WinCE下基于ArcGIS Mobile實現(xiàn)的嵌入式地圖

很多場合的嵌入式應(yīng)用，需要涉及地圖操作。目前嵌入式GIS產(chǎn)品國外主要有ESRI和MapInfo，國內(nèi)主要有超圖、靈圖等[1]。
　本文介紹在某基于WinCE 6.0操作系統(tǒng)的車載信息終端上嵌入式地圖的實現(xiàn)方法。主要的目標(biāo)功能如下：能夠?qū)崿F(xiàn)基本的地圖操作，例如放大、縮小、漫游、分圖層顯示；用戶圖層的繪制，例如在地圖上疊加軍標(biāo)、繪制符號等；能夠接收GPS坐標(biāo)、繪制本車或它車的地理位置。
本文的開發(fā)環(huán)境使用VS 2005、ArcGIS Server v9.3，編程語言使用C#，目標(biāo)操作系統(tǒng)為WinCE 6.0。
1 ArcGIS Mobile開發(fā)環(huán)境
　ArcGIS Server是ESRI公司推出的專業(yè)的GIS應(yīng)用整合套裝軟件，其主要目標(biāo)是提供地理信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，在大型GIS系統(tǒng)與終端設(shè)備間提供無縫的信息交換與服務(wù)。為了支持PDA、智能手機之類的手持設(shè)備，按照任務(wù)的復(fù)雜程度，ArcGIS為移動GIS提供了三種解決方案：ArcGIS Mobile、ArcPad以及ArcGIS Engine[2]。本文介紹依托ArcGIS Mobile開發(fā)的嵌入式應(yīng)用。此外，還利用ArcMap和ArcCatalog這兩個工具進行地圖制作和地圖發(fā)布，而且這兩個工具也都包含在ArcGIS Server套裝中。
　ArcGIS Mobile的基本功能包括：瀏覽空間數(shù)據(jù)，捕捉、標(biāo)注GPS位置，創(chuàng)建或更新點、線、面等要素，通過ADO.Net編輯表格數(shù)據(jù)，自動從GIS服務(wù)器同步更新數(shù)據(jù)等[3]。
基于ArcGIS Mobile開發(fā)移動應(yīng)用的基本步驟是：首先使用ArcMap編輯地圖；然后使用ArcCatalog或者ArcGIS Server Manager發(fā)布地圖；使用Visual Studio 2005以及ArcGIS Mobile SDK開發(fā)應(yīng)用程序；最后將數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序部署到目標(biāo)設(shè)備[4]。
2 地圖數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備
　ArcGIS Mobile開發(fā)的應(yīng)用，不僅支持在線應(yīng)用，同時也支持離線應(yīng)用。在應(yīng)用程序有可用的網(wǎng)絡(luò)使用時，ArcGIS Mobile可以在線同步更新數(shù)據(jù)，并下載到本地設(shè)備上作為緩存；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不可用時，ArcGIS Mobile可以使用緩存數(shù)據(jù)。
　本文描述的終端設(shè)備不需要考慮地圖編輯功能，也不需要從地圖服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)，所以在應(yīng)用部署時，應(yīng)預(yù)先生成緩存再直接部署到目標(biāo)設(shè)備上與應(yīng)用程序一起發(fā)布。
ArcToolbox為Mobile應(yīng)用提供了兩個工具，其中Generate Mobile Service Cache用來生成Mobile地圖服務(wù)的緩存。需要注意的是，為了支持移動應(yīng)用，在發(fā)布服務(wù)時，應(yīng)選中“Mobile Data Access”。如果用戶不需要修改地圖數(shù)據(jù)，還可以創(chuàng)建Basemap，對地圖數(shù)據(jù)進行高度壓縮，使之在移動設(shè)備上的性能更加優(yōu)化[5]。
3 應(yīng)用程序開發(fā)
　在Visual Studio 2005下提供了智能設(shè)備應(yīng)用程序開發(fā)向?qū)?，可以按照向?qū)нM行應(yīng)用程序的開發(fā)。為了使用ArcGIS Mobile提供的類，應(yīng)當(dāng)引用相應(yīng)的命名空間。
