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- 1、什么是移动端app开发技术
- 2、公路勘察设计外业调查数字化作业系统的研究与开发
1、什么是移动端app开发技术
移动开发也称为手机开发，或叫做移动互联网开发，是指以手机、PDA、UMPC等便携终端为基础，进行相应的开发工作，由于这些随身设备基本都采用无线上网的方式，因此，业内也称作为无线开发。
2、公路勘察设计外业调查数字化作业系统的研究与开发
关键词：公路工程外业调查;数字化;移动GIS;内外业一体化;
基金：四川省公路规划勘察设计研究院有限公司科技研究开发项目，项目编号2020-YL-07;
勘察设计是公路工程建设的前提和基础，是工程建设的灵魂。公路工程各阶段勘察设计工作主要包括外业勘察和内业设计两方面的内容，其中外业勘察工作又分为勘测、勘察与调查。勘测主要是指控制测量、地形图测绘、路线测量等基础测绘工作；勘察主要是指地质勘察工作；调查主要是指根据既定路线方案，沿线进行路线、路基、路面、地质、桥涵、隧道、沿线设施、临时工程、工程经济等外业专业调查，为内业设计收集基础数据和资料[1,2]。
硬件设备(电子手簿)和移动GIS技术的迅速发展，为野外数字化作业提供了有力保证，使得野外数字调查成为了可能。目前，国内公路勘察设计行业中，勘测和勘察外业数据采集自动化程度已经很高，尤其是勘测外业作业，已基本实现数字化、自动化[3,4,5,6,7,8,9];而外业调查工作的数字化程度还不高，曾珍等对公路工程勘测设计外业调查作业进行过信息化研究[10],其余相关研究还甚少。
除了高质量的测绘和地勘数据，公路工程各专业调查资料也是进行公路设计的基础资料和主要依据，也关系到整个项目的设计质量。公路工程各专业调查的生产业务主要在野外，如何为目前存在诸多弊端的传统纸质调查寻求替代方法、提高整个过程的作业效率，对外业调查工作进行有效的资料管理和质量控制，从业务和管理上实现外业调查数字化、智能化作业是公路工程勘察设计工作中有必要解决的问题。
因此，本文基于移动端(移动手簿、平板电脑、手机等)研究并开发了公路工程勘察设计外业调查数字化作业系统进行野外电子手图勾绘、电子勘测记录簿记录等外业调查工作，全程实现无纸化作业，将移动GIS与公路工程野外调查工作有机结合，以提高工作效率。
1 系统设计
1.1系统总体设计
基于公路勘察设计外业调查的环境特点与行业需求，系统需要实现多客户端的协同作业，实时提交调查数据到GIS服务器，快速、高效地完成各专业调查数据的采集与更新工作，进而实现勘察设计生产流程的内外业一体化。鉴于C/S架构功能强大、运行效率高、支持离线工作等特点[11],系统采用C/S体系架构，逻辑结构分为基础层、数据层、业务层、应用层四部分，见图1所示。
图1 公路工程外业调查数字化作业系统总体架构
(1)基础层主要包括支撑系统运行的硬件设备、操作系统与应用软件，其中：硬件设备包括移动平板、数据库服务器、GIS服务器、网络设施等；操作系统包括Android、Windows、Linux等；应用软件包括AutoCAD、纬地道路设计软件等。
(2)数据层的数据库是支撑整个系统运行的基础，数据库的设计要兼顾复杂的外业环境，要能够实现移动端的离、在线一体化，整个作业流程的内、外业一体化。因此数据库采用混合架构设计：系统中的移动端关系型数据库采用Sqlite数据库、移动端空间数据库采用Sqlite数据库+SpatiaLite空间数据引擎，服务端关系型数据库采用PostgreSQL数据库、服务端空间数据库采用PostgreSQL数据库+PostGIS空间数据引擎。
(3)业务层形成模块化的工程组织架构。其中用户管理、数据采集(主要包括电子手图勾绘和电子记录簿记录)模块属于移动端；数据存储模块属于服务端；数据处理、调查表管理等属于内业PC端。移动端主要使用java语言，利用Osmdroid地图引擎开发完成；服务端主要使用Java语言，利用Spring boot框架开发完成；PC端又分为基于AutoCAD.net API二次开发的AutoCAD插件和采用Html+Javascript+CSS技术、利用Openlayer框架开发完成的网页端。
(4)应用层是系统功能的直接体现，为用户提供简洁美观的操作界面，负责人机交互与数据采集、展示、管理等。
1.2系统功能模块设计
根据公路工程外业调查工作实际需要和系统总体设计，将系统划分为用户管理、数据采集、数据管理、数据处理、辅助功能5大功能模块。用户管理模块包括用户注册和登录、权限管理等功能；数据采集模块包括手图勾绘、调查记录表填写、属性录入等；数据管理模块包括数据的查询、修改、删除、日志管理等功能；数据处理模块包括调查手图和记录表生成、数据上传和下载、数据转换等功能；辅助功能模块包括拍照、录音、GNSS定位、轨迹记录、路线纵、横断面显示、距离和面积量测等功能，见图2所示。
