毕业论文-范本--android手机web地图服务的应用设计

毕业论文-范本-android web地图效劳的应用设计 南昌大学 硕士学位论文 Android Web地图效劳的应用设计 姓名张艳芳 申请学位级别硕士 专业计算机应用技术 指导教师周聪 20210103 摘要 摘 要 当今社会 已经成为人们工作生活中必不可少的一项通讯和娱乐工具 随着3G时代的到来 的各种高层效劳和应用层出不穷其中 地图服 务是一项新兴且有广阔市场和应用价值的业务尤其是基于位置的网络地图 效劳近年来备受人们关注它利用移动终端的定位技术通过移动通信网络与 地图应用效劳器之间的互联通信提供给客户各种与位置相关的信息效劳 方便了用户的出行 Android平台支持GPS或网络定位的应用开发并提供给普通开发者非常灵 活的GoogleMaps展示与控制功能这为人们在 上设计与实现地图效劳提供 了便捷灵活的开发平台 本文所实现的Web地图效劳是基于Android平台开发的采用的网络地图 是GoogleMaps该系统可以用来浏览城市的地图并能对其放大缩小和移动 同时利用GPS定位技术实现了自我定位位置查找和路径跟踪等功能满足 了 用户根本的地图效劳需求 关键词3GAndroidGPSGoogle Maps ABSTRACT ABSTRACT becomesanessentialtoolfor Nowadaysmobilephone communicationand a in entertainmentit lifeWiththe playsveryimportantpartpeoples of comingage andmore 3Gmore advancedservicesand phoneS come outPhone applications map serviceisanew servicewithawide marketanda value prospect great application location-based web services Especially phonemap muchattentionrecent get years mobileterminal Using communicateswith positioningtechnologythrough phone serverwireless map by can networkit informationto provideposition-related thatto lotSofconveniencetothe customersSOgive userstravel Android basedOil platformsupport GPSornetwork applicationdeveloping the positioningAlso afunctionofflexible providesordinarily and developer display contr01Thiswill a which providedevelopersplatformmakesthe and design of service implementationconvenientandflexible map The service tobe map inthis is system implemented on paperdeveloped Android the can platformuses GoogleMapsThissystem city displaymappeople canzoomand movethe thesame GPS mapAt timeusing positioning technology the can systemimplements andother self-positioningaddress inquirypathtracking and the mobilelife functionshelpguidepersonal basedonlocation Keywords3GAndroidGPSGoogle Maps II 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果据我所知除了文中特JlJDtl以标注和致谢的地方外论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果也不包含为获得塑昌太堂或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何 