第二節(jié) 移動地理信息系統(tǒng)與嵌入式地理信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù).doc

第二節(jié) 移動地理信息系統(tǒng)與嵌入式地理信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)一、 移動設(shè)備的開發(fā)方式1、 編譯環(huán)境1） Embedded Visual Studio微軟公司在發(fā)布Windows CE的同時，為了推廣Windows CE的使用，還免費提供了一套專門針對Windows CE的開發(fā)系統(tǒng)Embedded Visual Studio 簡稱（EVS）,Net平臺出現(xiàn)前，Windows CE下的開發(fā)主要是基于這個開發(fā)平臺。EVS 4.0 (VS) EVS 3.0 EVS帶有兩個開發(fā)工具，Embedded Visual Basic（EVB）和Embedded Visual c(EVC)，在使用上這兩項工具都和PC 平臺下的VB和 V C非常相似，所以開發(fā)人員不需要復(fù)雜的培訓(xùn)就可以直接在PDA平臺上開發(fā)軟件，這是EVS最吸引人的地方如下圖所示：2） Code Warrior Code Warrior是Metrowerks 公司發(fā)布的，基于不同指令集系統(tǒng)開發(fā)的集成IDL環(huán)境。該集成環(huán)境包括以下幾個功能模塊：編輯器、源碼瀏覽器、搜索引擎、構(gòu)造系統(tǒng)、調(diào)試器、工程管理器。編輯器、編譯器、連接器和調(diào)試器對應(yīng)開發(fā)過程的四個主要階段，其他模塊用以支持代碼瀏覽和構(gòu)造控制，工程管理器控制整個過程。該集成環(huán)境是一個多線程應(yīng)用，能在內(nèi)存中保存狀態(tài)信息、符號表和對象代碼，從而提高操作速度；能跟蹤源碼變化，進(jìn)行自動編譯和鏈接。Code Warrior一個重要的特點就是其plug-in設(shè)計：根據(jù)不同開發(fā)IDE的需要，提供特殊的軟件服務(wù)。該軟件以一個獨立于IDE的文件方式提供，比較典型的有Windows下的DLL文件，Mac OS 和UNIX下的共享庫文件等。3） J2ME Wireless Toolkit Java編輯語言作為開發(fā)平臺可以建立獨立的應(yīng)用程序（這些應(yīng)用程序只需編寫一次，便既可以在Windows系統(tǒng)又可以在基于UNIX的系統(tǒng)上使用），正是這種潛力以及其跨平臺的能力，使它在以后的幾年里逐步引起商業(yè)終端用戶的關(guān)注，并可以作為節(jié)約軟件開發(fā)費用的一種方法。Sun 公司曾經(jīng)推出過多類Java平臺的版本，最新的就是Java 2平臺下的J2ME環(huán)境。J2ME 目前定義了兩種配置：1、 CLDC(connected limited device configuration, 有線連接設(shè)備);、2、 CDC(connected device configuration,連接設(shè)備配置)。其中，前者面向低端消費電子產(chǎn)品；后者面向的設(shè)備比較高端介于CLDC面向的設(shè)備和運行J2SE的完全桌面系統(tǒng)之間，這些系統(tǒng)的內(nèi)存更大、處理能力更強，支持更復(fù)雜的環(huán)境。J2ME的出現(xiàn)使移動GIS系統(tǒng)的開發(fā)更加方便和快捷，而且這種開發(fā)方式不僅可以支持C/S格式的開發(fā)，同時還可以配合J2EE開發(fā)基于B/S的系統(tǒng)。2、 仿真器仿真器是移動GIS開發(fā)調(diào)試不可缺少的一部分。在很多情況下，移動軟件開發(fā)者并不可能直接將程序和數(shù)據(jù)復(fù)制到硬件上進(jìn)行調(diào)試，一方面是由于傳輸程序速度太慢，比較麻煩；另一方面是為了防止程序?qū)τ布斐蓺缧詡ΑＫ栽谡{(diào)試代碼時，一般都會先在仿真器上調(diào)試完畢， 再使用真正的硬件進(jìn)行測試。仿真器一般由硬件設(shè)備廠商提供，也有隨著開發(fā)環(huán)境附帶的3、 應(yīng)用程序的部署移動應(yīng)用程序的部署是移動開發(fā)不可避免的一環(huán)，因為調(diào)試完畢代碼終究需要硬件環(huán)境的考驗。目前比較流行的移動軟件部署方式有兩種：OTA和非OTA。