摘 要

本文借助Google公司为开发者提供的Android Studio这一工具，首先针对目前城市用户对于公共交通出行尤其是轨道交通出行的需求进行分析，然后针对需求分析进行系统设计，最后根据需求分析与系统设计的结果展开开发工作。

论文主要研究了由于目前城市化进程的推进，普通居民的私家车拥有量不断上升，因此堵车情况也极为明显，为解决这种情况，许多城市都在投入精力建设自己的地铁系统，在这种情况下为了满足普通居民对于地铁信息查询的需求，应该设计一个什么样的信息查询系统，以及如何实现。

研究结果表明：因为Android系统为普通开发者提供的各种便利条件以及SQLite数据库的易用性，因此设计的系统是基于Android平台的，满足的主要功能有：路线及站点信息查询、列车运行时刻查询以及换乘查询。

本文的特色：针对目前国内的需求以及国内外同类软件的优缺点进行分析，挑选对用户而言最重要的需求进行系统设计，并针对设计过程中使用到的一些关键技术进行阐述，最后再进行测试与分析。

关键词：Android；地铁；信息查询；系统

Abstract

This paper first analyzes the demand of urban users for public transportation, especially rail transit with the Android Studio, a tool provided by Google for developers, then designs a system based on the demand analysis. Finally, the development work is carried out according to the results of demand analysis and system design.

This thesis mainly studied that due to the advancement of urbanization, more and more people own a private car, so the traffic situation is worse, in order to solve this situation, many cities are constructing metro system, in order to meet the needs of ordinary residents for subway information query, we should design a what kind of information query system, and how to implement.

The results show that the Android system is based on the Android platform because of the convenience of the Android system for ordinary developers and the ease of use of SQLite database.

The characteristics of this paper: according to the current domestic demand and the advantages and disadvantages of similar software at home and abroad to analyze, select the most important demand for users for system design, and for the design process to use some of the key technologies are described, and then test and analysis.

Key Words：Android；Metro；Information search；System

目录

第1章绪论 1

1.1选题背景及意义 1

1.1.1 选题背景 1

1.1.2 选题意义 1

1.2 国内外公交查询软件的发展现状及分析 2

1.2.1 同类型软件发展现状 2

1.2.2 同类型软件分析 2

1.3 设计内容及预期目标 3

1.4 论文组织结构 3

第2章Android系统及设计所用相关技术 5

2.1 Android平台的诞生背景及发展现状 5

2.1.1 Android系统的诞生 5

2.1.2 Android系统的发展现状 5

2.2 Android系统架构 6

2.2.1 Linux内核层 6

2.2.2 系统运行库层 6

2.2.3 应用框架层 7

2.2.4 应用层 7

2.2 Location Based Service概述 7

2.3 SQLite概述 8

2.4 开发环境搭建 8

第3章Android地铁信息查询系统需求分析 10

3.1 国内城市轨道交通现状和乘客出行行为分析 10

3.1.1 国内城市轨道交通现状 10

3.1.2 乘客出性行为分析 11

3.2 地铁信息查询系统功能分析 11

3.2.1 基于用例图的用户需求分析 11

3.2.2 基于活动图的业务流程分析 13

3.2.3 站点列表查询模块分析 14

3.3 查询系统非功能性需求分析 14

3.3.1 Android系统的易用性 15

3.3.2 Android系统的可靠性 15

3.3.3 Android系统的安全性 15

第4章地铁信息查询系统设计与实现 17

4.1 系统功能结构设计 17

4.2 用户界面设计 17

4.3 SQLite数据库建立 18

4.4 线路查询模块的开发实现 19

4.4.1 Activity之间的跳转 19

4.4.2 线路查询功能的开发 20

4.4.3 列车运行时刻表查询功能的开发 22

4.5 换乘功能模块的开发实现 23

4.5.1 Dijkstra算法 23

4.5.2 查询功能界面设计 23

第5章系统安装与测试 24

5.1 系统测试 24

5.1.1 测试计划 24

5.1.2 测试过程 24

5.2 测试结论 27

第6章结论 28

6.1 论文工作总结 28

6.2 后续工作展望 28

1. 绪论

随着城市公共交通体系的健全，越来越多的人在日常出行中会选择使用公共交通，地铁又因其出行速度快以及可以规避堵车的特性而成为大多数人的首选出行方式。然而，在复杂的地铁网络面前，确定合适的乘坐方案会是一个难题，因此设计一个基于移动设备的查询软件是很有必要的。