3.1 在應(yīng)用程序中加入Map控件
　在工具箱的“ArcGIS Mobile Controls”選項卡中提供了與Mobile開發(fā)的各種控件，其中Map控件提供了對地圖內(nèi)容進行管理和控制的功能。當(dāng)給窗體添加了一個Map對象時，Map控件會自動綁定一個MobileService對象。在ArcGIS Mobile中，地圖內(nèi)容通過MobileService控件獲得并發(fā)送，Map主要負(fù)責(zé)地圖的表現(xiàn)。地圖服務(wù)地址和地圖緩存路徑的設(shè)置也保存在MobileService對象中。
3.2 從緩存讀取地圖數(shù)據(jù)
　為了顯示地圖，首先通過MobileService控件讀取地圖緩存數(shù)據(jù)。基本步驟是：在程序初始化時，首先通過MobileService的CacheStoragePath屬性設(shè)置緩存路徑，然后利用MobileService的Open方法，打開緩存。示例代碼如下（省略了異常捕獲語句）：
mobileService1.CacheStoragePath=@"MapCache"；
mobileService1.Open（CacheOpenMode.Open）；
3.3 地圖基本操作的實現(xiàn)
　地圖的基本操作如放大、縮小和漫游等可以通過Map控件的MapActions屬性來實現(xiàn)。MapActions是與Map控件關(guān)聯(lián)的地圖操作模式集合，常用的有PanMapAction、ZoomInMapAction等。將需要的地圖操作模式添加到MapActions集合，在地圖操作模式需要改變時，設(shè)置Map控件的CurrentMapAction屬性為MapActions集合中的一種，當(dāng)前的地圖操作模式也就隨之改變。
例如，準(zhǔn)備通過點擊工具欄的Button實現(xiàn)地圖放大操作，則首先創(chuàng)建ZoomInMapAction的新實例，然后將新實例加入Map控件的MapActions，響應(yīng)Button單擊事件，將Map控件的CurrentMapAction屬性設(shè)置為　ZoomInMapAction。代碼如下：
　private ESRI.ArcGIS.Mobile.MapActions.
　ZoomInMapAction zoomInMapAction1；
　this.zoomInMapAction1=new ESRI.ArcGIS.
　Mobile.MapActions.zoomInMapAction1
　（this.components）；
　　this.map1.MapActions.Add（this.zoomInMapAction1）；
　　this.map1.CurrentMapAction=zoomInMapAction1；[!--empirenews.page--]
　在移動設(shè)備沒有鼠標(biāo)、觸摸屏等定位設(shè)備時，可以采取一種變通的方式進行地圖的縮放，這就是Envelope類。Envelope用來定義一個幾何對象的區(qū)域，可以借助它先獲取地圖的顯示區(qū)域，然后改變Envelope，再設(shè)置地圖的顯示區(qū)域。代碼如下：
　this.envelop1=this.map1.GetExtent（）；
　this.envelop1.Resize（0.5）；
　this.map1.SetExtent（this.envelop1）；
　利用Map控件的GetExtent和SetExtent方法來獲取及設(shè)置地圖的可視區(qū)域。CenterAt方法可以改變地圖的中心位置。為了在屏幕坐標(biāo)和地理坐標(biāo)之間進行轉(zhuǎn)換，可以調(diào)用Map控件的ToMap和ToClient方法。
3.4 用戶圖層符號標(biāo)繪的實現(xiàn)
　軍事上的態(tài)勢標(biāo)繪常常需要在地圖圖層之上疊加各種軍標(biāo)符號，比較簡單的方法是響應(yīng)Map控件的Paint事件。Display對象在Map圖層之上顯示，當(dāng)所有的圖層繪制完畢后，重繪Display之前會觸發(fā)Paint事件，此時可以使用Display對象繪制圖形、文本和圖像。需要說明的是，Display對象繪制的內(nèi)容不可以保持，用戶應(yīng)注意重繪。調(diào)用Display對象繪制一個圓點的代碼如下：
　private void map1_Paint（object sender，