OTA(over the air)即經(jīng)由無限通信網(wǎng)絡(luò)將應(yīng)用程序下載到移動設(shè)備上；而非OTA的方式是經(jīng)由除OTA以外的所以方式將應(yīng)用程序部署到移動終端上，目前較多的非OTA方式有：（1）有線傳輸；（2）紅外線；（3）藍(lán)牙；（4）多媒體信息服務(wù)；（5）Email附件。 采用非OTA方式獲取應(yīng)用程序一般都要有各類廠商所提供的同步系統(tǒng)來完成。二、 無線網(wǎng)絡(luò)的交互方式 通過無線網(wǎng)絡(luò)將信息和服務(wù)從服務(wù)器端傳輸?shù)揭苿咏K端上的技術(shù)，就叫網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)。常用的有 1、短消息系統(tǒng)（short messaging system , SMS） 2、移動IP(Mobil IP) 3、簡單無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（wireless application protocol ,WAP）1、SMS 1）概述 無線信息系統(tǒng)（SMS）于1991年出現(xiàn)在歐洲的無線領(lǐng)域，它提供了一個機制，用于將短信傳遞到無線設(shè)備，及從無線設(shè)備發(fā)送短信。SMS 是一種存儲和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。也就是說，短消息并不是直接從發(fā)送人發(fā)送到接收人，而始終通過 SMS 中心進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如果接收人處于未連接狀態(tài)（可能電話已關(guān)閉），則消息將在接收人再次連接時發(fā)送。2）、SMS的優(yōu)缺點優(yōu)點：（1）簡便 SMS的消息可以在任何時間、任何地點發(fā)送，而且一般情況下發(fā)出的消息就一定能夠被接收端接到。且SMS及時發(fā)送，不需要如TCP包一般的上線下線，也不用顧及當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)狀況，在使用上相當(dāng)簡便。（2）兼容 當(dāng)前市場上支持SMS的設(shè)備非常多，尤其以手機為主的SMS應(yīng)用平臺使用非常廣泛，因此利用SMS作為交互手段，不用考慮其兼容性。 （3）廉價 這種說法在不久的將來也許有待商榷。 缺點：（1） 復(fù)雜性 開發(fā)SMS非常復(fù)雜，一般需要使用AT指令集作為開發(fā)手段，并將 要發(fā)送的消息內(nèi)容通過繁瑣的編碼裝載到AT指令集中并由某些I/O端口發(fā)送。整個過程涉及的底層技術(shù)頗多，開發(fā)門檻相當(dāng)高。（2） 非實時 這是SMS的致命傷，因為SMS不是同步系統(tǒng)，其消息延遲相當(dāng)嚴(yán)重，有時甚至可延遲大數(shù)小時之久，這也是SMS很少被應(yīng)用于移動GIS系統(tǒng)中的重要原因之一。（3） 容錯性 由于沒有提供足夠的容錯機制，SMS 比較容易出現(xiàn)錯誤，在某些非民用信息的傳輸中也是無法容忍的。（4） 數(shù)據(jù)性 由于天生的數(shù)據(jù)限制，SMS沒辦法傳輸大規(guī)模的地圖數(shù)據(jù)。因此，使用SMS作為傳輸機制的系統(tǒng)，幾乎只能使用SMS來傳輸少量的屬性信息和信令信息，以及文字形式表達(dá)的位置信息。2、Mobil IP 1)移動IP概述移動IP技術(shù)是一種在全球因特網(wǎng)上提供的移動功能的方案。移動IP的工作原理：首先通過周期的組播或廣播一個成為代理廣播的消息，家鄉(xiāng)代理和外地代理宣告他們與鏈路的連接關(guān)系，移動節(jié)點在收到這些代理廣播消息后，檢查其中的內(nèi)容已確定自己是連接在家鄉(xiāng)鏈路還是外地鏈路上：當(dāng)連接在家鄉(xiāng)鏈路上時移動節(jié)點就想固定節(jié)點一樣工作;如果連接在外地鏈路上，情況就復(fù)雜得多。移動IP 具有可擴展性可靠性和安全性，并使節(jié)點在切換鏈路時仍可以保持通信，在無線網(wǎng)絡(luò)越來越發(fā)達(dá)的今天，它帶給移動GIS發(fā)展的好處也會越來越多，而對于一些已有的有線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的GIS系統(tǒng)，也不需要在新系統(tǒng)的環(huán)境下改變什么，因為移動IP同樣兼容過去的IPl路由技術(shù)。 2）Mobil IP 的優(yōu)缺點優(yōu)點：（1） 實時性強 信息幾乎沒有延遲，在網(wǎng)絡(luò)狀況良好的情況下，客戶端與服務(wù)器端在傳輸上的時間消耗幾乎為0，所以移動IP將非常適合實時性強的系統(tǒng)的移動GIS系統(tǒng)的應(yīng)用。