1.1选题背景及意义

1.1.1选题背景

近年来通信技术不断向前发展，数据传输速率一直在稳步上升，带动了计算机软件与移动互联网的蓬勃发展，也改变了人们生活的方方面面。计算机科技的快速进步，使得开发者能够更加容易地开发出各种各样满足用户不同方面需求的软件。现有的软件市场上出现了越来越多的功能各异的软件，其中，工具类软件更是深刻地影响了人们的生活方式，让人们的生活更加便利。根据《中国互联网络发展状况统计报告》的统计，截至2018年12月，我国网民规模达8.29亿，互联网普及率为59.6%，互联网已渗入到各地区各行业，涉及到大家的衣食住行^[1]。如今，只需要通过一部智能手机，就可以满足人们的很多需求，互联网带来的便利正在一步步地改变着人们的生活。

随着我国城市化的快速发展，居民利用公共交通出行的需求量迅速增加，各地公共交通系统随之迅速扩大，城市轨道交通线路也越来越多，到 2017 年年底，我国大陆一共有 34个城市开通了城市轨道交通线路并且正常运营了，累计开通的城市轨道交通线路共计 165条，总里程数达到 5033 公里^[2]。许多城市的轨道交通进入了一个新的阶段--网络化运营阶段。网络化运营阶段的地铁覆盖区域变得越来越大，而且站点也变得越来越密集，也会经常出现一个站内同时存在着好几条地铁线路的情况，比如说上海市的世纪大道地铁站就共存着4条地铁线路。轨道交通的网格化建设与网络化运营导致了居民对不常用线路的记忆不深刻，已经不再是公共交通起步阶段光靠记忆就可以迅速确定自己出行方案的时代了。

1.1.2选题意义

相较于传统的纸质地图，采用移动端查询软件可以让线路查询更加简单方便，同时也具有更新更及时、多线路换乘更智能等好处。而且基于4G传输以及接下来的5G传输，对于公共交通车辆使用率和拥挤程度的信息传输会更加便捷，信息获取也会更加方便。同时，基于现有运算能力对各站点各时刻交通工具使用率的大数据处理，可以让城市的公共交通规划与资源分配变得更加合理，从而提高城市公共交通的使用率与使用效率，达到节能减排的目的，对国家公交优先政策起到支撑作用。公共交通全覆盖使得我们作为乘客可以通过便捷的交通换乘到达很多离出发点很远的地方，只是在庞大的站点与线路分布数据面前，普通乘客很难去选择一个最优的换乘方案，采用移动端的查询软件也能让用户在使用软件时更加容易的去采取最优线路，达到节省出行时间的目的，提升自我的公共交通乘坐体验。

1.2国内外公交查询软件的发展现状及分析

1.2.1同类型软件发展现状

如今，国内外的开发者们已经开发出了很多公交查询类软件，或是在地图类软件中内置了公交线路查询这一功能，比较出名的有国外市场上的“Google Maps”，国内市场主要是“高德地图”、“腾讯地图”以及“百度地图”这地图类软件中的三大巨头，以及部分城市交通局自己开发的官方的查询软件。目前市场上还出现了一些专供地铁使用的工具软件，比如适用于上海地铁的“Metro大都会”，集支付、查询、导航和发现功能于一体，还有布局全国的“花生地铁”，既有查询、发现、娱乐等功能，同时还和地铁合作设置了车厢内WiFi供用户使用。也有一些城市并没有开发具体的软件，而是采取了网页形式的信息发布查询方式，让大家可以在各种能够连入互联网的设备上进行查询操作。