奉献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意 学位论文作者签名 手写 粥签字日期 2卜年7月7Et 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解直昌太堂有关保存使用学位论文的规定有权 保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘允许论文被查阅和借 阅本人授权直昌太堂可以将学位论文的全部或局部内容编入有关数据库进行 检索可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编本学位论文同时授 权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到?中国学位论文全文数据库? 并通过网络向社会公众提供信息效劳 保密的学位论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名 手写 予艮艳芬 导师签名 手写 司陋 签字日期20l年 签字日期 月 f月7日 2oj霹f 第1章引言 第1章 引言 11 地图效劳的产生 地图效劳是随着地理信息技术卫星定位技术和移动通信技术的开展 而出现的新的地图应用形式它为人们通过移动设备享用地理信息效劳提供了 方便使用户能在 上享受和网络上同样的地图效劳l 地图效劳是指在 上利用GPS或者网络实现精确定位通过使用 NAP方式或客户端方式得到相关位置信息的业务 地图为用户提供了一 种便捷实用的掌上地图通过 屏幕用户可以查询城市信息查找自己的 位置查找道路信息方便了出行 地图效劳的主要特点是 令移动性和便携性 用户可以自由的移动 覆盖面广移动通信网覆盖的范围都可以使用 交通效劳通过 地图了解全国各个地方的位置情况并获得到达目 的地的路线图交通状况天气状况等信息 查询广泛通过 地图随时查询自己所处的位置和好友的位置 12研究背景及意义 随着计算机和定位技术的飞速开展全球定位系统 GPS 和地图效劳得到 了更广泛的重视和应用将地图有效地与位置定位技术相结合应用前景十分 广阔据统计人们的日常生活中有80的信息是与位置相关的然而为了 寻找某个地点人们常常需要消耗大量的精力所以伴随着现代生活节奏的不 断加快实时的地理位置信息正在成为人们最渴求的信息之一目前的地图服 务主要是以单机或者Web的方式实现不适合身处外地的用户使用给用户的 出行带来了不便而 地图效劳的便携性和数据的实时性很好的解决了这一 问题因此设计 地图效劳的应用具有非常实用的价值2 另一方面Google于2007年11月推出了一款开源的移动终端软件平台 -Android为普通开发者提供了非常灵活的Google Maps展示与控制功能同 时由于GoogleMaps的免费性和Android平台的开源性能够有效降低开发成 本使每个用户自由的获取信息这也为 地图效劳的普及做出了重要奉献 第l章引言 13 地图效劳的开展趋势及相关的网络地图效劳 作为地理空间信息表达形式之一的 地图越来越受到人们的重视和欢 迎因此对 地图效劳的研究与开发是当前移动设备应用开发中最为活泼 的领域之一3 131 地图效劳的开展趋势 群众化 随着社会的开展人们对地理信息的需求越来越多从地图效劳中人们得 到的不仅仅是方便还有效率和效益由于人们日常生活中不可能随时随地通 过网络获取地图效劳而通过 获取地图效劳是解决这个问题的很好方案 因此 地图效劳的推广必将大大方便人们的生活 行业化 地图效劳作为一项高新技术产业对行业的影响是积极的 一方面将位置效劳与地图相结合可以提高一些相关行业效劳的效率例 如在平安救援行业 地图效劳可以通过 定位及时获取救援对象的位 置并在地图上标识出来给救援工作带来了极大的便利 另一方面对一些传统行业加以改造实现其在新环境下的飞跃最典型 的例子便是物流管理运用基于 平台的位置效劳将货物的物理位置在地 图上标识出来并以此为根底处理物流业务的各个环节实现了物流业务的 电子化 随着技术的不断开展 地图效劳将会渗透到更多的行业但还存在一 些限制条件比方移动通讯网的覆盖范围虽然目前我国移动通讯网络的覆盖 已经非常广泛但一些偏远地区还存在盲区 132相关的网络地图效劳 Maps的诞生标志着网络地图效劳的兴起近年来国内外相继推出 Google 了各种各样的网络地图效劳主要有下面几种45l 夺Google地图效劳 2005年4月Google正式推出GoogleMaps它以矢量地图卫星地图 