（2） 開發(fā)方便 Mobile IP是基于無線網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)和傳統(tǒng)的基于有線網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)的統(tǒng)一，在網(wǎng)絡(luò)層上的每一層，都不會因為移動IP的加入而改變。因此一些舊時的基于TCP/IP的GIS系統(tǒng)甚至可以不用改動服務(wù)器端和客戶端的網(wǎng)絡(luò)傳輸代碼而直接使用。 （3） 數(shù)據(jù)費用低廉 在傳輸?shù)攘繑?shù)據(jù)的情況下，Mobil IP的在本上的表現(xiàn)比SMS更好，每1K數(shù)據(jù)0.03元的價格可以在傳輸更多數(shù)據(jù)的情況下使Mobile IP的花費控制在SMS的十分之一左右。（4） 無限的數(shù)據(jù)傳輸量 基于Mobile IP的TCP/IP包是不需要考慮數(shù)據(jù)長度的，只有在這樣的交互方式下才有可能傳輸GIS系統(tǒng)中地圖的矢量和柵格數(shù)據(jù)。缺點：（1） 不穩(wěn)定性 基于Mobile IP的無線模塊在使用前一般都需要撥號上網(wǎng)連接到移動營業(yè)商的Internet 服務(wù)器上取得自身的IP號，并在不斷的移動中更換移動代理，但由于目前國內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)剛剛開始發(fā)展，尚不成熟，如果以一定的頻率更改代理就會出現(xiàn)掉線情況，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸停滯。這在GIS中對移動要求很高這種情況是無法接受的。 （2） 傳輸速度低下 目前國內(nèi)高速度的3G還沒完全實現(xiàn)，目前可使用的主干網(wǎng)絡(luò)是中國移動GPRS和中國聯(lián)通CDMA1X，但兩者在真實的運作中由于物理機站的限制寬帶都只能達(dá)到標(biāo)稱值的一半。而且在移動設(shè)備較多的區(qū)域每個終端被分配到的寬帶將更加狹窄。（3） 對信號強度的依賴 在某些信號強度不好的區(qū)域，移動終端無法傳輸數(shù)據(jù)或者根本連不上以太網(wǎng)。Mobile IP方式可以滿足所有基于移動GIS的應(yīng)用交互。而且由于在設(shè)計上僅改變了基于網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議，其上的其它層尤其是應(yīng)用層上的開發(fā)方式仍然與傳統(tǒng)的Socket是一致的，甚至涉及良好的部分傳統(tǒng)GIS中關(guān)于客戶端和服務(wù)器端的連接程序代碼可以直接復(fù)制到移動系統(tǒng)中來。3、 WAP WAP是“Wireless Application Protocol”（無線應(yīng)用協(xié)議）的英文縮寫，它是一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，融合了計算機、網(wǎng)絡(luò)和電信領(lǐng)域的諸多新技術(shù)，旨在使電信運營商、Internet內(nèi)容提供商和各種專業(yè)在線服務(wù)供應(yīng)商能夠為移動通信用戶提供一種全新的交互式服務(wù)，WAP使手機用戶可以享受到Internet 服務(wù)，如新聞電子郵件、訂票等。WAP支持絕大多數(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)，包括GSM、CDMA、CDPD等。目前實現(xiàn)WAP的方式有兩種：一種是作為客戶端和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器端之間的WAP網(wǎng)關(guān)，另一種是直接作為客戶端連接的WAP軟體服務(wù)器。WAP 方式的互聯(lián)技術(shù)可以使用戶在手機、PDA這樣的硬件資源比PC少很多的移動設(shè)備上瀏覽Internet信息，是目前比較常見的移動GIS的應(yīng)用方式。三、 移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 1、 移動數(shù)據(jù)庫的概念移動數(shù)據(jù)庫是能夠支持移動式計算環(huán)境的數(shù)據(jù)庫，其數(shù)據(jù)在物理上分散而邏輯上集中。