付陽東
摘要:我國眾多高等院校不斷更新自己的教育設(shè)備以及擴(kuò)大場地的規(guī)模。對于數(shù)字校園系統(tǒng)的用戶群體,由于組織機(jī)構(gòu)的更新?lián)Q代快和新生游覽的時效性,需要便攜性的Android端數(shù)字校園系統(tǒng)來提供安全性、時效性和便攜性的服務(wù)。該系統(tǒng)設(shè)計地理位置信息的查詢、行程計劃的生成、師生交流等主要功能,大幅度增加數(shù)據(jù)流通的便攜性,減少用戶使用前后的時間成本。
關(guān)鍵詞:GIS;數(shù)字校園;Android
中圖分類號:TP311.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1009-3044(2020)15-0096-02
隨著信息時代的飛速發(fā)展,智慧校園系統(tǒng)優(yōu)越的無紙化、高效率、易管理的優(yōu)點(diǎn)也在逐漸被發(fā)掘,越來越多的高校對日常學(xué)生服務(wù)、招新迎新及活動開展等方面的能夠進(jìn)行方位齊全、覆蓋面廣、功能強(qiáng)大、簡單方便的數(shù)字化服務(wù)的需求越來越大。而目前市面上許多這類的手機(jī)應(yīng)用在這一方面仍做的不夠理想。對于廣大高校,特別對于面積較大、路線復(fù)雜的高校來說,將各種功能與電子地圖融合起來,進(jìn)行清晰可見的功能引導(dǎo),將會是極大的便利。
校客App將GIS技術(shù)與智慧校園技術(shù)融合起來,將廣大功能以地圖的形式展現(xiàn)出來,讓廣大學(xué)子更直觀、更便利地了解學(xué)校、進(jìn)行學(xué)習(xí)和享受生活。選擇目前主流移動端Android平臺進(jìn)行開發(fā),增加用戶的便攜性和降低了學(xué)習(xí)成本。
綜合上述我們羅列了??虯pp的以下幾點(diǎn)目的:
1)方便新生及家長了解學(xué)校,提供有計劃性的行程安排。
2)方便各組織活動的宣傳、報名及開展。
3)方便廣大在校生的日常學(xué)習(xí)與生活。
1數(shù)字校園
數(shù)字校園定義的討論時至今日也逐漸被明確,廣義上來說在學(xué)校建設(shè)的進(jìn)程中,利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),高效地采集和發(fā)掘建設(shè)中的信息,并將其提煉應(yīng)用于校園生活與建設(shè)中。在傳統(tǒng)校園框架的基礎(chǔ)上,將教學(xué)、課堂、學(xué)生、教室、后勤管理、學(xué)習(xí)生活等要素信息投入到互聯(lián)網(wǎng)管理中,可以高效地、安全地推進(jìn)校園日常業(yè)務(wù),節(jié)省資金、人員、時間成本,提高教學(xué)質(zhì)量。
數(shù)字校園的特點(diǎn)在于將散亂、龐大的信息整合,完善信息的固有屬性,并將其分類再利用。結(jié)合教學(xué)、科研、生活、地理信息等數(shù)據(jù)建立復(fù)雜的關(guān)系表,借用網(wǎng)絡(luò),運(yùn)用分析方法來完成日常辦公需求以及建設(shè)發(fā)展,從而為校園建設(shè)提供依據(jù)。
將數(shù)字校園與GIS技術(shù)相結(jié)合,豐富屬性數(shù)據(jù)為主導(dǎo)的平臺。引入空間數(shù)據(jù)這一概念,其特點(diǎn)是將信息進(jìn)行可視化分析,還能夠發(fā)掘信息內(nèi)在走勢以及相互間的關(guān)系等,如記錄校區(qū)植被分布、綠化面積等。使用戶能夠更快捷獲取需要的信息,同時能夠可視化了解校園。
2系統(tǒng)設(shè)計
2.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)目前移動端的便攜性優(yōu)勢,選用Android端作為二次發(fā)布平臺。基于谷歌產(chǎn)品Android studio平臺進(jìn)行開發(fā)。An-droid的系統(tǒng)框架和其自研操作系統(tǒng)相同,都采用了分層的架構(gòu),其共分為四層,從高到低分別是應(yīng)用層,應(yīng)用框架層,系統(tǒng)運(yùn)行層和Linux內(nèi)核層。開發(fā)過程訪問核心應(yīng)用程序所使用的相關(guān)地圖API框架(涉及的API有百度API、高德API以及Arc-GISforAndroidAPI)。三種API各自擁有不同的地理信息分析方法,因此需要結(jié)合三者的優(yōu)點(diǎn)以及依據(jù)地理信息原理基本知識點(diǎn)進(jìn)行開發(fā);使用ArcGIS 10.5繪制矢量校區(qū)(以長江大學(xué)武漢校區(qū)為例)(如圖1);后臺數(shù)據(jù)庫選用Microsoft SQL Server2008來存儲動態(tài)數(shù)據(jù);選用主流平面設(shè)計軟件photoshopCC2019以及界面設(shè)計軟件Axure RP 8完成界面設(shè)計與交互。
