移动三维景观地图系统设计与实现

来源: www.sblunwen.com 作者:lgg 发布时间:2015-03-09 13:36 论文字数:38690字
论文编号: sb2015030414582911919 论文地区:中国 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文 论文价格: 150
本文是信息系统论文,本文完成了一个软件研发项目所要经历的全部过程,从需求分析到系统设计,最后完成代码的编写。从而对软件设计的思想具备了初步的了解,同时也掌握了一些新的设计

1 绪 论


1.1 研究背景和意义
随着智能手机与 3G 网络的使用与普及,移动终端不再仅仅是通讯网络的终端,同时也成为了互联网的终端。[2]近几年来,移动终端的应用软件和服务已经有了迅速的发展,尤其以地图应用最为明显。根据 2013 年《中国移动互联网发展状况报告》中所述,随着国内经济的发展,普通大众对于交通状况、出行线路和本地生活服务的需求不断增加,手机地图发展迅猛,逐渐从单一的导航、线路查询向移动位置生活服务平台发展,在方便用户出行的同时,也满足了多样化的生活信息服务需求,从而吸引了更多用户。目前,手机地图在我国手机网民中的渗透率达 35.4%,已具备较大的市场规模。[3]由此可见,手机地图的确是能给大众带来很多便捷,提供多样化的服务。目前市场上充斥着各种各样的手机地图软件,他们的功能都大同小异。但是针对不同的群体,不同的生活环境,他们所需要的服务也是不尽相同的。这就是为什么现在有更多的私人定制的服务出现。在中国海洋大学这个大环境下,为广大师生量身定制一款专属地图服务软件,将会为大家带来更多便利。高校作为一个特殊的环境,每年都面临迎来送往的场景。以中国海洋大学为例,学校目前占地 3000 多亩,分布于崂山、鱼山和浮山三个校区,拥有 200 多栋建筑和几千个办公室,近百个院系和行政管理单位。因校区分散,管理部门众多,给教师、学生学习、办公带来了极大的不便。偌大的校园,近百个院系,不同的行政管理部门以及数以千计的教师办公室,都让所有同学都无所适从。随着学校规模不断扩大,校园面积大幅增加,楼宇和建筑也不断增多,相应的一些本地生活的必备设施也在增加。为了让老师和同学通过最简单直接的方式更快地了解校园,方便在校园中的学习和生活,提出了这个基于海大校园的移动三维景观地图系统。通过研发虚拟现实、多维地理信息系统等先进技术的结合应用,开发海大校园移动三维景观地图系统,以便使用者或管理者直观快速地了解到三校区各建筑的区域位置、院系和行政部门的空间分布和校园的景观布局等有效信息。
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1.2 应用现状和发展趋势
移动三维景观地图具有三维景观系统的特点,是一个能够对区域内空间对象进行真三维描述和分析的 GIS 系统,是一个可视现实和虚拟现实集成的系统。广泛应用于城市规划、住宅小区综合管理、市政管理、公共交通、环境保护、资源调查、区域开发规划、旅游等多种领域。近年来, 随着数字地理信息系统(Cyber GIS)的提出和发展,包括数字城市、数字地球和数字海洋等,作为数字地理信息系统基础的数字景观模型在城市规划、设施管理、旅游应用等方面的优势为人们所关注。[5]另一方面, 随着移动设备的普及和快速发展, 为人们了解现实中的三维世界提供了很大的方便和可能性。[6]手机地图软件开发经历了几年的发展,用户的需求层出不穷,及时响应市场需求变化十分重要。在这个需求的背景下诞生了为手机软件跨平台开发的中间件。[7]目前运用比较广泛,同时效果也很好的一种跨平台方案就是使用动态脚本进行服务器编写,在客户端进行展示和交互。如果不是开发游戏等直接操作硬件底层的应用,使用跨平台方案是十分直接有效的途径。对于本文涉及的移动三维地图的发展时间并不长,但是随着新的客户端——移动客户端的普及也展现出了良好的发展前景。
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2 系统需求分析