它涉及到數(shù)據(jù)庫技術(shù)，分布式計算技術(shù)，移動通信技術(shù)等多個學(xué)科，與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫相比，移動數(shù)據(jù)庫具有移動性，位置相關(guān)性，頻繁的斷接性，網(wǎng)絡(luò)通訊的非對稱性等特征。2、 移動數(shù)據(jù)庫的特性1） 備份恢復(fù) 嵌入式數(shù)據(jù)庫的備份和恢復(fù)與大型的DBMS管理數(shù)據(jù)庫不同，不能簡單的以獨立的服務(wù)或類似形式進(jìn)行，而要按照某種簡化方式完成。2） 復(fù)制與同步 嵌入式數(shù)據(jù)庫一般采用某種數(shù)據(jù)復(fù)制模式(上載，下載或混合方式)與服務(wù)器數(shù)據(jù)庫進(jìn)行映射以滿足人們在任意地點任意時刻訪問任意數(shù)據(jù)的需求，由于存在數(shù)據(jù)復(fù)制所以在系統(tǒng)中各個應(yīng)用前端和后端，服務(wù)器之間，可能需要各種必要的同步控制過程，甚至某些或全部應(yīng)用前端，中斷也要進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。3） 事務(wù)處理 嵌入式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理在前端可以簡單化，但在整個應(yīng)用系統(tǒng)中，可能需要結(jié)合移動計算機環(huán)境的特征進(jìn)行事務(wù)處理控制。4） 安全性 許多應(yīng)用領(lǐng)域的嵌入式設(shè)備是系統(tǒng)中數(shù)據(jù)管理或處理的關(guān)鍵設(shè)備，因此嵌入式設(shè)備上的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對存取權(quán)限的控制比較嚴(yán)格，同時許多嵌入式設(shè)備具有較高的移動性和便攜性和非固定的工作環(huán)境，也給嵌入式移動數(shù)據(jù)庫帶來了潛在的不安全因素，同時某些數(shù)據(jù)的個人隱私度又很高，因此存在磁場干擾，遺失、盜竊等個人數(shù)據(jù)安全的威脅，還需要提供充分的安全性。 5） 系統(tǒng)快速啟動 嵌入式移動設(shè)備的系統(tǒng)可靠性和可用性，現(xiàn)對于固定主機而言一般相對偏低，因此發(fā)生系統(tǒng)故障的概率可能大大提高。因此在這樣的計算機環(huán)境或計算機平臺上必須保證系統(tǒng)在發(fā)生軟件糾錯，不可實現(xiàn)的情況下，能夠通過硬件進(jìn)行系統(tǒng)的快速啟動。3、 移動數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)品Microsoft SQL Server For CE Microsoft SQL Server For CE是微軟公司掌上設(shè)備專門設(shè)計的移動數(shù)據(jù)庫，現(xiàn)在的最新版本為2.0.移動數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)的主體特征是要解決離線數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫的同步問題，SQL CE的方式為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問的技術(shù)（RDA）以及合并復(fù)制技術(shù)（mergereplication）。 通過RDA技術(shù)可以完成下面四種類型的數(shù)據(jù)傳遞：1） 從服務(wù)器端下載數(shù)據(jù) 當(dāng)移動設(shè)備上的本地數(shù)據(jù)庫無內(nèi)容時，可以通過RDA技術(shù)從遠(yuǎn)程SQL Server 2000服務(wù)器下載初始化數(shù)據(jù)到本地SQL Server CE數(shù)據(jù)庫。 2） 向服務(wù)器上傳數(shù)據(jù)移動設(shè)備上的應(yīng)用程序在初始化后，讓操作員登錄并使用系統(tǒng)在操作員錄入和采集的信息都將被保存在移動數(shù)據(jù)庫中，此時又可以利用RDA技術(shù)將本地數(shù)據(jù)上傳到SQL Server 2000服務(wù)器端。3） 更新服務(wù)器端數(shù)據(jù) 有時候同一條記錄可能在多個移動設(shè)備上的數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫中都存在。