混合地图3种效劳模式向全球提供地图搜索和逐级缩放功能的地图效劳让全 球用户体验到了新的地图效劳模式为了使Google地图效劳得到更广泛的应用 2 第1章引言 2005年6月29日Ooogle对外提供了便于二次开发的开放式地图效劳应用程序 接口GoogleMapsAPI让全世界对GoogleMaps感兴趣的人能够自行开发 GoogleMaps效劳2006年Google又发布了移动平台的地图效劳地图数据 通过无线连接的方式直接传输到 平台上用户通过 上网即可获得地图 效劳Google地图效劳的创新性和开放性使其在互联网上取得了极大的成功 YahooLocal地图效劳 YahooLocal地图效劳出现的时间略迟于GoogleMaps和GoogleMaps的 简洁风格不同Yahoo地图保持了贯的华美风格整个Yahoo地图效劳都 是基于Adobe Flash技术实现操作十分简单加载速度也未受影响并且Yahoo 第一个推出了交通信息效劳以显示路况信息 自身效劳相同的Flash API ActionScriptAPI另一种是基于Ajax的JavaScfipt 除此之外Yahoo还提供了诸多相关效劳的API供广阔开发者使用 目前Yahoo地图效劳也和Ooogle地图效劳一起跻身于互联网三大地图服 务 MicrosoftVwtual Earth效劳 Virtual Earth 虚拟地球 效劳是微软公司推出的一款与Google地图效劳相 抗衡的效劳旨在建立一个数字化的地球其功能设计相当复杂支持在网页 上显示3D地图同样VirtualEarth效劳也对外提供相关应用的API但因为 地图数据稳定性和加载速度等原因该效劳在国内使用比拟少 不过有微软作为强有力的后盾VirtualEarth效劳必将有更出色的表现另 外VirtualEarth效劳也是互联网三大地图效劳之一 国内的地图效劳 Google地图效劳的成功在国内引起了极大的关注国内知名网站都陆续推 出了自己的地图效劳其中反映最快的是搜狐旗下的搜狗第一个在国内推出 了地图效劳随后中国的搜索门户百度也推出了自己的地图效劳其功能与 Google地图相比更具本地特色也更加实用但这些效劳一般不提供开放的API 接口尽管在地图效劳方面国内网站已经取得了可喜的进步但是无一例外 地国内的地图效劳目前无法提供国外三大地图效劳均可提供的高分辨率卫星 地图的功能 3 第1章引言 14本文的组织结构 本文的组织结构如下 第1章为引言说明了系统开发的背景意义并对当前相关的地图效劳 进行了简单的介绍 台的特征应用程序的构成和工作机制等 第3章详细研究了定位技术和从代码的层次讨论了GoogleMaps的后台运行 机制 第4章详细论述了系统的需求分析系统的主要功能模块界面数据库 设计和系统用到的一些关键技术 第5章论述了系统的数据存储模块和各个功能模块的代码实现 第6章总结了本课题的主要成果和缺乏并进行了展望 4 第2章Android概述 第2章Android概述 作系统中间件用户界面和应用程序组成2021年9月23日美国运营商 21Android平台的优点 平台的开放性允许任何厂商参加使其拥有更多的开发者新的应用还 有创意可以不断的出现 摆脱了运营商的束缚让 更加贴近互联网 夺应用程序都是基于Java开发的Java具有一次编写到处运行的跨平台 性实现了能够在所有的Android设备中运行真正做到了硬件无关性降低了 开发者的负担 提供了标准的API和SDK开发包 厂商可以根据需要自行开发或 者使用已有的程序从而打造出富有特色的Android平台 22 Android平台的特征 应用框架6J用于开发可重用可替代的组件 硬件兼容性在保证API兼容的同时针对移动 进行了大幅优化占用资源 更小运行效率更高 个开源浏览器网页排版引擎 该系统由一个自定义的 优化的图形Android提供了优化过的图形系统 ES 10标准 硬件加速 的3D图形库组成 2D图形库和一个遵循OpenGL SQL语句是一个轻量级的嵌入式数据库 媒体功能支持各种通用的音视频和静态图像格式 5 第2章Android概述 网络支持功能支持蓝牙GPRS-EDGE3G和WiFi无线网络 硬件支持功能支持相机GPS导航和感应加速器等各类硬件 强大的开发环境包括设备模拟器调试工具内存和性能检测工具以 IDE的开发插件 及Eclipse 23 Android平台的体系架构 台从上到下主要由五个局部构成应用程序应用程序框架程序库Android 运行库以及Linux内核7引 应用程序 Application 核心应用所有的核心应用都使用Java语言编写同时开发者可以使用应用程 序框架层的API实现自己的程序这也是Android开源优势的表达 