变颜色时,单击鼠标左键,结果如图7。

3.5 构造尾骨部分的曲面

选择区域浮雕命令,设置参数:截面形状：椭圆；基准高度：0.15；高度效果：自由高度；表面特征：整体光滑；边界角度：30；拼合方式：取高。移动鼠标到老鹰的尾骨部分轮廓处,当其改变颜色时,单击鼠标左键,结果如图8。

3.6 构造翅羽部分的曲面

选择区域浮雕命令,设置参数:截面形状：椭圆截面；基准高度：0.15；高度效果：自由高度；表面特征：整体光滑；边界角度：20；拼合方式：取高。结果如图9。

3.7 构造尾羽部分的曲面

选择区域浮雕命令,设置参数:截面形状：椭圆截面；基准高度：0.15；高度效果：自由高度；表面特征：整体光滑；边界角度：40；拼合方式：取高。结果如图10。

图10 构造尾图11 构造身体及尾骨图12构造头部

羽曲面上羽毛曲面羽毛曲面

3.8 构造身体及尾骨上羽毛部分的曲面

选择区域浮雕命令,设置参数:截面形状：椭圆截面；基准高度：0；高度效果：自由高度；表面特征：整体光滑；边界角度：20；拼合方式：叠加。结果如图11。

3.9 构造头部羽毛部分的曲面

选择区域浮雕命令,设置参数:截面形状：圆弧；基准高度：0；高度效果：限定高度0.05；边界角度：85；边界处理：只做闭合区域；拼合方式：叠加。结果如图12。

3.10 构造两条腿上羽毛部分的曲面

选择区域浮雕命令,设置参数:截面形状：椭圆截面；基准高度：0；高度效果：自由高度；表面特征：整体光滑；边界角度：30；拼合方式：切除。结果如图13。图13 构造两条腿上图14 构造鹰爪图15 构造眼球

羽毛曲面部分的曲面

3.11 构造鹰爪部分的曲面

选择区域浮雕命令,设置参数:截面形状：椭圆截面；基准高度：0；高度效果：自由高度；表面特征：整体光滑；边界角度：60；拼合方式：叠加。结果如图14。

3.12 构造眼球

选择区域浮雕命令, 设置参数: 截面形状：椭圆截面；基准高度：0；高度效果：自由高度；表面特征：整体光滑；边界角度：40；拼合方式：叠加。结果如图15。

如所创建的刀具路径如不需修改，则用鼠标右键选择创建好的浮雕刀具路径打开下拉菜单，选择机器工作命令，此时需要将Z轴最高点设为0，便于加工浮雕物体前的对刀操作。生成加工浮雕物体所需的NC程序，然后在指定的文件目录下将程序传送到数控雕刻机机床上，对所需的雕刻刀具设定好工件坐标系后，选择此程序即可进行浮雕物体的加工，一般加工浮雕物体所需时间较长。

4、结语

随着工件造型的日趋复杂，曲面的要求越来越高，高速雕铣加工将有更大的应用空间，面对较小的复杂工件，雕铣的小刀具，高转速，有更好的适应性和经济性。必将会在更多的领域发挥更大的作用。简洁的操作系统使一人操作数台CNC雕刻设备成为现实。我们有理由相信，雕刻行业的明天灿烂无比。

参考文献

[1]吴慧兰,曾为民.计算机数控雕刻技术及其应用前景.机械设计与制造,2007.1.

[2]蔡乐安.精雕艺术曲面造型与雕刻加工.机械工人.冷加工,2005.7.

[3]刘晓刚.先进机械制造技术的发展现状和发展趋势.机械设计与制造,2003.4.

[4]曾伟梁等.计算机数控雕刻系统软硬件研究.机械与电子,2001.5.

[5]朱心雄等.自由曲线曲面造型技术.北京:科学出版社,2000(1).

[6]党新安,劳庆海.Mastercam Art的浮雕加工功能.机械设计与制造, 2006.12.

端的位置。可以围绕着轨迹实现GPS浮动车数据的地图匹配、实时路况等功能，进一步深入可以实时地针对出行信息提取研究。

(3)以移动GIS服务为导向。本文在谷歌手机导航的基础上，重点引入了移动GIS的概念。在移动导航的基础上，可以进一步的发展，与移动GIS的具体应用领域可以进一步结合，如在自助导游服务、浮动车管理、城市体育馆管理、警用GIS的车辆监控、配电应急指挥、水雨情信息发布、军事指挥等等的应用领域。为我国“十二五规划”以及数字地球、智能城市的发展奠定结实的基础。

参考文献

[1]余涛,余彬.位置服务.机械工业出版社,2005.

[2]王帅,刘厚泉,程双双.LBS在移动导游系统中的应用与研究.《微计算机信息》(管控一体化)2010 年第26 卷第7-3 期.[3]龚健雅,杜道生,朱欣焰等.当代地理信息技术（第一版）.北京科学出版社,2004年7月.

[4]颜辉武,吴涛,王方雄.网络地理信息系统.测绘出版社，2007年6月.

[5]徐绍铨,张华海,杨志强等.GPS测量原理及应用（第二版）.武汉大学出版社,2007年12月.

[6]吴泳锋.ArcGIS API for Android 案例教程.ESRI官方技术文档, 2011年2月.

[7]陈踊,黎刚,徐洁.基于ArcGIS Mobile的移动GIS开发研究.现代商贸工业,2009年第23期.

[8]吴海锋,袁彦玲,张宝杰.GPS在车辆定位导航系统中的应用研究.科技信息——专题论述.

······上接第46页

基于 ArcGIS Android API的 GPS 手机导航系统关键技术的研究与实现作者：周靖雄，陈友飞

作者单位：福建师范大学地理科学学院福建福州 350007

刊名：

数字技术与应用

英文刊名：Digital Technology and Application

年，卷(期)：2012(4)

参考文献(8条)

1.余涛;余彬位置服务 2005

2.王帅;刘厚泉;程双双LBS在移动导游系统中的应用与研究 2010(7-3)

3.龚健雅;杜道生;朱欣焰当代地理信息技术(第-版) 2004

4.颜辉武;吴涛;王方雄网络地理信息系统 2007

5.徐绍铨;张华海;杨志强GPS测量原理及应用(第二版) 2007

6.吴泳锋ArcGISAPIforAndroid案例教程.ESRI官方技术文档 2011

7.陈踊;黎刚;徐洁基于ArcGISMobile的移动GIS开发研究[期刊论文]-现代商贸工业 2009(23)

8.吴海锋;袁彦玲;张宝杰GPS在车辆定位导航系统中的应用研究

本文链接：https://www.360docs.net/doc/0911219299.html,/Periodical_szjsyyy201204034.aspx