這時服務(wù)器端的記錄以最后一次同步的移動設(shè)備中的記錄為準(zhǔn)4） 下達(dá)無返回的T-SQL命令操作遠(yuǎn)程服務(wù)器（Submit SQL） 在移動設(shè)備上的應(yīng)用程序能夠利用T-SQL的命令遠(yuǎn)程操作SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫，這項功能非常實用我們通常需要在采集數(shù)據(jù)是記錄當(dāng)前時間但如果存在多個移動設(shè)備時，各個移動設(shè)備的機器時間是不統(tǒng)一的，對這種情況解決的方案就是在每次數(shù)據(jù)同步時利用Submit SQL技術(shù)刷新服務(wù)器時間并將這個時間下載設(shè)定為移動設(shè)備的時間。RDA技術(shù)主要分為兩層：Client和Server端Client端體現(xiàn)為移動設(shè)備應(yīng)用程序。移動程序通過內(nèi)置的SQL Server CE Client Agent實現(xiàn)對本地移動數(shù)據(jù)的讀寫和查詢，同時SQL Server CE Client Agent還實現(xiàn)了和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫的同步。Server端體現(xiàn)為IIS中間層和SQL Server數(shù)據(jù)庫。 張錦萍 四、定位系統(tǒng)1.GPS方式 1）概述 全球定位系統(tǒng)（global positioning system，簡稱GPS）是20世紀(jì)70年代由美國國防部研制的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)可向人類提供高精度的高航、定位和授時服務(wù)。這標(biāo)志著GPS系統(tǒng)已經(jīng)從最初的取代常規(guī)大地測量和工程測量，發(fā)展?jié)B入到了精密功能測量、地籍測量、地形測量、航空攝影測量、地質(zhì)調(diào)查、交通管理、地理信息系統(tǒng)、海洋測繪等領(lǐng)域。GPS也同樣是移動GPS系統(tǒng)獲取位置信息的重要的手段之一。 GPS定位的優(yōu)點在于：（1）功能多、用途廣。GPS系統(tǒng)不僅可以用于測量、導(dǎo)航，還可以用于測速、計時。測速的精度可達(dá)0.1m/s，測時的精度可達(dá)毫微秒。（2）定位精度高。GPS可為各類用戶提供動態(tài)的三維位置、三維速度及時間信息，單點定位可達(dá)510m，差分定位可達(dá)1m。（3）實時定位。利用全球定位系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航，即可實時確定運動目標(biāo)的三位位置和速度，由此保障運動載體沿預(yù)定航線運行，亦可選擇最佳航線。 但是，GPS也有很多缺點：（1）定位要求高。GPS定位需四顆以上的衛(wèi)星，天線不能遮擋。而在城市區(qū)間及構(gòu)筑物內(nèi)根本不能滿足GPS信號接收的基本要求，難以實現(xiàn)定位。（2）成本過高。幾乎所有的移動設(shè)備都不配備GPS接受儀器，這點無論是高端的PDA或者是低端的手機都是一樣，而一臺可連接移動設(shè)備的GPS接受模塊價格非常高昂，又無法在所有移動設(shè)備間實現(xiàn)通用，故不是非常容易實現(xiàn)。因此，在移動GIS平臺應(yīng)用上，采用GPS進(jìn)行定位的系統(tǒng)并不多見。2）基于GPS方式的開發(fā)GPS模塊返回的值遵循NMEA-0183協(xié)議，因此要對其開發(fā)就必須了解NMEA協(xié)議的內(nèi)容。NMEA（national marine electronics association，美國國家海事電子協(xié)會）成立于20世紀(jì)50年代，是一家專門從事海洋電子設(shè)備工業(yè)教育及研究的民間機構(gòu)，總部設(shè)在美國北卡羅來納州，NMEA系列標(biāo)注是其制定的關(guān)于海洋電子設(shè)備之間通信接口和協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)。1983年該組織制定了NMEA-0183標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)在兼容了NMEA-0180和NMEA-0182標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，增加了GPS、探測儀、羅精防偽系統(tǒng)等多種設(shè)備的接口和通信協(xié)議定義，同時，標(biāo)準(zhǔn)還允許一些特定的設(shè)備制造商對其設(shè)備（如Garmin GPS-38等）通信自行定義協(xié)議。