1.2.2同类型软件分析

但是这些软件或多或少都有各自的缺陷，比如说地图信息数据库太庞大，导致软件体量太大，对于部分旧手机不是十分友好；或者是为了盈利，导致广告太多，信息繁杂，增加了信息获取的难度；而许多官方的软件，又因为缺少维护和更新，导致使用体验相对较差。因此对于一个不经常出远门的用户来说，有一款只服务于当前城市且只面向地铁的小体量软件，会让地铁出行变得更加方便。

Google Maps可以提供含有全球城市政区和交通以及商业信息的矢量地图、不同分辨率的卫星照片和可以用来显示地形和等高线地形视图。Google Maps的功能十分强大，也能涵盖用户各方面的使用需求，但是也导致其数据库太过庞大，同时因为国内的谷歌服务使用体验很差，所以Google Maps在国内市场的用户口碑并不是很好。

高德地图、腾讯地图和百度地图分别是国内三大互联网巨头--阿里巴巴、腾讯和百度旗下的代表性地图软件，同时也是国内用户数量最多的三款地图软件。高德地图的特点主要在于其广泛的数据、准确的信息提供以及信息更新很及时，同时也利用了来自于飞猪旅行等阿里巴巴旗下旅行类软件的用户评价信息，可以提高对周边景点的描述准确率，同时高德地图也整合了国内几大网约车平台的接口，可以一键同时叫车，提高了用户的使用体验；腾讯地图的优势在于腾讯公司有来自QQ和微信的庞大用户群体，数据互通以及偶尔的运营活动可以提高用户的使用粘性；百度地图则是因为百度搜索引擎的加持，使得搜索结果的准确度更加能够让用户满意。然而这三款软件都是有盈利需求的，或内置广告，或开放接口，在软件中融入其他软件的跳转链接，因此软件都相对臃肿，从而导致用户的使用体验没有想象中的那么好。

1.3设计内容及预期目标

在了解现有公交、地铁以及地图查询软件的背景及现状的基础上，同时了解GPS全球定位系统、GIS地理信息系统等可能要用到的知识，之后再确定地铁信息获取渠道并进行需求分析和系统设计。

在一切准备工作做好的情况下，利用Android Studio进行开发，做出一款基于Android平台具有简单查询功能的信息查询类工具软件。

预期目标有：实现站到站之间的线路查询，包括跨线路换乘查询的功能；实现列车到站时刻查询功能；实现线路布局概览以及列车运行时间查询功能。

在预期目标实现的基础上准备附加实现的功能有：1）到站提醒：对于不熟悉的线路，或者因为在车上看书或休息等太过投入，以及因为听不清报站等情况都有可能导致出行者下错站等情况，因此根据列车时刻表及定位等信息设置一个目的地到站提醒，提前提醒用户做好下车准备。2）线路分享：将获取到的线路通过社交软件分享给他人。3）线路收藏：对于一些常用的出行线路或者具有特殊意义的线路，可以将其添加到收藏列表，避免每次使用时都要进行查询操作。

1.4论文组织结构

本文主要的研究内容是如何实现一款基于Android平台的地铁信息系统查询软件，文章的结构安排如下：

1. 绪论

本章主要阐述了“基于Android平台的地铁信息查询系统”的选题背景及意义，探究了国内外同类型公交查询软件的发展状况与优缺点。在此基础上确定了设计的主要内容和预期目标。

第二章 Android系统及设计所用相关技术

本章主要对Android系统记性简单介绍，并且对本次系统设计中需要使用到的一些功能进行知识展开。

第三章 Android地铁信息查询系统需求分析

这一章主要针对普通用户和系统管理员这两类对象进行日常活动需求分析，包括系统性功能与非系统性功能两方面。完善的需求分析能够让我们的功能设计更加合理，为后面的开发活动提供了支撑。

