0、 引言
目前，國內在基于 GIS 和 GPS 的農情信息定位采集系統的研究方面起步比較晚，大多數還處在手工采集階段。隨著無線通訊網絡技術和嵌入式技術的快速發展，移動 GIS 逐步得到廣泛的應用。但真正可以用來指導農業生產的基于移動 GIS 的高分辨率土壤肥力信息采集系統鮮有報道，主要是因為缺乏利于農戶地塊識別的高分辨率空間數據，以及為了保密等因素大比例尺的專業數據不適合在 Internet 網上發布所造成。為推動農業生產與管理并深化移動 GIS 在農業中應用與研究，設計與實現基于移動 GIS 的縣域高分辨率土壤肥力信息采集系統就顯得尤為重要。
本研究通過智能 Android 手機結合移動 GIS 技術和 GPS 技術，利用 UCMap 地圖配置程序配置好云南省建水縣的矢量地圖，建立了一個基于移動 GIS 平臺UCMap 的實用化的高分辨率土壤信息采集系統，彌補了國家在小區域范圍內缺乏便于農戶地塊識別的高分辨率土壤肥力信息的問題，對指導農業生產具有一定的意義。
1、 系統關鍵技術
1． 1 移動 GIS 技術
1． 1． 1 移動 GIS 特點
移動 GIS 具有移動終端的多樣性、實時交互性、移動性、位置信息依賴性及數據源分布式等特點。
1． 1． 2 移動 GIS 體系結構
移動 GIS 體系結構如圖 1 所示。其主要由移動終端和服務器端\\(邏輯上包括 3 個部分:Web 服務器、GIS 服務器和數據庫服務器\\) 承載于表示層、邏輯層和數據層。
表示層是移動終端的承載層，與用戶進行直接的交互。邏輯層作為移動終端和數據源的中間橋梁，包括 WAP 網關、Internet、WEB 服務器和 GIS 服務器等。
數據層主要由空間數據庫系統組成，數據服務器中存放的是空間數據和屬性數據，為移動 GIS 系統提供了數據來源。
移動終端主要通過 WAP 網關與 Internet 連接并調用 Web 服務器。Web 服務器用來接收各種信息的服務請求，然后調用 GIS 服務器和數據庫服務器來完成，再由 Web 服務器返回數據處理后的結果。
1． 2 移動 GIS 平臺 UCMap
1． 2． 1 UCMap 平臺的特點UCMap 平臺具有開放性、支持 OGC 標準、高擴展性、支持多數據源的疊加融合等特點。
1． 2． 2 UCMap 平臺的原理
UCMap 平臺是由多個模塊構成，在二次開發中常用到的模塊有 GridMap 模塊、Controls 模塊、Indexing 模塊、Geodatabase 模塊、MapLayer 模塊、Geometry 模塊、Display 模塊和 Util 模塊。UCMap 平臺常用模塊的結構圖如圖 2 所示。
其中，Controls 模塊可為前臺提供一個完整的控件，用來使用 UCMap 中電子地圖的引擎。GridMap 模塊是對電子地圖的一種抽象，包含地圖上每個對象跟外部的接口。MapLay 模塊可對每個圖層來進行定義與具體的實現。Geodatabase 模塊用來管理地圖上的要素。Indexing 模塊可對地圖空間進行索引，以便為地圖要素提供高效的訪問途徑。Util 模塊屬于工具類的集合，可提供不同類型的工具。Display 模塊用來實現地圖的自動標注、現實渲染和符號化。Geometry 模塊實現對地圖各要素幾何形狀來進行定義與具體實現，并支持 OGC 標準。
2、 系統實現
2． 1 應用程序開發環境的搭建
該開發環境是在 Windows XP 操作系統下，由“JDK + Eclipse + Android SDK + ADT”構建。其中:JDK\\(Java development kit\\)是 Java 的開發編譯環境，里面包含了 Java 工具和很多類庫;Eclipse 是一個開放源代碼的、基于 Java 的可擴展開發平臺;Android SDK\\(Software development kit\\)是由 Google 公司提供的 An-droid 專屬的軟件開發工具包，用戶可以使用 Java 語言來開發 Android 平臺上軟件應用，通過 SDK 提供的一些工具將其打包成 Android 平臺使用的 APK\\(AndroidPackage\\)文件，然后用 SDK 中的模擬器來模擬和測試軟件在 Android 平臺上運行情況和效果;ADT\\(Andrioddevelopment tools\\)是在集成的環境 Eclipse IDE 中構建Android 應用程序插件，可提高程序開發效率。