Framework 夺应用程序框架 Application Android应用程序的开发基于程序框架和组件开发人员拥有同核心应用程 序一样的APIs访问权限应用程序后面是一系列的效劳和系统其中包括 Textboxes 按钮 Buttons 等 内容提供器 ContentProviders 一提供一种实现数据互访和共享的机制 资源管理器 Resources Manager 一负责管理非代码的访问如本地字符串 图片资源及涉及布局的XML文件 通知管理器 Notification Manager 一用于将提示信息显示在状态栏上例 如当有短信的时候在状态栏上显示有新信息 活动管理器 ActivityManager 一用于管理应用程序的生命周期并提供 应用页面退出的机制 通过这套应用框架各种效劳和组件可以被用户的应用重复利用 程序库 Libraries Android本身还包含了一整套核心库能被系统中不同的组件使用它们通 过Android应用程序框架为开发者提供效劳核心库主要包括 6 第2章Android概述 系统C库一从BSD继承来的标准C系统函数库是专门为基于嵌入式Linux 设备制定的 媒体库一该库支持多种常用的音频视频格式的回放和录制同时支持静 Surface Manager-用于管理显示子系统并为多个应用程序提供2D和3D 图形层的无缝融合 视图 SGL一底层的2D图形引擎 3D ES10 APIs实现该库可以使用硬件3D加速 libr撕es一基于OpenGL 或者高度优化的3D软加速 FreeTypr位图和矢量字体显示 SQLite一轻量级的关系型数据库 Android运行库 RunTime 所有的Android应用程序都运行在它自己的进程里该进程是一个Dalvik 虚拟机的实例Dalvik虚拟机是Google自主研发的它被设计成一个设备可 以同时高效地运行多个虚拟系统Dalvik在保证API方面兼容的同时针对移 动 进行了优化占用更小的资源提高了运行效率Dalvik虚拟机依赖于底 层linux内核提供的功能如线程机制和内存管理机制 Linux内核 Android基于Linux26内核来提供系统的核心效劳如平安性内存管理 进程管理网络协议栈和驱动模型Linux内核也同时作为硬件和软件栈之间的 抽象层 从总体架构中看Android平台显示出了自身的特点如集成了WebKit浏 览器Dalvik虚拟机等模块这些模块的应用也成为了Android开发的焦点开 发者可以利用Android提供的模块接口开发出具有特色的应用程序 24 Android应用程序构成 对于一个Android应用程序来说一般由以下四种组件构造而成 9-10l Activity 7 第2章Android概述 令 BroadcastIntentReceiver 夺Service 冷ContentProvider 用程序中用到的组件组件的功能及必要条件但并不是每一个Android应用程 序都需要包含这四局部这四种构造块之间的关系如图21所示 图21Android的构成和工作流程 以下是对这四种组件的说明 Activity 通常就是一个单独的屏幕每一个Activity都被实现为一个独立的类并继承基 类Activ蛔 而不是由应用程序直接控制的通常每一个应用程序 入口一般会是一个 Activity的onCreate方法 都会占据一个进程当系统内存即将缺乏的时候 会依照优先级自动进行进程的回收不管是使用者还是开发者都无法确定应 用程序何时会被回收 8 第2章Android概述 ? 金 S t2 蟹 fD 周 期 图22Android应用程序的生命周期 过一连串的状态改变每次Activity改变状态时就会执行相应的流程 之后运行过程中的生命周期当程序失去前端焦点或者被关闭就会触发Activity 的onPause0状态当应用程序被再次唤醒那么会回到onResume0状态 intent 方法从一个活动转移到另一个 应用程序通过调用startAetivity Intent 活动Intent负责对应用中一次操作的动作动作涉及的数据附加的数据进行 9 第2章Android概述 intentim 法startActivity7ForResult Intent Activity问的数据效劳共享 Intent 令BroadcastReceiver 当需要对一个外部事件 如当 呼入 做出响应时可以使用目的接收 器 Intent ReceiveO目的接收器并不显示IJI界面当外部事件发生时使用 Notification Manager通知用户 Service Service是具有长生命周期且没有用户界面的一段程序它需要通过某一个 