基于Android端开发数字化GIS校园App-校客
来源:用户上传
作者:付阳东
摘要：我国众多高等院校不断更新自己的教育设备以及扩大场地的规模。对于数字校园系统的用户群体，由于组织机构的更新换代快和新生游览的时效性，需要便携性的Android端数字校园系统来提供安全性、时效性和便携性的服务。该系统设计地理位置信息的查询、行程计划的生成、师生交流等主要功能，大幅度增加数据流通的便携性，减少用户使用前后的时间成本。
关键词：GIS;数字校园;Android
中图分类号：TP311.1 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）15-0096-02
随着信息时代的飞速发展，智慧校园系统优越的无纸化、高效率、易管理的优点也在逐渐被发掘，越来越多的高校对日常学生服务、招新迎新及活动开展等方面的能够进行方位齐全、覆盖面广、功能强大、简单方便的数字化服务的需求越来越大。而目前市面上许多这类的手机应用在这一方面仍做的不够理想。对于广大高校，特别对于面积较大、路线复杂的高校来说，将各种功能与电子地图融合起来，进行清晰可见的功能引导，将会是极大的便利。
校客App将GIS技术与智慧校园技术融合起来，将广大功能以地图的形式展现出来，让广大学子更直观、更便利地了解学校、进行学习和享受生活。选择目前主流移动端Android平台进行开发，增加用户的便携性和降低了学习成本。
综合上述我们罗列了校客App的以下几点目的：
1）方便新生及家長了解学校，提供有计划性的行程安排。
2）方便各组织活动的宣传、报名及开展。
3）方便广大在校生的日常学习与生活。
1数字校园
数字校园定义的讨论时至今日也逐渐被明确，广义上来说在学校建设的进程中，利用互联网技术，高效地采集和发掘建设中的信息，并将其提炼应用于校园生活与建设中。在传统校园框架的基础上，将教学、课堂、学生、教室、后勤管理、学习生活等要素信息投入到互联网管理中，可以高效地、安全地推进校园日常业务，节省资金、人员、时间成本，提高教学质量。
数字校园的特点在于将散乱、庞大的信息整合，完善信息的固有属性，并将其分类再利用。结合教学、科研、生活、地理信息等数据建立复杂的关系表，借用网络，运用分析方法来完成日常办公需求以及建设发展，从而为校园建设提供依据。
将数字校园与GIS技术相结合，丰富属性数据为主导的平台。引入空间数据这一概念，其特点是将信息进行可视化分析，还能够发掘信息内在走势以及相互间的关系等，如记录校区植被分布、绿化面积等。使用户能够更快捷获取需要的信息，同时能够可视化了解校园。
2系统设计
2.1系统总体结构设计
根据目前移动端的便携性优势，选用Android端作为二次发布平台。基于谷歌产品Android studio平台进行开发。An-droid的系统框架和其自研操作系统相同，都采用了分层的架构，其共分为四层，从高到低分别是应用层，应用框架层，系统运行层和Linux内核层。开发过程访问核心应用程序所使用的相关地图API框架（涉及的API有百度API、高德API以及Arc-GISforAndroidAPI）。三种API各自拥有不同的地理信息分析方法，因此需要结合三者的优点以及依据地理信息原理基本知识点进行开发;使用ArcGIS 10.5绘制矢量校区（以长江大学武汉校区为例）（如图1）;后台数据库选用Microsoft SQL Server2008来存储动态数据;选用主流平面设计软件photoshopCC2019以及界面设计软件Axure RP 8完成界面设计与交互。
2.2系统功能设计
以长江大学武汉校区为例。校客App有以下四个模块分别是：需求推荐模块、活动显示模块、路线查询模块、师生互动模块以及我的地带模块（如图2）。
1）需求推荐模块。该模块面向对象为新生以及家长群体。主要功能是利用GIS相关原理，根据用户的目标预计，结合数字地图生成多条推荐路线。目标预计有预计金额、参与人数、游览时间等选项。
2）活动显示模块。该模块面向学校社团及组织，为其提供组织日常事务管理、部门活动宣传、活动报名及投诉、消息发布等功能。内含信息立展功能。该功能不仅为组织提供一个免费的宣传渠道，还可以实时处理组织与学生之间的互动问题，包括活动报名、人团申请、活动咨询等。该模块根据不同用户权限也不同，普通用户只有查看、评论、咨询等功能，组织用户则可以增加发布、修改、撤回等操作，减少了多余产品的学习成本。
