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基于移動GIS平臺UCMap的高分辨率土壤信息采集系統(tǒng)設(shè)計,農(nóng)業(yè)工程論文當(dāng)前,國內(nèi)在基于GIS和GPS的農(nóng)情信息定位采集系統(tǒng)的研究方面起步比擬晚,大多數(shù)還處在手工采集階段。隨著無線通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展,移動GIS逐步得到廣泛的應(yīng)用。但真正能夠用來指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基于移動GIS的高分辨率土壤肥力信息采集系統(tǒng)鮮有報道,主要是由于缺乏利于農(nóng)戶地塊辨別的高分辨率空間數(shù)據(jù),以及為了保密等因素大比例尺的專業(yè)數(shù)據(jù)不合適在Internet網(wǎng)上發(fā)布所造成。為推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與管理并深化移動GIS在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用與研究,設(shè)計與實現(xiàn)基于移動GIS的縣域高分辨率土壤肥力信息采集系統(tǒng)就顯得尤為重要。本研究通過智能Android手機(jī)結(jié)合移動GIS技術(shù)和GPS技術(shù),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(tǒng),彌補(bǔ)了國家在小區(qū)域范圍內(nèi)缺乏便于農(nóng)戶地塊辨別的高分辨率土壤肥力信息的問題,對指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有一定的意義。1、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)1.1移動GIS技術(shù)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、位置信息依靠性及數(shù)據(jù)源分布式等特點。1.1.2移動GIS體系構(gòu)造移動GIS體系構(gòu)造如此圖1所示。其主要由移動終端和服務(wù)器端(邏輯上包括3個部分:Web服務(wù)器、GIS服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器)承載于表示層、邏輯層和數(shù)據(jù)層。表示層是移動終端的承載層,與用戶進(jìn)行直接的交互。邏輯層作為移動終端和數(shù)據(jù)源的中間橋梁,包括WAP網(wǎng)關(guān)、Internet、WEB服務(wù)器和GIS服務(wù)器等。數(shù)據(jù)層主要由空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成,數(shù)據(jù)服務(wù)器中存放的是空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),為移動GIS系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)來源。移動終端主要通過WAP網(wǎng)關(guān)與Internet連接并調(diào)用Web服務(wù)器。Web服務(wù)器用來接收各種信息的服務(wù)請求,然后調(diào)用GIS服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器來完成,再由Web服務(wù)器返回數(shù)據(jù)處理后的結(jié)果。1.2移動GIS平臺UCMap1.2.1UCMap平臺的特點UCMap平臺具有開放性、支持OGC標(biāo)準(zhǔn)、高擴(kuò)展性、支持多數(shù)據(jù)源的疊加融合等特點。1.2.2UCMap平臺的原理UCMap平臺是由多個模塊構(gòu)成,在二次開發(fā)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平臺常用模塊的構(gòu)造圖如此圖2所示。華而不實,Controls模塊可為前臺提供一個完好的控件,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(jìn)行定義與詳細(xì)的實現(xiàn)。Geodatabase模塊用來管理地圖上的要素。Indexing模塊可對地圖空間進(jìn)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(xiàn)地圖的自動標(biāo)注、現(xiàn)實渲染和符號化。Geometry模塊實現(xiàn)對地圖各要素幾何形狀來進(jìn)行定義與詳細(xì)實現(xiàn),并支持OGC標(biāo)準(zhǔn)。2、系統(tǒng)實現(xiàn)2.1應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境的搭建該開發(fā)環(huán)境是在WindowsXP操作系統(tǒng)下,由JDK+Eclipse+AndroidSDK+ADT構(gòu)建。華而不實:JDK(Javadevelopmentkit)是Java的開發(fā)編譯環(huán)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(kuò)展開發(fā)平臺;AndroidSDK(Softwaredevelopmentkit)是由Google公司提供的An-droid專屬的軟件開發(fā)工具包,用戶能夠使用Java語言來開發(fā)Android平臺上軟件應(yīng)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(Andrioddevelopmenttools)是在集成的環(huán)境EclipseIDE中構(gòu)建Android應(yīng)用程序插件,可提高程序開發(fā)效率。2.2移動端的實現(xiàn)移動端是指安裝有Android操作系統(tǒng)的智能手機(jī),移動端利用Eclipse首先在PC電腦上開發(fā),待開發(fā)好后布署到Android智能手機(jī)上。