之处在于对Service生命周期的影响不一样 1 通过startService启动 止的时候直接进入销毁过程 onDestroy 如果是调用者自己直接退出而没有调 确调用stopService 2 通过bindService启动 谓的绑定在一起就是共存亡 动或者绑定Service只被创立一次如果先绑定那么启动的时候就直接运行 需要注意的是如果先绑定了就无法停止stopService就不能用只能先 unbindServiee在stopService Provider 夺Content 一个应用程序可以将它的数据保存到文件SQL数据库甚至是任何有效 lO 第2章Android概述 的存储设备中当需要将应用数据与其它的应用共享时使用ContentProvider 来完成ContentProvider类实现了一组标准的方法从而能够让其它的应用保 存或读取此ContentProvider处理的各种数据类型 25Android类库 Android为开发者提供了丰富的类库ll androidutil一包含一些底层辅助类例如特定的容器类XML辅助工具 等 androido卜提供根本的操作效劳消息传递和进程间通信IPC androidgraphic雌供图形渲染功能 工具 androiddatabase-包含底层API处理数据库方便操作数据库表和数据 androidview一一组核心用户界面框架 managers 布局管理器 等是组成界面的根本元素 androidapp一提供高层应用程序模型 androidprovide卜提供方便调用系统提供的contentproviders的接121 androidtelephony一提供API交互和 设备的通话接口 androidwebi蛾一包含一系列工作在基于W曲内容的API 除了使用以上的Android类库开发者还可以使用一些通用的Java类库 wi-FiAP卜提供了一种与Wi-Fi网络接口的底层无线堆栈相互交流的机制 Location-Based Senice一定位效劳允许获取 当前的位置信息 Media APIs-多媒体API主要用于播放媒体文件 3D with GraphicsOpenGL-提供了访问3D功能的API接口 26 Android应用程序的开发环境 开放源代码的可扩展开发平台就其本身而言它只是一个框架和一个效劳 第2章Android概述 所有开发工具都是用插件的形式提供的通过插件组件构建开发环境这种设 开发供给商的产品任何开发工具厂商都可以将他们的开发工具或组件参加到 持团队协同开发还提供了详细的帮助文档以及对许多外部工具的支持Eclipse 的平台结构如图23所示12J 图23Eclipse平台的体系结构 Tools ADT Android为Eclipse定制了一个插件即AndroidDevelopment 目的是为用户提供一个强大的综合环境用于开发Android应用程序ADT扩展 了Eclipse的功能可以让用户快速地建立Android工程创立应用程序界面 在基于Android框架API的根底上添加组件以及用SDK工具调试应用程序 IDE依次单击Menu 版本的具体的ADT插件安装步骤为Il孓14翻开Eclipse Software 项中的Help- SoftwareUpdates在弹出的对话框中选择Available 标签单击Add 后选择InstallAll开始安装安装完成后重新启动Eclipse 安装好插件后还需要设定AndroidSDK路径参数过程如下单击Window ?Preferences项选中Android在右侧设定AndroidSDK所在目录为SDK 12 第3章技术支持和GoogleMaps 第3章技术支持和GoogleMaps 本章主要分析了 地图效劳的结构框图及相关的定位技术并对本系统 用到的GoogleMaps进行了阐述还给出了Android平台下的位置效劳类和地图 类 31 地图效劳 地图效劳是指在 上利用GPS或者网络实现精确定位并使用WAP 方式或客户端方式通过移动通信网络与 地图应用效劳器之间的互联通信 查找自己的位置搜索地点查询行车路线的一种与地理信息相关的位置业务 用户在查询过程中不仅可以得到相关的文字信息还可以通过 终端友好 的人机界面得到直观的地图信息15 地图查询中的客户端为用户提供了查询的输入接口和与效劳器连接的 接口并在 上显示查询后的地图效劳器端以HTrP方式接收客户端的请 求并根据请求将地图数据以栅格数据的方式返回给客户端 地图查询系 统的结构如图31所示 客户端 效劳器端 图31地图查询结构框图 端地图是安装在 上的简易地图文件详细的地图信息要通过发 