2.1 移动三维地图应用需求
二维电子地图作为一种广泛应用的信息传输工具,在实际应用中较好地发挥了地图的本质功能,即传输自然地理信息。但它不能直观地表达出地面上所有的地理事物。[10]也就是说二维地图容易表达,但是缺乏直观性,对于一些普通人来说,是不太容易从二维平面地图上获取大量信息的。随着计算机技术、3S 技术及 4D 产品的发展和完善,尤其是计算机图形和图像技术的进步,利用计算机来制作三维地图已日渐成熟。目前一些商用地理信息系统中,已加入了三维 GIS 模块。利用高精度的 4D 产品延伸制作而成的三维景观地图,是地图发展过程中一种全新的地图模式,逐渐被广大用户所理解和接受。[11]所以如今的大部分地图软件不仅仅有 2D 平面图,卫星图等模式,甚至还有 3D俯视图,不过大部分的俯视图都只是改变了视角倾斜度,其本质仍旧是 2D 图。很多地图软件也在着力于 3D 地图的开发和研究,为了实现立体真实的效果,对建筑进行 3D 建模是目前普遍的一种做法。PC 端在 3D 地图的研究和开发上已经取得了突破性的进展。但是对于移动端来说,本身具备的资源有限,比如屏幕大小有限,内存不足,再加上网络环境不稳定,所以 3D 地图虽然很多优点,但是在移动用户端也受到了很多限制。因此,针对目前的现状需要设计出一款综合 2D 地图和 3D 地图优点的景观地图系统,另外需结合智能手机触摸屏的特点,并且在用户操作体验上加以改进。传统三维地图在移动客户端存在着加载模型慢、显示速度慢、占用内存大等问题。[12]为了解决这些问题,系统采用 Openlayers 搭建三维景观地图模型框架。
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2.2 用户需求分析
系统的用户可以分为两类:普通用户和管理员用户,根据他们对系统不同的使用,其各自的需求如下:A. 普通用户在学校这个面积有限但是系统庞大而复杂的环境中,用户平常会在地图中搜索学校中他们需要去到的或者他们不熟悉的地理名词,如:行远楼,图书馆等等。这些词汇都具有地区特征,而且适用地图来满足用户的地图需求。相对于地图来说,传统的文字描述方式是不能够直接满足用户需求的。一般用户会有以下几种需求:1 精确查询:查询某一特定建筑或地点的精确POI 点、道路、门牌号等信息,需要在搜索功能中提供详尽的信息;2 广泛需求:这类需求所在不是惟一的,学校内有多个地点,如食堂、体育场等。另外学校的用户也越来越关注身旁的一些日常生活信息,如:周边餐饮、公交班车点等等。3 路线查询:由于学校是步行就可以到达所有地方的,路线规划功能在本系统中略显冗余。由此可见一个真正实用的地图产品应当接近用户的生活,并且及时地反映出人们四周的转变,以更好地满足人们的日常需求。
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3 开发模式与关键技术 ....9
3.1 系统开发模式.........9
3.2 关键技术介绍.......10
3.2.1 移动景观地图的瓦片渲染发布技术........10
3.2.2 基于 HTML5 和 jQuery Mobile 的跨平台前端浏览技术.......11
3.2.3 多点地图触控操作技术....12
3.2.4 其他相关技术介绍......12
4 系统设计与实现 .... 14
4.1 总体设计........14
4.2 数据库设计....17
4.3 移动用户界面设计....19
4.4 功能模块设计与实现......23
4.5 软件测试........41
4.5.1 单元测试.....41
4.5.2 集成测试.....43
5 结束语 ......... 45
5.1 总结.....45
5.2 进一步工作.....45


4 系统设计与实现


4.1 总体设计
B/S(Browser/Server)结构就是浏览器和服务器结构。这种结构式随着 Internet技术的兴起和发展,对 C/S 结构的一种变化或者改进的结构。[21]B/S 结构的出现简化了移动客户端载荷,减轻了系统维护与升级的成本和工作量,降低了用户的总体成本。B/S 结构能够使不同的用户在不同的地点,以不同的接入方式(如局域网,广域网,无线网络等)访问和操作共同的数据库,同时也能够有效地保护数据平台和管理访问权限,服务器数据库也很安全。[22]其不足在于数据的储存管理功能较为透明。[23]由于本系统在移动端使用,需要用户在任何手机系统环境下都能访问本系统,目前 B/S 架构的生命力,可扩展性,更加容易进行数据管理,更高的安全性等特点对于本系统而言,是最为适合的架构。图 4-1 展示了系统的架构。系统前端则采用 jQuery Mobile 和 HTML5 构建 UI 和逻辑。在现有的 PC 端海大校园三维景观地图系统的基础上,针对移动用户,以及移动端的各项特点,对地图进行重新构建并简化功能,产生更好的用户体验。具体来说就是用Openlayers 构建海大校园景观地图的基础地图部分,包括鱼山、浮山和崂山三大校区,并且在相应的坐标上添加院系、办公楼、教学楼、宿舍等等建筑或道路信息。另外使用 jQuery Mobile 和 HTML5 实现能够用于各个系统的触摸屏的浏览和查询等功能,并结合 ext 以及 javascript 库构建出简约美观的用户界面。最终形成一个界面友好,功能实用的移动服务系统。对于研发者来说其优势在于:1. 避免应用商店复杂且长时间的审批过程,大大提高研发效率;2.支持跨平台和跨设备开发,减少工作量。


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总结


本篇论文基于海洋信息技术实验室的网络校园三维景观地图研发基础完成的主要工作和成果如下:研究了三维地图系统在移动客户端的现状与发展趋势;分析了当前校园用户的需求与系统应用的可行性;设计了移动端三维景观地图系统的框架、功能以及界面;利用 Openlayers 和 JavaScript 搭建了地图框架;利用 jQuery mobile 完成了移动端交互方式的实现;  在多个移动客户端对系统进行全方面的测试,最终完成系统研发。本系统目前的基本功能已经完善,用户可以直接在手机上使用,方便浏览校园,了解周边环境。并且由于其设计的开放性,使得本系统具有很好的跨平台性和扩展性。
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参考文献(略)


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