由于NMEA-0183標(biāo)準(zhǔn)具有通用性和靈活性，因而在全世界得到廣泛使用。NMEA-0183通信格式采用RS-232通信標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)用于DTM和DCE。GPS同微機間的通信屬于DTE。標(biāo)準(zhǔn)的RS-232通信連接采用25針串口（DB-25），也可以用于現(xiàn)在微機流行的9針串口。缺省的波特率定為4800，波特率是所傳輸?shù)乃写a的最短碼元占用時間的倒數(shù)。NMEA-0183格式字符串的所有字符均為ASCII字符，數(shù)據(jù)傳輸以語句方式進(jìn)行，每個語句均以“$”開頭，緊接著是“會話ID”和3個字母的“語句ID”，其后是數(shù)據(jù)體，數(shù)據(jù)字段以逗號分隔，語句末尾為checksun，以回車換行結(jié)束。每行語句最多包含82個字符（包括回車換行和“$”符號）。數(shù)據(jù)串以逗號分隔符識別，空字符保留逗號。語句結(jié)束的checksum由一個“*”和兩個數(shù)據(jù)位的16進(jìn)制數(shù)組成。NMEA-0183標(biāo)準(zhǔn)允許個別廠商自行定義語句格式，這些語句以“$P”開頭，其后是3個字符的廠家ID識別后接自定義數(shù)據(jù)體。下面是幾個常用的會話識別ID。GP:Global Position System Receiver,GPS定位系統(tǒng)；LC:Loran C，羅蘭C無線電導(dǎo)航系統(tǒng)；OM：Omege Navigation Reveiver，歐米伽導(dǎo)航系統(tǒng)；II：Intrgrated Instrumentation，集成設(shè)備；NMEA-0183應(yīng)用于GPS方面時，數(shù)據(jù)串以“$GP”開頭，主要有GGA、GLL、ZDA、GSV、GST、GSA、ALM等格式，以下是這些格式各自的作用。$GPGGA：輸出GPS 定位信息；$GPGLL：輸出大地坐標(biāo)信息；$GPZDA：輸出UTC時間信息；$GPGSV：輸出可見的衛(wèi)星信息；$GPGST：輸出定位標(biāo)準(zhǔn)差信息：$GPGSA：輸出衛(wèi)星DOP 值信息；$GPALM：輸出衛(wèi)星星歷信息。應(yīng)用軟件通過接受從GPS輸出的信息，提取有用字段，可進(jìn)行相關(guān)定位、顯示、分析、存儲等操作。2.GSM方式1）概述 GSM定位技術(shù)是目前在無線網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最廣泛的定位技術(shù)。這種技術(shù)不需要對手機或網(wǎng)絡(luò)做較大的改動，因此能夠在現(xiàn)有手機的基礎(chǔ)上構(gòu)造位置查找系統(tǒng)。它通過采集移動臺所處小區(qū)的識別號（Cell ID 號）來確定用戶的位置。只要系統(tǒng)能夠采集到移動臺所在小區(qū)基站在地圖上的地理位置，以及小區(qū)的覆蓋半徑，則當(dāng)移動臺所在小區(qū)注冊后系統(tǒng)就會知道移動臺處于哪一小區(qū)。這種技術(shù)的定位精度取決于所在小區(qū)的半徑，因此一般精度不會很高，半徑約為數(shù)百米。雖然精度不高，但是由于成本低廉，且兼容性好，Cell_ID方法極其類似方法常在移動GIS系統(tǒng)尤其是LBS服務(wù)中被采用。2）GSM定位的原理 根據(jù)無線電傳輸測距原理，基站到手機的距離可以算出，但無法測定方向。當(dāng)只有1個基站時，手機到該基站可以認(rèn)為是在以該距離為半徑的圓周上。當(dāng)有2個基站時，同時測得各基站距手機的距離為D1和D2，則手機位置可以是在以這兩個基站連線為對稱軸的兩個對稱點上。當(dāng)有3個基站時，手機在3個基站構(gòu)成的平面上，其位置被唯一確定。若手機在3個基站構(gòu)成的平面之上（或之下）時，手機位置將被確定在以該平面為對稱面的上、下兩個對稱點上，此時若有不在這個平面上的第4個基站對手機測距，則手機位置被唯一確定。目前這種基站定位手機的精度可達(dá)到50100m，甚至50m以下的定位精度。第三節(jié) 移動地理信息系統(tǒng)的設(shè)計一、概述1基于胖客戶端結(jié)構(gòu)的移動GIS系統(tǒng)一般部署于類似于PDA這樣的高端的智能終端之上，由于其功能強大且成本較高，一般不作為個人應(yīng)用，而只作為工業(yè)用途。