移動端主要實現(xiàn)的功能模塊有:地圖閱讀模塊、GPS功能模塊、空間數(shù)據(jù)編輯模塊及信息查詢等。其功能構(gòu)造圖如此圖3所示。2.2.1地圖閱讀該模塊主要實現(xiàn)地圖的打開、關(guān)閉、平移和縮放等功能。該系統(tǒng)通過調(diào)用AndroidSDK中的地圖服務(wù)類庫與UCmapforAndroidSDK中的controls模塊來實現(xiàn)地圖閱讀功能。AndroidSDK中的地圖服務(wù)類庫用到的類有MapActivity類、Overlay類等。UCMapforAndroidSDK中的controls模塊用到的類有MapControl類、MapView類和PanTool類等。各個類相互之間的調(diào)用關(guān)系如此圖4所示。華而不實,MapActivity類是Android中管理地圖活動的一個基類,當(dāng)使用地圖時能夠從MapActivity類繼承一個新建的Activity,在Activity中實現(xiàn)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(wù)。Mapcontrol類屬于地圖控制類,用來控制地圖和實現(xiàn)地圖的可視化;MapView類必須和MapActivity配合使用,而且只能被MapActivity開創(chuàng)建立,用于顯示地圖的View組件;PanTool類屬于移動地圖工具,可實現(xiàn)拖動地圖的效果,同時支持多點觸摸的縮放等操作。2.2.2GPS功能模塊GPS功能模塊主要實現(xiàn)GPS定位功能。GPS數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)來完成經(jīng)緯度坐標(biāo)定位。GPS定位首先需要開啟智能Android手機(jī)的GPS功能,然后接收到GPS數(shù)據(jù),再將經(jīng)緯度的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地圖上的坐標(biāo),最后在地圖上實現(xiàn)定位并且繪制GPS點。GPS定位流程圖如此圖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(tǒng)主要用到UCMapforAndroidSDK中管理地圖要素的包cn.cre-able.gridgis.geodatabase與包中主要的幾個類。各個類相互間的調(diào)用關(guān)系如此圖6所示。華而不實,F(xiàn)eatureClass類屬于多個地圖要素集合,可獲得并設(shè)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(biāo)的最大值最小值和要素的屬性數(shù)值等。DynamicFeatureClass類可動態(tài)修改地圖上的要素,比方添加、去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(shè)置地圖中要素的信息。3、系統(tǒng)的測試與應(yīng)用系統(tǒng)以型號為GT-N7000三星手機(jī)作為系統(tǒng)測試的機(jī)型,對系統(tǒng)的精到準(zhǔn)確性和實用性進(jìn)行了初步測試和分析。測試結(jié)果表示清楚:該系統(tǒng)界面操作簡單、設(shè)計合理、便于攜帶,并且數(shù)據(jù)誤差小,在初步應(yīng)用中的精到準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性較好;實現(xiàn)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(jī)質(zhì)等土壤肥力信息的采集等功能。系統(tǒng)操作界面如此圖7所示。4、結(jié)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(tǒng)設(shè)計方式方法,采用JDK+Eclipse+An-droidSDK+ADT的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境,使用云南建水縣的矢量地圖,在智能Android手機(jī)上研究開發(fā)了對云南省建水縣區(qū)域地區(qū)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(tǒng)。該系統(tǒng)可將采集到的高分辨率土壤肥力信息以地圖的形式提供應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理人員,在指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面發(fā)揮積極的作用。1)本文設(shè)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(tǒng),是一種使土壤肥力信息采集系統(tǒng)走向縣域基層的有效方式方法。2)該系統(tǒng)采用的開發(fā)環(huán)境具有開源、利于二次開發(fā)、支持JAVA語言等特點。3)該系統(tǒng)以手機(jī)作為采集土壤肥力信息的媒介,具有便攜性、易操作等優(yōu)勢,解決了傳統(tǒng)手工采集的缺點。以下為參考文獻(xiàn):[1]劉向峰,孟志軍,陳競平,等.作物病蟲害信息采集與遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機(jī)工程與設(shè)計,2018,32(7):2361-2364.[2]張潔.基于移動GIS的退耕還林作業(yè)設(shè)計與核查系統(tǒng)[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2020.[3]張媛.移動GIS在土地利用調(diào)查中的開發(fā)與研究[D].烏魯木齊:新疆大學(xué),2020.[4]趙小廠.基于移動GIS和GPRS技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究[D].上海:華東師范大學(xué),2018.[5]孟衛(wèi).基于移動GIS的城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