送到网络端应用效劳器的查询命令解析执行后再下发到终端进行异步下载 13 第3章技术支持和GoogleMaps 目前的 地图业务为用户提供地图下载浏览和各种操作的集合 放大缩 小查询 以图形文字的方式显示给用户满足了用户根本的地图效劳要求 地图效劳中最重要的就是定位技术161 32定位技术 移动终端的定位是通过检测移动终端和基站之间传播信号的特征参数来获 得其几何位置根据进行定位估计位置的不同分为两种基于移动终端定位和 基于网络定位 321基于移动终端定位 基于移动终端定位是根据目标与各通信基点通信时的相关位置信息来确定 几何位置在蜂窝网络中又叫做前向链路定位移动终端定位技术包括全球定 位系统 GPS 基于移动终端发送接收信号的定时或角度的覆盖三角技术 TOA 以及起源蜂窝小区 COO 117-20 全球定位系统 GPS GPS是由美国国防部在70年代开始联合研制的新型卫星导航系统历时20 年耗资200亿美元于1994年全面建成它采纳了子午仪系统的成功经验 具有全球性全天候高精度三维定位的特点GPS系统主要由三大局部组成 GPS卫星星座 空间局部 地面监控系统 控制局部 和GPS信号接收机 用 户局部 GPS的定位原理就是根据高速运动的卫星瞬间位置作为的数据 采用空间距离前方交会的方法确定待测点的位置211 抵达时间TOA TimeOfArrival 基于测量信号从移动终端发送出去并到达消息测量单元 3个或更多基站 的时间来定位移动台位于以基站为圆心移动台到基站的电波传播距离为半 径的圆上通过多个基站进行计算移动台的二维位置坐标可由3个圆的交点 确定与EOTD不同的是它没有使用位置测量单元因此必须通过与在基 站上安装了全球定位系统 GPS 或原子钟的无线网络之间的同步来实现圈 起源蜂窝小区COOE23 Cell OfOrigin 起源蜂窝小区定位技术是根据移动终端所处的小区标识号ID来确定用户的 位置移动终端在当前小区注册后在系统的数据库中就会有相对应小区的D 号只要系统能够把该小区基站设置的中心位置 在当地地图中的位置 和小 14 第3章技术支持和GoogleMaps 区的覆盖半径播送给小区范围内的所有移动台这些移动台就能知道自己处在 什么地方查询数据库即可获取位置信息该定位方案的优点是无需对网络和 进行修改响应时间短它的定位精度取决于小区的半径 322基于网络定位 基于网络定位是多个固定的通信基点接收目标发送的信号根据其中相关 的位置信息来确定目标的定位信息在蜂窝网络中又叫反向链路定位该技术 要求定位终端发送或播送一些特定的信号网络系统负责收集这些信号并担负 起定位计算的任务该定位效劳中心的结构如图32所示241 定位是基于网 络的实现通过移动电信运营商的网络固定通信基点获取移动终端用户的位置 信息 基于位置 定位方法 的应用 COO 基于位置的付账 一 lJ 移动定 基于位置的信息 E-OTD 一 付中J 追踪 I rl GPS 平安 图32定位效劳中心结构图 移动位置中心组件将定位技术的选择和应用效劳的选择隔离起来位置中 心运行于无网络内部我们可以对它进行修改以适应具体移动设备的能力当 用户通过拨号发短消息或者WAP发起数据请求时位置中心的交换机将客户 的位置信息发送给相应的位置应用从信号中获取定位信息包括两个过程定 位参数的测量以及定位算法因此获得可靠的定位参数是保证高精度定位的前 提从统计的角度来看由于受到设备测量误差以及信号本身固有的随机性的 影响从定位信号中获得的参数有一定的噪声误差网络定位技术主要是增强 型观测时间差 E-OTD 该技术的实现原理是收集对效劳小区基站和周围几 15 第3章技术支持和GoogleMaps 个基站进行测量的结果算出测量数据之间的时间差并用此计算用户相对于 基站的位置增强型观测时间差定位技术是基于网络的定位方案是目前使用 最多的技术也是欧洲电信标准化组织 ETSI 建议使用的主要技术251 33GoogleMaps 2004年10月Google收购了总部位于美国加州山景城以矢量地图测绘为主 要业务的Keyhole公司262005年4月Google正式推出GoogleMaps它是 一种开放式的免费地图效劳有传统地图卫星地图和混合地图三种模式传 统地图能为用户规划路线指引帮助用户直接确定方向卫星地图那么可以使 用户获得当前位置的实拍鸟瞰图混合地图能让用户更加准确地获得方向感 331 GoogleMaps的特点 地图预览生成2728l 地图不是根据用户的请求动态生成而是预先处理成为图片金字塔切块 后做四叉树编码存放在效劳器端当用户对地图进行移动或者缩放操作时 只需要下载新的图片来填充新的区域 开发本钱 Google