基于安卓系统平台的校园LBS系统开发

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基于安卓系统平台的校园 LBS 系统开发

近年来，移动互联网技术飞速发展、Android 智能手机的日益普及，基于 Android 平台而开发

“ ” 的各种移动应用层出不穷。其中，被看作移动互联网领域的杀手级应用的 LBS 更是得到了前

所未有的发展。LBS 发展至今，人们更加需要在像学校、医院这样的小环境区域中获得准确

LBS 服务[1].提供 LBS 服务必须在确定用户位置的基础上，而这样的小环境区域往往包含室内

和室外两种不同的环境。

在室外，GPS 提供了非常精准的位置信息；但是卫星信号易受到建筑物的遮挡，在室内环境

下GPS 并不能提供高精度的定位，而 WiFi、ZigBee、蓝牙、红外、超声波、射频识别、超宽

带等无线定位技术快速发展，成为对 GPS 的有力补充。

因此本文以校园这个特殊职能的小环境区域为研究对象，基于 Android 平台设计和实现了一个

校园 LBS 系统：以 ArcGIS 系列软件制作的校园地图为背景；室外环境中通过接收 GPS 信号

进行定位；室内环境中在无需利用额外硬件设备的前提下，综合考虑无线信号覆盖范围、受室

内环境影响程度、定位精度要求等等，采用基于 WiFi 信号强度的位置指纹定位算法进行定

位。系统可为师生和来访者提供位置相关的信息服务。

1 系统设计

1. 1 系统需求分析

本系统所追求的理想结果是在室外环境中，地图服务功能能够让用户在终端设备上查看校园环

境地图，通过放大缩小、上下移动等操作全面熟悉校园环境。实时定位用户位置、查询从当前

位置前往目的地的最优路径并标记在校园环境地图上；在室内环境中，根据用户的选择显示相

应的室内环境地图。

定位时，将用户相对于室内环境的位置标记在室内环境地图上，并且能够获取该位置相应的服

务信息，例如，空教室信息、课程信息等等。

1. 2 系统总体设计

根据系统的需求分析，整个系统在逻辑上分为客户端、服务器端与数据库三层架构。系统结构

如图 1 所示。

（1 ）客户端：安装于Android 系统的智能手机上，完成核心功能与数据的前台显示，是与用

户进行交互的重要层。系统核心功能主要包括地图服务、室外 GPS 定位、校园路径指引、室

内WiFi 定位、课程信息查询、空教室查询。

（2 ）服务器端：运行于 PC 端，主要分为 GIS 服务器、Web 服务器和定位服务器。将

ArcGIS Desktop 软件创建的校园地图利用 ArcGIS Server 发布于Web 服务器，并实现管理和更

新。当 Web 服务器接收到客户端发来的地图操作请求时，通知GIS 服务器根据要求调用数据

库中的地图数据以及相应的地理处理工具来提供服务。定位服务器主要用于运行算法，当接收

到客户端发来的无线信号时，调用室内定位算法确定终端设备的位置，并将该位置的相关数据

发送至客户端。客户端与服务端之间利用无线网络进行数据传输，通过标准的 HTTP 协议进行

通信。

GIS 服务器：ArcGIS Server 10. 2Web 服务器：IIS 6. 0 （Internet Information Server6. 0）定位

服务器：Apache Tomcat 7. 0. 47 （3 ）数据库：负责向服务层提供数据支持。客户端使用

SQLite 和文件方式存储少量本地数据；定位服务器采用 Mysql 数据库存储室内定位中离线训

练阶段的位置指纹库[2]、空闲教室信息和课程信息。GIS 服务器采用 Geodatabase 地理数据库

存储校园地图的空间数据和属性数据。

2 校园地图系统设计

针对校园环境的地图系统的设计过程就是将校园地理信息矢量化为地图并完成发布和管理的过

程，由ArcGIS Desktop 软件来完成空间数据的采集、编辑、分析、更新等操作，ArcGIS Server

实现地图服务和网络分析服务发布，在 Android 平台上结合 ArcGIS for Android 插件访问自行

发布的地图，获取地图服务和网络分析服务。

2. 1 空间数据的采集

空间数据的采集是将纸质地图、遥感影像、外业观测数据、文本资料等不同来源的数据转换成

计算机可以接收与处理的数字形式[3 -4]. 本地图中，主要包括以下几种数据：（1 ）地图数

据，采用了由学校提供的校园平面地图。（2 ）影像地图，在 GoogleEarth 上利用 GEtScreen

软件截取校园卫星影像数据。（3 ）实测数据，由于设备有限，本地图直接通过 ArcGIS

Online、Google Map 等现有的地图软件测量比较获取地图点坐标、道路路线长度等数据。

2. 2 地理配准

采集的校园平面地图和卫星影像数据是不含任何地理数据信息的，要使用它就要进行配准以及

赋予它正确的地理数据。这里必须引入空间参考的概念。

空间参考包括X、Y、Z 值坐标系以及 X、Y、Z 和M 值的容差值和分辨率值，使用这些属

性，可以确定一个地物在地球上的位置。常用的坐标系统主要包括地理坐标系和投影坐标系。

本地图中选择地理坐标系 GCS_WGS_1984, 该坐标系就是移动平台 GPS 所采用的坐标系统，通

过GPS 获得的坐标信息都是按这个坐标系提供的经纬度。ArcGIS 中地理配准使用Geo-

referencing 工具条，一般要经过坐标系的选择、添加控制点、检查残差、校正及重采样等几个

步骤。

为减少误差带来的影响，控制点应当尽量选取卫星影像上容易分辨且比较精细特征点或者图像

边缘处的点。并且尽可能在区域当中均匀、满幅的选点。

影像特征变化较大的地区应该多选几个控制点。

2. 3 空间数据的编辑

完成地理配准之后，需要构建校园要素图，对校园内所需描述的要素以图层的形式表现出来，

这是一个矢量化的过程。根据系统的设计要求，将校园地图的空间数据分为 5 个图层，涉及点

要素、线要素和面要素3 种图层类型，完成对不同属性地物的矢量化。具体如表1 所示。

【1】

ArcGIS 中空间数据的编辑使用Editor 工具条，依次对各个图层的地物进行编辑。进行数据编

辑时需要注意各个数据元素之间的拓扑规则。

2. 4 空间数据的分析

ArcGIS 中使用网络分析功能模拟解决现实世界的多种网络问题。根据网络问题的不同类型，

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摘要：

基于安卓系统平台的校园LBS系统开发近年来，移动互联网技术飞速发展、Android智能手机的日益普及，基于Android平台而开发“”的各种移动应用层出不穷。其中，被看作移动互联网领域的杀手级应用的LBS更是得到了前所未有的发展。LBS发展至今，人们更加需要在像学校、医院这样的小环境区域中获得准确LBS服务[1].提供LBS服务必须在确定用户位置的基础上，而这样的小环境区域往往包含室内和室外两种不同的环境。在室外，GPS提供了非常精准的位置信息；但是卫星信号易受到建筑物的遮挡，在室内环境下GPS并不能提供高精度的定位，而WiFi、ZigBee、蓝牙、红外、超声波、射频识别、超宽带等无线定位技术...

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