论文摘要：基于跨平台的移动GIS，采用支持Widget技术和无线通信技术的Android系统和iOS系统手机开发一个实时的城市空气环境监测数据采集系统，该系统采用易于扩展的软件架构，实现城市空气环境监测信息数据整合收集和快速处理。

关键词：移动GIS；数据采集；空气环境监测；Widget

1 引言
　　3S 技术（GIS，GPS，RS）是城市空气环境监测核心技术，移动GIS是基于GPRS和使用GPS智能移动终端的GIS系统，是继桌面GIS和WebGIS后另一个热门的新技术[1]，它集成了GIS的功能，如地理信息收集，定位和分析功能，提高了数据采集效率，提供了更准确的空气环境监测信息服务。近年来，随着内置GPS定位模块的手机/平板电脑在日常生活中的广泛应用，以智能移动设备作为城市空气环境监测数据采集系统的硬件载体，具有较好的推广应用前景。国内外学者在此方面有一些有益的实践和探索，但所设计的应用系统往往是为特定地区、特定目的而设计的，存在着灵活性和扩展性方面的不足，往往不可以扩充新的功能和程序，并且忽略了同步图像（视频）相关的信息和状态，GIS地图数据，GPS数据，图像（视频）信息的属性信息也往往是有限的[2-5]。而且，收集各种空气环境监测信息数据和后续进程是复杂的。例如，在收集信息时需要携带不同的设备，其中包括GPS卫星定位设备，数字相机，笔记本电脑和现场信息传感器等，各种设备的数据接口没有统一，后期需要对数据格式进行匹配和转换。因此，迫切需要具有高度整合和易于扩展的空气环境监测数据采集系统，它可以捕捉环境监测点的GPS坐标、空气属性数据、图像信息等，并使用3G网络或GPRS网络实时发送到监测系统。本文基于跨平台的移动GIS，采用支持Widget技术和无线通信技术的Android系统和iOS系统手机用于开发一个实时的城市空气环境监测数据采集系统。面对城市空气环境监测数据采集任务的多样性和灵活性，以移动GIS集成各种专业信息测量工具，空气环境监测信息多传感器协同工作，实现空气环境监测多种信息的采集，是一种较经济实用的办法。

2 系统设计
　　2.1 系统的物理结构模型
　　移动GIS集成了嵌入式GIS技术，GPS定位技术，无线通信技术和其他技术。该系统通过内置GPS模块的移动终端取得GPS定位的信息数据；通过移动终端的内置摄像头拍摄图像和视频信息；通过各种传感器收集现场测量数据。空间位置信息和属性信息被记录在移动GIS系统，并自动转换为所属移动客户端的数据格式，以形成一个完整的数据集合，然后信息由移动客户端通过GPRS模式或USB连接上传到数据服务器和GIS服务器的桌面应用程序中进行处理，完成数据的采集和处理。系统的物理结构，如图1所示。
　　2.2 移动客户端软件模型的设计
　　为了使系统能够收集多种空气环境监测信息，我们设计移动客户端应用程序时使用widget的模式，根据不同空气环境监测信息的收集需要设计不同的模式，然后通过widget管理器来规划widget的顺序，以满足多个空气环境监测领域的应用需求。这些widget从逻辑上划分成相互各自独立，减少耦合，这样的设计不仅可以每个窗口widget集中在一个特定的信息采集功能，系统中有一个模块存在的问题不会影响其他模块，显著提高系统的可靠性。
　　所谓widget功能扩展的方法是通过主要程序加载widget组件实现，如果系统需要增加新的功能，你只要写一个新的widget组件，无需修改主要程序代码，也不需要重新编译程序，就可以实现动态的widget加载。这个软件体系结构模型，可实现无限的功能扩展。该系统可以把多个widget组件有机地结合起来到一个平台上，有效地开展工作。系统由三部分组成：应用程序框架，widget组件和子组件库。该系统有一个主框架和多个widget组件，每一个功能划分成相对独立的widget组件，这些widget组件都是执行一个统一的标准，从而可以变成无限扩展的应用系统。
　　2.3 WebService服务器的设计
　　为了适应移动客户端软件程序，使用Widget组件来作为设计模型。Web服务器和GIS服务器的设计采用了面向服务的架构（SOA），实现业务和功能的分离。这些服务是通过Web服务器封装，并使用Web服务描述语言（WSDL）来描述发布服务。通过Web服务器发布的服务将由通用描述、发现与集成服务（UDDI）进行服务注册。当客户请求服务时，Web服务器将通过简单对象访问协议（SOAP）执行服务[6]。
　　在Web服务器提供的Web服务包括采集点的坐标和照片的上载和查询服务，遥感图像块的下载服务和矢量地图数据的下载服务。地图数据发布符合OGC（开放地理信息系统联盟公司）规范的WFS地图服务。

3 系统实施
　　城市空气环境监测数据采集系统建成后，及时和有效的更新信息系统数据，是保持时效性的必要条件。为了解决空气环境监测资源系统数据更新周期的这个问题，避免GIS数据频繁更新，基于RIA（富互联网应用）技术开发了便携式空气环境监测信息采集系统。Flex SDK的最新移动开发版本和Flash Builder是针对移动设备中使用Adobe AIR实时运行时建立独立安装的应用程序。通过AIR， Flex可以充分利用整合AIR为每一个移动平台提供如硬件处理能力备份、菜单按钮和访问本地存储的服务。针对移动设备的AIR允许开发人员创建的应用程序可以以相同的方式部署在每个平台上，这意味着与AIR构建的应用程序可以发布到Android Market、iOS的App Store和黑莓App World。

4 结束语
　　在便携式智能手机GIS系统的基础上，采用易于扩展的软件架构，设计了空气环境检测数据采集系统，可以对于多种空气环境监测数据进行高度集成采集和快速处理。软件程序可以安装在智能手机或平板电脑上，更新的Web服务通过3G网络（GPRS共享服务和系统数据）获取WMS地图服务，可以收集在实地调查中现场空气环境监测点（POI）的名称，GPS位置坐标和通过共享服务接口直接传送到系统数据库中的现场照片。

参考文献
　　[1]朱俊，杨锋，李绍明.基于移动GIS的品种县域精确推广支持系统[J].发表于  种子，2010，4：117-121.
　　[2]余丽钰.移动GIS地质灾害信息采集系统的研究[J].发表于  地理空间信息，2012，10（2）：113-115.
　　[3]王云波，王岩，王永.移动GIS在林业数据采集系统的应用[J].发表于  吉林农业，2012，24（2）：150-151.
　　[4]卢涵宇，赵新.移动GIS在旅游景点定位实时查询中的应用研究[J].发表于  井冈山大学学报，2011，32（5）：66-69.
　　[5]陈江春，刘桔，谭建军.基于移动GIS的烟草农田信息采集系统设计与实现[J].发表于  广东农业科学，2009，11：184-187.
　　[6]郗亚东，高敬阳.基于SOA的应急数据交换系统设计与实现[J].发表于  计算机科学与技术，2010，20（11）：205-213.
　　作者简介：刘艺涛（1978-），男，研究生学历，讲师，研究方向：飞机机电设备。