2.2系統(tǒng)功能設(shè)計
以長江大學(xué)武漢校區(qū)為例。??虯pp有以下四個模塊分別是:需求推薦模塊、活動顯示模塊、路線查詢模塊、師生互動模塊以及我的地帶模塊(如圖2)。
1)需求推薦模塊。該模塊面向?qū)ο鬄樾律约凹议L群體。主要功能是利用GIS相關(guān)原理,根據(jù)用戶的目標(biāo)預(yù)計,結(jié)合數(shù)字地圖生成多條推薦路線。目標(biāo)預(yù)計有預(yù)計金額、參與人數(shù)、游覽時間等選項(xiàng)。
2)活動顯示模塊。該模塊面向?qū)W校社團(tuán)及組織,為其提供組織日常事務(wù)管理、部門活動宣傳、活動報名及投訴、消息發(fā)布等功能。內(nèi)含信息立展功能。該功能不僅為組織提供一個免費(fèi)的宣傳渠道,還可以實(shí)時處理組織與學(xué)生之間的互動問題,包括活動報名、人團(tuán)申請、活動咨詢等。該模塊根據(jù)不同用戶權(quán)限也不同,普通用戶只有查看、評論、咨詢等功能,組織用戶則可以增加發(fā)布、修改、撤回等操作,減少了多余產(chǎn)品的學(xué)習(xí)成本。
3)路線查詢模塊。該模塊提供目前市面主流的查詢功能,如最短路徑查詢、多方式路線方案、實(shí)時導(dǎo)航等功能。使用前需授權(quán)應(yīng)用打開GPS,也可以根據(jù)建筑類型查找附加同屬性的建筑,如餐飲類??梢酝瓿沙S玫穆肪€查詢功能。
4)師生互動模塊。該模塊基于“校園”本身特色建立,為學(xué)生提供一個主動接觸老師的平臺,也為老師提供一個更近距離認(rèn)識當(dāng)下學(xué)生思維與情感的平臺。通過宣傳老師的領(lǐng)域貢獻(xiàn)以及演講視頻,提高老師在學(xué)生間的認(rèn)可度,也拓展了學(xué)生的專業(yè)見識。
5)我的地帶模塊。該模塊為每一位用于量身打造了屬于自己的個性化區(qū)域??梢圆樵儌€人的學(xué)科成績信息、課表信息、選課信息、等級考試人口等,也能夠?qū)崿F(xiàn)自定義個人頭像,創(chuàng)建主題背景等操作。
2.3系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計
數(shù)字校園系統(tǒng)主要需要三個方面的數(shù)據(jù):地理空間數(shù)據(jù)、要素的屬性數(shù)據(jù)以及時態(tài)數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)的性質(zhì)不同,所以需要設(shè)計不同類型的表加以增強(qiáng)效率以及減少數(shù)據(jù)冗余。表的增多帶來的是復(fù)雜的關(guān)系網(wǎng)絡(luò),將不同層次的表聯(lián)系起來是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的主要研究之一。選用Microsoft SQL Server 2008平臺搭建數(shù)據(jù)庫,屬性數(shù)據(jù)表的設(shè)計主要有以下幾種:
1)個人信息表,其中包括用戶姓名、密碼、年齡、學(xué)號、手機(jī)號、身份分類、身份序號(用于分辨組織用戶、教師用戶以及普通用戶)、位置序號、圖片等作為存儲用戶信息;2)發(fā)布文本存儲表,其包括發(fā)布者序號、發(fā)布時間、發(fā)布內(nèi)容、發(fā)布位置、發(fā)布圖片序號等用于存儲文本和新聞內(nèi)容;3)留言表,其包括留言內(nèi)容、留言時間等;4)信息立展表,其包括發(fā)布組織序號、發(fā)布時間、發(fā)布文本、發(fā)布圖片、活動鏈接等。
地理空間數(shù)據(jù)表的設(shè)計主要包括以下幾種:
1)建筑要素表,其包括建筑或場所名稱、x坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、面積、層數(shù)、要素序號等存儲地標(biāo)信息;2)公路表,其包括主干道、起點(diǎn)、終點(diǎn)、紅綠燈數(shù)等;3)人行道表,包括主干道、起點(diǎn)、終點(diǎn)等
3系統(tǒng)重要功能實(shí)現(xiàn)
基于Android studio平臺開發(fā),將國內(nèi)統(tǒng)一坐標(biāo)系下支持的高德API的功能進(jìn)行分類和篩選。取長補(bǔ)短將沒有的API進(jìn)行自主研發(fā),完成需要的分析方法。
3.1高德API的使用
高德APIforAndroid是專門針對在線導(dǎo)航的產(chǎn)品,為開發(fā)者提供豐富的gis功能包,為Java開發(fā)者提供原生和便捷的體驗(yàn)。其涵蓋模擬導(dǎo)航、GPS定位、自定義導(dǎo)航界面等功能。通過調(diào)用高德API可完成基本的空間可視化操作,節(jié)省時間和資金的同時,也能夠個性化修改功能效果。
基礎(chǔ)的地圖可以調(diào)用高德API,但是在研發(fā)階段需要用到自己的數(shù)據(jù)。本次以長江大學(xué)武漢校區(qū)為例,通過已有數(shù)據(jù),在ArcGIS里進(jìn)行矢量化操作,生成shap文件導(dǎo)入到系統(tǒng)中,有利于后期的方法制作。
3.2需求推薦路線模塊制作
推薦路線涉及地理信息原理中的緩沖區(qū)分析方法。緩沖區(qū)分析是以點(diǎn)線面為實(shí)體,通過設(shè)置周圍一定范圍內(nèi)的寬度生成的多邊形。一般需要和疊加分析結(jié)合運(yùn)用。該方案將不同要素進(jìn)行疊加,根據(jù)用戶的需求篩選出推薦的路線嘲。方法如下:
根據(jù)不同的旅行時間,設(shè)置不同的限制距離。利用ArcGIS以當(dāng)前位置為圓心、設(shè)置的限制距離為半徑生成一個圓形面,通過空間分析,篩選出在這個圓形面內(nèi)的N6-圖斑,并將這些篩選出來的圖斑的中心點(diǎn)作為待規(guī)劃點(diǎn)存儲在一個點(diǎn)集合內(nèi)。
調(diào)用高德API,開始進(jìn)行路線規(guī)劃。首先以當(dāng)前點(diǎn)為起點(diǎn),對帶規(guī)劃點(diǎn)集合進(jìn)行遍歷,找到與起點(diǎn)最近鄰的點(diǎn)位作為終點(diǎn),調(diào)用高德進(jìn)行步行路線規(guī)劃,對路線紋理進(jìn)行設(shè)置,將該路線顯示在地圖上,并記錄這條路線的封裝邊界和規(guī)劃時間;同時將該終點(diǎn)加入規(guī)劃點(diǎn)集中,并將該點(diǎn)從待規(guī)劃點(diǎn)集中刪去。
根據(jù)不同的旅行時間,設(shè)置不同的計劃時長;每當(dāng)一條路線規(guī)劃完畢后,將規(guī)劃時間累加,并與計劃時長進(jìn)行比較,當(dāng)規(guī)劃時間小于計劃時長時,將上一條路線的終點(diǎn)作為起點(diǎn)重復(fù)路線規(guī)劃工作,否則完成規(guī)劃工作。
對規(guī)劃點(diǎn)集進(jìn)行遍歷,其中規(guī)劃點(diǎn)集的第一個點(diǎn)為起點(diǎn),最后一個點(diǎn)為終點(diǎn),其他均為途經(jīng)點(diǎn),根據(jù)點(diǎn)類型進(jìn)行途經(jīng)點(diǎn)樣式的設(shè)置。(成果如圖3,圖4)
4結(jié)束語
目前數(shù)字校園系統(tǒng)多為PC端,由于其完整的開發(fā)包而廣受歡迎。但是人們生活方式在逐漸改變,未來便攜性系統(tǒng)的優(yōu)勢會更加明顯。在校客App的設(shè)計中,將基礎(chǔ)的屬性數(shù)據(jù)和可視化的空間數(shù)據(jù)相結(jié)合,為用戶提供更豐富的操作環(huán)境,不僅能夠完成基礎(chǔ)的校園活動,而且能夠做到可視化校區(qū)的體驗(yàn),這無疑提升了用戶的接受程度。組織用戶可以增加宣傳渠道,也能實(shí)時地發(fā)布活動和與學(xué)生互動,減少傳統(tǒng)宣傳的資金壓力和時間堆積;新生用戶可以合理規(guī)劃自己的游覽行程,高效地完成入學(xué)的適應(yīng);普通學(xué)生用戶能夠豐富自己的校園生活,高效地、便攜陛地規(guī)劃自己的生活。