1）軟件系統(tǒng)基于胖客戶端系統(tǒng)的移動GIS軟件目前是移動GIS發(fā)展的主流，由于服務(wù)器端的開發(fā)和傳統(tǒng)的GIS大同小異，因此基于胖客戶端的軟件系統(tǒng)的開發(fā)中心在移動客戶端上。 目前在市場上，許多著名的GIS軟件公司都開發(fā)了基于智能平臺的GIS軟件開發(fā)環(huán)境，如ESRI的ArcPAD、Supermap的eSupermap、MapInfo的MapX Mobile等。這些軟件平臺的開發(fā)方式非常類似于PC平臺下的軟件的開發(fā)方式，它們的存在使基于不同智能終端系統(tǒng)的GIS軟件開發(fā)變得更加方便和快捷?；谝苿悠脚_的GIS系統(tǒng)的客戶端系統(tǒng)的開發(fā)也完全可以選擇在某一款成熟的基于移動平臺的GIS開發(fā)環(huán)境之上完成。 2）數(shù)據(jù)同步系統(tǒng) 由于移動終端市場在不同的環(huán)境下移動運行，利用無線網(wǎng)絡(luò)或者有線方式同服務(wù)器端的聯(lián)系技術(shù)就成為了移動開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一，一般而言，選擇方式需要按照系統(tǒng)的要求而定：完全用于野外采集數(shù)據(jù)的系統(tǒng)可以采用有線方式進(jìn)行交互；實時性要求不高且數(shù)據(jù)傳輸量較少的某些監(jiān)控系統(tǒng)可以使用短消息包同步方式；而實時性要求高且數(shù)據(jù)量巨大的系統(tǒng)應(yīng)使用TCP/IP包同步。3）位置信息獲取系統(tǒng)傳統(tǒng)上，這一位置通常被GIS所占據(jù)，除了其功能確實強大之外，另一個主要原因是一時沒有可替代的技術(shù)，；目前雖然出現(xiàn)了利用移動基站進(jìn)行定位的CELL-ID技術(shù)，但是由于精度太低，一時無法撼動GIS在工業(yè)用途上的地位。4）移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基于胖客戶端系統(tǒng)的移動數(shù)據(jù)庫一般都具有離線和在線功能，這主要是由無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不穩(wěn)定性造成的：在無法連接上網(wǎng)絡(luò)的時候，采取離線瀏覽本地數(shù)據(jù)庫的方式；在連接上網(wǎng)絡(luò)的同時，采取本地數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器端同步的方式，這是運作在胖客戶端系統(tǒng)下的移動數(shù)據(jù)庫的最大特色。2基于瘦客戶端的移動GIS系統(tǒng)概述瘦客戶端方式主要部署于普通的移動終端（如手機）上，其最主要的應(yīng)用就是位置服務(wù)。1）軟件系統(tǒng)很明顯基于瘦客戶端的GIS系統(tǒng)都是瘦客戶端系統(tǒng)，一切代碼皆運行于服務(wù)器之上，而客戶端只需要通過無線網(wǎng)絡(luò)獲知結(jié)果就可以了。因此，基于瘦客戶端結(jié)構(gòu)的GIS系統(tǒng)的開發(fā)中心是在服務(wù)器平臺之上?；谑菘蛻舳私Y(jié)構(gòu)的開發(fā)方式同傳統(tǒng)方式非常類似，主要有基于高端瀏覽器平臺的，Net Compact Frame Work 和J2ME 配合J2EE環(huán)境，以及貼近低端平臺的格蕾WAP開發(fā)系統(tǒng)，但是由于沒有專門針對移動GIS的開發(fā)環(huán)境，故時常需要與普通PC平臺下的瘦客戶端，如ArcIMS和 MapXtreme。相交互。目前常見的基于瘦客戶端的移動GIS 系統(tǒng)的開發(fā)方式有：Net Compact Framework 的移動Web開發(fā)、J2ME和J2EE結(jié)合的移動Web開發(fā)，直接書寫WML以及較低層的SMS開發(fā)。2）數(shù)據(jù)同步系統(tǒng) 在瘦客戶端架構(gòu)下，終端通過數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)從服務(wù)器端獲取結(jié)果數(shù)據(jù)，但是根據(jù)移動終端的不同物理構(gòu)造，需要選擇不同的數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)。（1）基于高端的智能終端系統(tǒng)如PDA，擁有和PC端幾乎完全相同的瀏覽器，可以解析普通的HTML語言，同時也擁有相當(dāng)?shù)奶幚砟芰推聊环直媛?