第四章地铁信息查询系统设计与实现

本章是整篇论文的核心部分，围绕着系统的设计与功能实现方案展开。主要包括用户使用界面的设计、功能跳转的设计、功能模块的设计以及数据库的建立等。论述了如何解决换乘、信息查询以及如何传递数据等关键性技术问题。

第五章系统安装与测试

本章将论述程序打包与实际安装测试的过程，并对测试结果进行分析。

第六章结论

本章将对前文进行总结，并且总结整个设计过程中遇到的问题与自身的不足，并做出以后的展望。

1. Android系统及设计所用相关技术

本章主要围绕Android系统的诞生背景、发展现状、系统架构以及LBS、SQLite数据库等本设计所使用到的一些相关技术的相关知识展开，同时对开发环境的搭建进行补充。

2.1Android平台的诞生背景及发展现状

2.1.1Android系统的诞生

Android公司创办于2003年10月，创办人是被称为“Android之父”的Andy Rubin。2005年8月，这家公司成立22个月后，Google公司将其收购，但是Andy Rubin仍然继续担任Android项目的研发负责人。经过了多年的研发，Google公司于2008年9月正式推出了Android系统的第一个版本—Android 1.0^[3]。

Google公司的开放政策允许任何手机厂商或者个人免费获取到Android操作系统的源码，自由地使用或者基于Android定制自家的操作系统UI。Android系统问世后，三星、HTC、摩托罗拉、索爱等当时知名的手机厂商都推出了各自的Android手机，Android市场一时间百花齐放。

2.1.2Android系统的发展现状

Android系统自从面世以来，已经发布了近30个版本，系统性能不断地提升，用户的使用体验也越来越好。在这些年的发展过程中，Android王国逐渐成型，系统厂商、手机厂商、应用厂商和用户共同携手为Android的蓬勃发展做出了可观的贡献，目前Android在全球智能手机市场的市场占有率已经超过了70%。

Android系统极高的市场占有率也促使各大软件厂商纷纷基于Android平台为自己的产品业务开发出各种各样的应用程序，并且积极跟随着Android系统的迭代为自家产品进行升级与新功能开发，也因此吸引了大量的用户，从而进一步巩固了Android系统的市场地位，也促使了硬件厂商不断探索，研发出性能更强劲、更受用户喜爱的智能手机，又一次巩固了Android的地位。久而久之，Android、手机厂商、软件厂商和用户之间形成了一个良性循环，不断地促进着Android系统的蓬勃发展。

近几年，得益于Android系统的发展，国内的智能手机市场也可谓是百家争艳，华为、中兴、vivo和OPPO纷纷进军智能手机市场，也有借着Android的东风发展起来的小米、魅族等手机圈新贵，并且也获得了市场的广泛认可。

2.2Android系统架构

Android系统本身是基于Linux开发的一款开源的手机操作系统，而Android的应用程序则大多使用强大的Java语言进行开发，也支持一些其他的语言比如C、Kotlin等，被誉为“第一个完整、开放而免费的移动平台”[4]。

Android系统的系统架构一般被分为四层：Linux内核层、系统运行库层、应用框架层和应用层^[5]。

图2.1 Android系统架构

2.2.1 Linux内核层

Android系统是基于Linux开发的，而Linux内核层的主要功能就是为使用Android系统的各种设备提供硬件的底层驱动支持，比如说蓝牙驱动、WiFi驱动、电源管理、camera驱动以及音频驱动等。

2.2.2 系统运行库层

系统运行库层是Android系统的特性得以不断发展的支撑，而这些特性的支撑来源就是这一层的C/C 库。比如本次设计中用到的数据库支持就是由SQLite库提供的支持。其他常见的一些特性支持库还有为3D绘图提供支持的OpenGL|ES库、为浏览器内核提供支持的Webkit库。

除此之外，系统运行库层也有Android的运行时库，Android之所以能允许开发者使用Java语言来编写Android应用，就是得益于Android运行时库提供的一些核心库。Android运行时库也包含了Dalvik虚拟机，它使得每一个应用程序的运行进程都是独立的，并且拥有一个自己的进行针对优化过的虚拟机实例。

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