图2 系统功能模块结构
2 系统开发与实现
2.1开发基础
本系统使用Android Studio作为集成开发环境，应用Android原生开发技术，基于OSMDroid地图引擎，选用OSMDroid+Spatialite+SQLite等开源组件进行移动端APP开发。系统总体技术流程见图3所示。
图3 系统总体技术流程
2.2关键技术
2.2.1多源数据集成
通过对栅格数据、矢量数据切片、存储和访问进行研究，对不同图层及不同缩放层级数据进行分库分表存储，实现多源数据的统一管理；采用Sqlite数据进行切片数据的存储，实现多线程、快捷、稳定的访问，根据表名称来唯一标识缩放层级，减少列数据的存储；根据切片行号和切片列号建立索引，实现切片数据的快速查询。本系统可以接入WMS、WFS接口服务数据以及各种矢量数据(主要是各种公路设计数据)、栅格数据(DOM等基础地图数据),实现多源数据集成，并在此基础上进行电子调查手图勾绘工作。
2.2.2线性参考
在公路工程中，所有工作都是围绕线状道路展开，所有的位置都是以桩号来进行定位，如K10+500。因此，本系统采用了一种基于线性参考的公路测绘数据标准化集成处理及索引服务方法，基于里程桩号、偏距等公路线性特征要素，自动完成调查点位与现实世界空间位置相互转换，实现外业调查数据的有序化、规范化管理。符合公路工程勘察设计过程中工作人员的作业习惯。
2.2.3栅格、矢量数据切片
通过切片方式进行数据的加载可以实现大范围、海量数据的流畅加载展示。很多软件都支持对正射影像的切片，但是所得结果为一系列的图片，大量的碎片文件不利于数据的复制与移动，因而需要将切片数据存储进数据库中以便于数据的应用。为此编写了辅助软件切片数据处理，软件一键式运行，新建数据库、新建表，根据每张切片的缩放层级、行号、列号以及影像信息，自动将所有切片存储到对应表中得到Sqlite格式切片数据库。通过切片数据库方式进行切片数据的存储，可以很快完成每个移动设备的数据导入。
2.2.4公路勘测调查记录簿数字化
设计一种适合公路工程外业调查及数据成果规整的作业方法：依据通用公路勘测调查记录薄[1,2],内置公路工程外业调查标准化电子表单，通过语音识别、常用语提示、专业术语和符号库预制等技术手段，辅助各专业调查记录簿快速完成。
2.2.5内外业一体化
研发了一种内、外业联动的一体化公路工程勘测调查作业模式：移动端(公路工程外业调查智能化作业系统)以高分辨数字正射影像、大比例尺地形图、路线平面图/总体图等各类专题图为调查底图，采用数字化、信息化的手段辅助设计人员开展野外调查工作；PC端基于测绘地理信息云平台进行数据集成管理，实现各专业外业调查数据成果共享利用，从而形成内外业一体化协同作业的工作模式，提升了整体工作效率。
2.3功能实现
2.3.1数据采集模块
数据采集在移动端实现，主要包括各专业手图勾绘(地理数据的空间数据与属性信息采集和编辑)和勘测调查记录薄记录工作。
(1)手图勾绘：
包括对点、线、面等要素类型数据的采集，通过继承OnTouchListener接口，重写OnTouch方法，根据Event.getAction判断触摸事件类型实现几何要素的绘制，然后录入属性信息，完成地理数据的采集。地理数据编辑包括对已采集要素的的增、删、改操作，通过重写OnTouch方法实现对要素的编辑。数据采集过程中可以通过拍照、录音、截屏等多种手段辅助进行外业调查数据采集。手图勾绘界面如图4所示。
图4 手图勾绘界面示例
(2)勘测调查记录薄填写：
根据交通部发布的《公路勘测细则》(JTG/T C10-2007)附录B提供的公路各专业勘测调查记录薄[2],项目组在此基础上结合实际情况研制了一整套公路外业调查记录体系。记录薄中明确规定了外业调查过程中必填项及注意事项，调查人员根据实际情况绘制草图、填写表格。如图5为大中桥梁调查表界面，可使用调查表模板、常用术语、语音识别等辅助手段进行调查表填写。电子化的调查记录薄可以对调查人员进行提醒和引导，有利于提高整体记录质量。
图5 调查表记录界面示例
2.3.2数据管理模块
数据管理模块主要实现数据的查询、修改、删除、日志管理等功能。为了避免数据造假和不规范的修改，方便对工作历史记录进行回查，用户对数据的所有修改操作均被强制记录日志，且所有日志信息均为只读、无法修改或删除。记录内容包括用户修改的时间、地点、操作类型、原始内容及修改后的最新内容等信息。