3）路线查询模块。该模块提供目前市面主流的查询功能，如最短路径查询、多方式路线方案、实时导航等功能。使用前需授权应用打开GPS，也可以根据建筑类型查找附加同属性的建筑，如餐饮类。可以完成常用的路线查询功能。
4）师生互动模块。该模块基于“校园”本身特色建立，为学生提供一个主动接触老师的平台，也为老师提供一个更近距离认识当下学生思维与情感的平台。通过宣传老师的领域贡献以及演讲视频，提高老师在学生间的认可度，也拓展了学生的专业见识。
5）我的地带模块。该模块为每一位用于量身打造了属于自己的个性化区域。可以查询个人的学科成绩信息、课表信息、选课信息、等级考试人口等，也能够实现自定义个人头像，创建主题背景等操作。
2.3系统数据库设计
数字校园系统主要需要三个方面的数据：地理空间数据、要素的属性数据以及时态数据。由于数据的性质不同，所以需要设计不同类型的表加以增强效率以及减少数据冗余。表的增多带来的是复杂的关系网络，将不同层次的表联系起来是数据库设计的主要研究之一。选用Microsoft SQL Server 2008平台搭建数据库，属性数据表的设计主要有以下几种：
1）个人信息表，其中包括用户姓名、密码、年龄、学号、手机号、身份分类、身份序号（用于分辨组织用户、教师用户以及普通用户）、位置序号、图片等作为存储用户信息;2）发布文本存储表，其包括发布者序号、发布时间、发布内容、发布位置、发布图片序号等用于存储文本和新闻内容;3）留言表，其包括留言内容、留言时间等;4）信息立展表，其包括发布组织序号、发布时间、发布文本、发布图片、活动链接等。 地理空间数据表的设计主要包括以下几种：
1）建筑要素表，其包括建筑或场所名称、x坐标、Y坐标、面积、层数、要素序号等存储地标信息;2）公路表，其包括主干道、起点、终点、红绿灯数等;3）人行道表，包括主干道、起点、终点等
3系统重要功能实现
基于Android studio平台开发，将国内统一坐标系下支持的高德API的功能进行分类和筛选。取长补短将没有的API进行自主研发，完成需要的分析方法。
3.1高德API的使用
高德APIforAndroid是专门针对在线导航的产品，为开发者提供丰富的gis功能包，为Java开发者提供原生和便捷的体验。其涵盖模拟导航、GPS定位、自定義导航界面等功能。通过调用高德API可完成基本的空间可视化操作，节省时间和资金的同时，也能够个性化修改功能效果。
基础的地图可以调用高德API，但是在研发阶段需要用到自己的数据。本次以长江大学武汉校区为例，通过已有数据，在ArcGIS里进行矢量化操作，生成shap文件导入到系统中，有利于后期的方法制作。
3.2需求推荐路线模块制作
推荐路线涉及地理信息原理中的缓冲区分析方法。缓冲区分析是以点线面为实体，通过设置周围一定范围内的宽度生成的多边形。一般需要和叠加分析结合运用。该方案将不同要素进行叠加，根据用户的需求筛选出推荐的路线嘲。方法如下：
根据不同的旅行时间，设置不同的限制距离。利用ArcGIS以当前位置为圆心、设置的限制距离为半径生成一个圆形面，通过空间分析，筛选出在这个圆形面内的N6-图斑，并将这些筛选出来的图斑的中心点作为待规划点存储在一个点集合内。
调用高德API，开始进行路线规划。首先以当前点为起点，对带规划点集合进行遍历，找到与起点最近邻的点位作为终点，调用高德进行步行路线规划，对路线纹理进行设置，将该路线显示在地图上，并记录这条路线的封装边界和规划时间;同时将该终点加入规划点集中，并将该点从待规划点集中删去。
根据不同的旅行时间，设置不同的计划时长;每当一条路线规划完毕后，将规划时间累加，并与计划时长进行比较，当规划时间小于计划时长时，将上一条路线的终点作为起点重复路线规划工作，否则完成规划工作。
对规划点集进行遍历，其中规划点集的第一个点为起点，最后一个点为终点，其他均为途经点，根据点类型进行途经点样式的设置。（成果如图3，图4）
4结束语
目前数字校园系统多为PC端，由于其完整的开发包而广受欢迎。但是人们生活方式在逐渐改变，未来便携性系统的优势会更加明显。在校客App的设计中，将基础的属性数据和可视化的空间数据相结合，为用户提供更丰富的操作环境，不仅能够完成基础的校园活动，而且能够做到可视化校区的体验，这无疑提升了用户的接受程度。组织用户可以增加宣传渠道，也能实时地发布活动和与学生互动，减少传统宣传的资金压力和时间堆积;新生用户可以合理规划自己的游览行程，高效地完成入学的适应;普通学生用户能够丰富自己的校园生活，高效地、便携陛地规划自己的生活。
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