　MapPaintEventArgs e）
　{
　e.Display.DrawPoint（
　　new Pen（Color.Blue），
　　new SolidBrush（Color.Red）， 3，
　　map1.ToMap（100， 100））；
　}
　另一種繪制用戶符號的方法是借助繪圖圖層（graphic layers），Map控件的MapGraphicLayers屬性表示繪圖圖層的集合。地圖中包括地理圖層（geographic layers）、注解圖層（annotation layers）和繪圖圖層（graphic layers）三類圖層。前兩類圖層的數(shù)據(jù)都由數(shù)據(jù)源讀取，繪圖圖層則由用戶控制，可以在地理圖層、注解圖層之上顯示額外的信息。其使用方法是：首先為Map控件的MapGraphicLayers屬性添加MapGraphicLayer對象或其派生對象的實例，然后重載該實例的Draw（）方法。這樣當(dāng)Map重繪時，就會通過Draw（）方法完成用戶符號的繪制。
3.5 GPS定位功能的實現(xiàn)
　ArcGIS Mobile提供了3個GPS相關(guān)的控件對GPS進行支持：（1）FileGpsConnection控件：提供文件GPS連接，它可以從一個包含GPS數(shù)據(jù)的文本文件中，模擬一個GPS連接，這樣在調(diào)試中會非常方便；（2）Seria1P0rtGpsConnection控件：提供串口GPS連接，主要用在實際應(yīng)用中；（3）GpsDisplay和上述兩種GpsConnection聯(lián)動，實現(xiàn)GPS信息在地圖上的表現(xiàn)。
在沒有GPS設(shè)備的時候，可以使用FileGpsConnection進行調(diào)試。FileGpsConnection的原理就是從一個包含GPS數(shù)據(jù)的文本文件，模擬GPS連接。將FileGpsConnection對象的FileName屬性指定為這個GPS數(shù)據(jù)文件，然后調(diào)用Open和Close方法就可以打開或關(guān)閉GPS連接。每次GPS位置點改變時，都會觸發(fā)GpsChanged事件，在此事件中，可以更新地圖的位置。
3.6 應(yīng)用程序的部署
　在部署應(yīng)用程序之前要在移動設(shè)備上安裝一些必要的支持文件，一個是.NET CF運行，另一個是ArcGISMobile.CAB和AGMRuntime.CAB，通過ActiveSync把它們拷貝到移動設(shè)備并運行；然后把項目生成的可執(zhí)行文件拷貝到移動設(shè)備上，即可以運行創(chuàng)建的應(yīng)用程序。
　如果在VS 2005環(huán)境下調(diào)試應(yīng)用程序，應(yīng)用程序會自動部署到目標(biāo)設(shè)備上。
　本文介紹了使用ArcGIS Mobile開發(fā)嵌入式GIS應(yīng)用的基本方法，這些方法已經(jīng)在工程實踐中得到了應(yīng)用。本文的主要目標(biāo)是實現(xiàn)態(tài)勢、軍標(biāo)在移動設(shè)備上的顯示，ArcGIS Mobile作為一款專業(yè)的移動GIS平臺，這些功能只是其中一小部分。ArcGIS Mobile的進一步開發(fā)，例如數(shù)據(jù)的現(xiàn)地編輯、數(shù)據(jù)回傳等應(yīng)結(jié)合ArcGIS Server來實現(xiàn)。
參考文獻
[1] 陳敦根，蔣浩宇，范躍祖．嵌入式GIS軟件ArcPad的二次開發(fā)技術(shù)[J]．嵌人式軟件應(yīng)用，2006（22）：37-39.
[2] ESRI．ArcGIS desktop help[CP/DK]．2008．
[3] 賀軍政，毛奎中，林均玲．基于移動GIS的測繪系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]．測繪工程，2010（8）：39-42.
[4] 吳泳鋒．使用ArcGIS Mobile SDK 9.3開發(fā)移動設(shè)備應(yīng)用[EB/OL]．http：//www.docin.com/p-20680 8084.html.2011-08-01．
[5] 朱磊，陳鵬，何兵，等．基于ArcGIS Mobile的移動地理信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)[J]．鐵道勘察，2009（12）：58-54.