2.3.3数据处理模块
数据处理模块主要实现调查手图和记录表生成、数据上传和下载、数据转换等功能。外业调查完成的各项工程文件可通过拷贝的方式下载，也可通过FTP协议进行实时远程回传至内业数据服务器，数据传输过程中使用Token机制进行用户身份认证。在PC终端，各专业设计人员可使用自己的授权账户和密码访问文件，实现内外业一体化作业，提高工作效率。
2.3.4辅助功能模块
辅助功能模块主要包括拍照、录音、GNSS定位、轨迹记录、路线纵/横断面查询及显示、距离和面积量测、指北针等工具，为实际作业提供了操作便利。
(1)拍照、录音。
通过Android SDK调用系统相机实现拍照功能、调用MediaRecorder类实现录音功能、调用虚拟显示器VirtualDisplay类实现频幕截屏功能。
(2)GNSS定位、轨迹记录。
利用Android设备自带的GNSS硬件以及调用Android SDK中GNSS接口实现GNSS定位功能。利用GNSS定位功能，实现外业调查轨迹自动记录。在轨迹记录过程中，根据时间间隔和两点之间的平面距离相结合来进行轨迹的记录。
(3)路线纵/横断面查询及显示。
移动端调查APP系统每个工程项目均可根据对应路线的平、纵设计资料生成路线平纵数据，外业调查作业过程中，结合DEM等模型数据可随时进行纵、横断面的切取和显示，方便设计人员外业现场进行路线或构造物的判断和设计。
(4)量测分析。
量测工具分为距离量测和面积量测两类。面积量测的本质是计算多边形的面积，确定了多边形各定点坐标，多边形面积也就可以计算得出；距离量测本质是计算两点间的几何距离，确定两点坐标自然也就得到了两点间距离。将各点的地理坐标投影到高斯平面直角坐标系是量测分析的基本前提，选取当前量测区域所在合适的高斯投影带，进行高斯正算投影，得到各点的投影坐标，最后得到量测结果。
(5)指北针。
在地图显示界面添加指北针，根据地图旋转角度来实时调整指北针的旋转角度，实现指北针指示的北方向与地图北方向同步。通过单击指北针，实现地图数据的自动复位即地图方向为“上北下南，左西右东”。
3 系统应用
本系统已在G5京昆高速广元至绵阳段(四川境)扩容项目、G318线原路升级改造川藏铁路配套公路保障工程项目、G4218线康定至新都桥段高速公路初步设计等多项公路勘察设计外业调查工作中进行了试用。路线、路基、地质、桥涵、隧道等各专业调查小组使用本系统对沿线进行了外业勘测调查工作，获取了完整详细的外业调查资料，自动生成一系列外业调查图表，现场使用情况如图6所示。
图6 系统应用现场
通过整合数字线划图、数字正射影像、路线总体图、路线平面图等多源数据，为公路设计人员外业调查工作提供了丰富的参考资料；丰富的辅助工具，提高了手图勾绘和调查表记录的便捷性和效率；离/在线一体化设计，使得系统既能独立运行，又能与服务端通信，进行数据的上传与下载，尽可能使得内业设计与外业调查工作同步，实现一体化作业。本文研发的公路工程外业调查系统在实际项目中得到了有效验证，大量减少外业资料内业整理的时间，其便捷性、高效性、智能化得到了调查人员的充分肯定，超出了预期效果。
本系统不仅可用于公路工程勘察设计各阶段外业调查作业，还可用于外业踏勘、地质灾害外业核查、地形图外业调绘等应用场景。
4 结语
随着科技的进步，数字化、智能化作业代替传统作业模式是必然趋势。本文根据公路勘察设计外业调查工作的特点，采用移动GIS技术设计并实现了基于Android移动设备的离/在线一体化公路工程外业调查系统，可以直接勾绘并生产矢量电子手图、电子调查记录薄、现场照片根据桩号和空间位置记录和存储，各环节无需再额外花费大量时间进行内业整理加工，有效解决了传统公路勘察设计外业调查作业过程中图纸携带使用不便、调查资料内业整理耗时长、调查数据校审环节滞后、调查数据不规范不统一等诸多问题，大幅提高了工作效率。同时，该系统移动端跟服务端、PC端相结合，可实现内外业一体化作业模式，推动公路工程各专业调查数据共享与协同作业，推动了公路勘察设计外业调查工作信息化、数字化的转变，具有广阔的应用和发展前景。
参考文献
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本文关键词：移动应用开发技术是什么，移动app前端开发，什么叫移动端开发，移动端开发需要什么技术，移动端软件开发是什么。这就是关于《什么是移动端app开发技术，什么叫移动端开发（公路勘察设计外业调查数字化作业系统的研究与开发）》的所有内容，希望对您能有所帮助！
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