2． 2 移動端的實現
移動端是指安裝有 Android 操作系統的智能手機，移動端利用 Eclipse 首先在 PC 電腦上開發，待開發好后布署到 Android 智能手機上。移動端主要實現的功能模塊有:地圖瀏覽模塊、GPS 功能模塊、空間數據編輯模塊及信息查詢等。其功能結構圖如圖 3 所示。
2． 2． 1 地圖瀏覽
該模塊主要實現地圖的打開、關閉、平移和縮放等功能。
該系統通過調用 Android SDK 中的地圖服務類庫與 UCmap for Android SDK 中的 controls 模塊來實現地圖瀏覽功能。Android SDK 中的地圖服務類庫用到的類有 MapActivity 類、Overlay 類等。UCMap for AndroidSDK 中的 controls 模塊用到的類有 MapControl 類、MapView 類和 PanTool 類等。各個類彼此之間的調用關系如圖 4 所示。
其中，MapActivity 類是 Android 中管理地圖活動的一個基類，當使用地圖時可以從 MapActivity 類繼承一個新建的 Activity，在 Activity 中實現地圖的加載顯示。Overlay 類用以顯示矢量地圖中可繪制對象，可提供地圖的繪制服務。
Mapcontrol 類屬于地圖控制類，用來控制地圖和實現地圖的可視化;MapView 類必須和 MapActivity 配合使用，而且只能被 MapActivity 創建，用于顯示地圖的 View 組件;PanTool 類屬于移動地圖工具，可實現拖動地圖的效果，同時支持多點觸摸的縮放等操作。
2． 2． 2 GPS 功能模塊
GPS 功能模塊主要實現 GPS 定位功能。GPS 數據通過 UCMap 的 lbs 命令空間一個命為 GPS 類來獲得，然后由獲得的 GPS 數據來完成經緯度坐標定位。GPS 定位首先需要開啟智能 Android 手機的 GPS功能，然后接收到 GPS 數據，再將經緯度的坐標轉換為地圖上的坐標，最后在地圖上實現定位并且繪制GPS 點。GPS 定位流程圖如圖 5 所示。
2． 2． 3 土壤肥力信息編輯模塊
本模塊主要是地圖要素編輯功能。系統主要用到UCMap for Android SDK 中管理地圖要素的包 cn． cre-able． gridgis． geodatabase 與包中主要的幾個類。各個類彼此間的調用關系如圖 6 所示。
其中，FeatureClass 類屬于多個地圖要素集合，可獲得并設置地圖中要素的信息。FeatureInfo 類可提供地圖要素的信息包括圖層號、要素坐標的最大值最小值和要素的屬性數值等。DynamicFeatureClass 類可動態修改地圖上的要素，比如添加、清除地圖要素和新建地圖要素等。Feature 類屬于地圖中各要素的抽象，用來設置地圖中要素的信息。
3、 系統的測試與應用
系統以型號為 GT － N7000 三星手機作為系統測試的機型，對系統的精確性和實用性進行了初步測試和分析。測試結果表明:該系統界面操作簡單、設計合理、便于攜帶，并且數據誤差小，在初步應用中的精確性和穩定性較好;實現了在地圖上 GPS 定位，繪制GPS 點，完成了對土壤的有效氮、有效磷、有效鉀、pH值、有機質等土壤肥力信息的采集等功能。系統操作界面如圖 7 所示。
4、 結論
本文提出了一種“基于移動 GIS 的縣域高分辨土壤信息采集系統”設計方法，采用“JDK + Eclipse + An-droid SDK + ADT”的應用程序開發環境，使用云南建水縣的矢量地圖，在智能 Android 手機上研究開發了對云南省建水縣區域地區的土壤肥力信息的采集“基于移動 GIS 的縣域高分辨率土壤肥力信息采集系統”。該系統可將采集到的高分辨率土壤肥力信息以地圖的形式提供給農業生產管理人員，在指導農業生產方面發揮積極的作用。
1\\) 本文設計提出了“基于移動 GIS 的縣域高分辨率土壤肥力信息采集系統”，是一種使土壤肥力信息采集系統走向縣域基層的有效方法。
2\\) 該系統采用的開發環境具有開源、利于二次開發、支持 JAVA 語言等特點。
3\\) 該系統以手機作為采集土壤肥力信息的媒介，具有便攜性、易操作等優勢，解決了傳統手工采集的缺點。
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