张轩瑞，徐敬海，高 峰

（1.宁波市规划与地理信息中心，浙江 宁波315000；2.南京工业大学，江苏 南京 210000）

基于ArcGIS API for iOS的城市规划系统的实现

张轩瑞1，徐敬海2，高 峰1

（1.宁波市规划与地理信息中心，浙江 宁波315000；2.南京工业大学，江苏 南京 210000）

随着城市规划业务的发展，在室外环境中进行办公的需求越来越强烈。为满足城市规划在移动端的工作需求，结合城市规划工作的特点，设计了规划地理空间数据库和规划业务属性数据库，利用ArcGIS Server及ArcGIS API for iOS技术，实现了城市规划系统。

ArcGIS API for iOS；移动GIS；城市规划；ArcGIS Server

我国存在许多城市规划问题，如城市市政工程事故，交通、水利、城市防灾等管理和决策水平迫切需要改善，城市规划信息成果共享率低等。城市规划技术手段落后是产生这些问题的一个重要原因。因此，如何利用先进的技术来支持城市规划，更加全面、准确、科学地把握城市空间布局的合理性，对城市规划管理工作的质量起着重要作用。目前移动GIS技术在城市勘测[1]、灾害数据采集[2]、林火应急管理[3]、城乡规划监察执法[4]等行业中的应用都取得了显著的效果和成功的经验，值得借鉴到城市规划中。本文提出了以ArcGIS Server及ArcGIS API for iOS为主要技术的城市规划系统的设计方案，很好地解决了城市规划中存在的问题。

1 关键技术

1.1 ArcGIS Server

ArcGIS Server是一个应用服务器，具有大数据实时处理与分析能力。ArcGIS Server通过基于SOAP的Web Services在网络上提供GIS资源和功能服务，其发布的GIS 服务遵循广泛采用的Web访问和使用标准。ArcGIS Server由GIS服务器、Web服务器、Web浏览器和桌面产品4部分组成[5]。

1.2 ArcGIS API for iOS

ArcGIS API for iOS将GIS从办公室延伸到了轻便灵活的智能终端设备，扩展了用户组。ArcGIS API for iOS不但提供了常用的测量、定位、收集、上传等功能，而且可以执行高级GIS分析功能，如路径规划、空间分析等。ArcGIS为iOS提供了200多个类和接口，可构建各种App。这些App将运用ArcGIS Server 提供的强大制图、地理处理、地理编码与自定义功能。

1.3 SQLite数据库技术

SQLite被称为世界上最小的数据库，不仅支持一般的数据储存，而且还支持空间数据的扩展。利用这个扩展可以按照OGC的Simple Feature Access标准存取空间数据，命名为SpatiaLite。SpatiaLite使得在iOS设备上管理空间数据成为可能，SpatiaLite可以通过SQL语句的方式对空间数据进行操作，提供了针对空间数据的方法。本系统采用SpatiaLite和ArcGIS技术相结合的方法，实现了移动端管理离线矢量数据。

2 系统设计目标

城市规划同普通信息管理系统相比具有以下特征：数据结构复杂，数据格式众多，数据量大；系统建设必须依照有关法律、法规与行业标准；系统除了服务政府部门，还要求实现信息共享，服务大众；随着城市规划管理手段的进步，对于系统的需求越来越多，系统必须提供可扩展性的接口。系统将以城市规划业务的特征为出发点，着重解决目前所存在的难题。

城市规划系统设计目标为：①提高规划工作者的办公效率，实现室外办公、现场监督、汇报等工作，达到办公资料随身带的效果；②将规划空间数据与属性数据进行关联，对指定规划区域内的信息数据进行统计分析预测，实现规划决策支持；③极大限度地利用3G网络与移动GIS等高新技术，提升现有规划信息数据的可用性与使用效率，实现信息共享。

3 系统总体设计

3.1 系统开发环境

在Mac OS的环境下，采用Xcode（IDE）作为开发平台，使用Objective-C语言结合ArcGIS API foriOS进行系统开发。系统可以运行在含有iOS 6及以上的系统设备上。

3.2 系统架构设计

按照设计目标，系统将分为数据服务层、应用支撑层与应用层。数据服务层为系统基础构建提供数据支持，主要包括地理空间数据与规划属性数据；应用支撑层为系统的实现提供技术支持，主要包括用于iOS客户端开发的ArcGIS API技术、Objective-C语言以及用于管理空间和属性数据的SQLite数据库技术；应用层以强大的空间展示、数据编辑与分析功能，为规划业务提供了决策支持。

3.3 系统功能设计

系统功能主要包括基本地图功能、路线导航、资料管理、查询功能、规划管理，功能设计如图1所示。

3.4 数据组织设计

在系统中，数据库包括地理空间数据库与属性数据库，均支持多种数据源的读取，这些数据与系统功能实现有着直接的关系。数据组织结构如图2所示。

3.5 移动数据库设计

系统根据规划业务的不同及安全性的考虑，将规划编制、规划审批、重点项目等类别的业务数据制作成离线数据导入iOS设备中。

规划编制类：城市规划通常可分为总体规划、分区规划、控制性详细规划、修建性详细规划。系统以总体规划和控制性详细规划2种政务为例，可从宏观上浏览建设区域的总体规划、控制性详细规划地块的空间规划情况，并通过属性设置来查询建设用地的性质、建筑物密度、绿地率等信息。

规划审批类：按照规划审批一般流程，以“一书三证”为指导，可从宏观上浏览规划建设地块的空间分布情况，并通过属性设置来查询相关信息。

重点项目类：可从宏观上浏览重点实施项目的空间分布情况，并通过属性设置来查询项目编号、项目名称、建设单位、当前进度等相关信息。

4 系统功能实现

4.1 基本地图功能

用户可以对地图进行浏览、放大、缩小、平移等操作。系统还提供了鹰眼、距离与面积测量等功能，并支持天地图电子地图与影像的切换。基本地图功能支持对天地图瓦片地图、ArcGIS Server发布的地图、离线瓦片地图以及离线矢量地图进行浏览与基本操作。

ArcGIS API for iOS提供了标准WMTS类型的地图服务支持，但经过测试发现，利用这个接口访问天地图会出现偏差。产生偏差的根本原因是ArcGIS的WMTS接口中使用的DPI与天地图使用的DPI不一致。

图3 天地图部分元数据

OGC WMTS标准中规定，通过getcapatilities请求可以获得WMTS的元数据。图3是天地图2.0元数据的部分截图。元数据中包含不同级别的比例尺数据（图 3中红框内容）。在访问WMTS地图服务时，需要通过这些元数据计算出分辨率，公式如下：

OGC WMTS规定DPI采用90.71（即以0.028 mm作为一个像素的物理宽度），而天地图使用的DPI采用国家标准规定的96。由于ArcGIS WMTS接口实现均遵循OGC WMTS标准，导致ArcGIS通过WMTS接口访问天地图时，图片物理尺寸变大，使得地图看上去向右下方偏移。找出了偏移的原因，就可以有针对性地对ArcGIS接口进行扩展，实现对天地图的访问。当地图控件的范围改变时，能够获取当前范围的信息，那么只要把左上角和右下角之间的瓦片全部按顺序显示出来就行了。扩展前，需要了解天地图服务的一些参数，包括比例尺、分辨率、起始点、地图范围的具体数值，再通过扩展TileMapLayer（ArcGIS访问切片服务的基础类），就可以访问天地图了。

4.2 路线导航功能

用户可以通过系统查询到达目的地的最适合路线，支持公交导航与驾车导航，用户需要输入起始点、终点与导航方式。起始点可以通过网络点位、GPS定位、手动输入、地图点选获得，终点可以通过手动输入、地图点选得到，导航方式支持公交导航（提供少时间、少换乘、少步行、少坐地铁优先原则导航）、驾车导航（提供少走高速公路、少时间优先原则导航）。

4.3 资料管理功能

用户可以利用资料管理功能对城市规划管理在线同步资料库的数据（项目资料文档、合同文本、规划图纸、规划法律法规等内容）进行下载、浏览、编辑、删除等操作。系统的公文包管理功能支持用户对离线文档、图片、视频、统计报表等数据进行浏览，同样支持shp格式矢量地理空间数据的叠加显示功能和在线瓦片地图的下载功能。

4.4 查询功能

查询功能主要包括语音查询、属性查询和空间查询，系统支持模糊查询、由空间信息查询属性信息、由属性信息查询空间信息以及根据各种条件进行综合查询，查询结果在地图中高亮显示。

4.5 规划管理功能

规划管理模块是本系统的核心模块，其主要功能组成如下：

1）图层属性浏览与图层配置。用户可以浏览离线矢量地理空间数据的属性信息，并进行填充颜色、符号、线型、关联的附件资料等属性的配置。

2）现场拍照、标注。用户对于违法或可疑的地物点进行拍照取证，并将照片与相应的地物要素相关联，同时可以进行文字标注，点击地物要素进行查看或修改图片。

3）叠置分析。将同一比例尺、同一区域的两组或多组图形要素的数据文件进行叠置得到新的图形和新的属性统计数据。

4）专题分析。用户可以选择所需的专题数据进行统计分析，系统支持柱状或饼状统计图形式的显示并渲染到地图，生成相应的图例形成专题图，表现当前区域内的规划状况，便于进一步实施规划管理工作。专题分析功能如图4所示。

图4 专题分析功能界面

5 结 语

本文综合GIS、数据库、3G网络等技术，基于ArcGIS API for iOS实现了城市规划系统，为室外作业提供了一种可行模式。规划工作者可通过移动GIS设备图形化的浏览、查询、编辑、统计分析城市规划信息，及时有效地掌握规划项目的状况、指挥工作、汇报工作，进一步提升城市规划的工作质量与效率。本系统经过测试，表现出良好的稳定性与实用性，可以进行推广使用。

[1] 何龄修.移动GIS开发及在城市勘测中的应用[J].城市勘测,2012(1):16-19

[2] 徐锡珍. Mobile GIS技术在灾害数据采集中的应用[J].国际地震动态,2011(5):33-38

[3] 吴雨光,何琳.Mobile GIS在林火应急管理系统中的应用研究[J].林业调查规划,2010,35(3):15-19

[4] 邓仕虎,徐文卓.基于移动GIS的城乡规划监察执法信息系统[J].地理空间信息,2012,10(3):130-133

[5] 沈百玲. ArcGIS Server体系结构和开发简介[M].北京:ESRI中国（北京）有限公司,2004

[6] 贺俊伟,孟卫,周冬梅.移动GIS在城市规划中的应用[J].地理空间信息,2011,9(1):97-99

[7] 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

[8] 董春游,姜成志,赵福军.基于GIS城市规划智能管理信息系统研究[J].辽宁工程技术大学学报,2012,23(3):319-320

P208

B

1672-4623（2016）03-0080-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.03.025

张轩瑞，硕士，主要研究方向为地理信息系统的开发与应用。

2014-04-14。