，可以選擇普通的根據(jù)嵌入式智能設(shè)備設(shè)計的Web站點甚至普通Web站點獲取數(shù)據(jù)。（2）普通的手機一般不可以分析普通HTML的終端，需要通過WAP方式獲取經(jīng)過WML encoding 后的數(shù)據(jù)。（3）更低端的用戶，如果想要獲取移動GIS服務(wù)就要采取文字方式與服務(wù)器端進(jìn)行交互，這種方式下最方便的技術(shù)就是SMS。3）移動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在瘦客戶端結(jié)構(gòu)下的移動系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是不可能被配置在變化多端的客戶端的，只可能在服務(wù)器端出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的身影，而且，直接進(jìn)行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)調(diào)用的是GIS專用服務(wù)器，所以，普通的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如Oracle、SQLServer、MySQL,都可以勝任，因此該技術(shù)不再討論之列。二 基于胖客戶端的移動地理信息系統(tǒng)的設(shè)計和傳統(tǒng)的GIS一樣，大量的移動廠商都針對移動平臺發(fā)布了基于移動平臺的開發(fā)環(huán)境，如ESRI公司的ArcPAD，MapInfo公司的MapX Mobile，SuperMap公司的eSuperMap等，利用這寫開發(fā)包可以很大程度上簡化移動終端的開發(fā)過程，下面簡要介紹一下這些移動GIS開發(fā)包環(huán)境中代表性的產(chǎn)品。1.ArcPAD的解決方案ESRI公司的ArcPAD軟件是用于移動Windows設(shè)備的移動制圖GIS技術(shù)。ArcPAD為特外用戶通過手持和移動設(shè)備提供數(shù)據(jù)庫訪問、制圖、GIS和GPS的綜合應(yīng)用。通過ArcPad可以實現(xiàn)快速便捷的數(shù)據(jù)采集，大大提高了野外數(shù)據(jù)的可用性和有效性。1）ArcPAD的特點（1）無須合適的轉(zhuǎn)換，能直接使用符合業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的Shapefile矢量格式（這種格式被ArcInfo、ArcView GIS、ArcIMS及其他ESRI軟件使用）和以下的圖像格式：JPEG、MrSID（壓縮影像）、Windows Bitmap和CADRG,所能使用的數(shù)據(jù)量只手硬件性能的限制，并且地圖引擎針對WindowsCE進(jìn)行過優(yōu)化。（2）包含全套的瀏覽、查詢和顯示工具，如縮放、要素屬性顯示、層可見性隨比例而變、與外部文件的超鏈接、距離與面積量算、圖層顯示控制以及各種顯示符號的設(shè)置。、（3）支持ArcIMS圖像服務(wù)，通過一個活動的TCP/IP連接到服務(wù)器并取回數(shù)據(jù)到當(dāng)前視圖，新建一個. GND文件（geography network definition file）。（4）允許用戶新建、刪除、移動shapefile中的點、線和多邊形要需，也能使用GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行要素編輯。屬性數(shù)據(jù)可以通過內(nèi)置的編輯界面或用戶自定義窗體進(jìn)行操作。（5）在用戶界面方面，ArcPAD為底層復(fù)雜的功能使用提供了一個簡單又流行的用戶界面上，通過受控的工具條，用戶能實現(xiàn)大部分功能，這已經(jīng)成了屏幕尺寸限制下得一條重要的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，也別是在更小的手掌尺寸大小的PC Windows CE設(shè)備上，而且ArcPAD允許用戶定制軟件程序，可以增加和刪除用戶界面上的按鈕，穿件或者編輯已有的公爵條，并且支持別人的輸入設(shè)備，如條碼掃描器，這些定制功能都可以在ESRI公司發(fā)布的針對ArcPad的定制環(huán)境ArcPadApplication Builder中完成。 此外，帶上一個可選的GPS、ArcPad能夠在地圖上實時顯示用戶的當(dāng)前位置，ArcPad支持大量不同的GPS設(shè)備，只要支持GPS接收器的輸出格式遵循NAME標(biāo)準(zhǔn)，這個標(biāo)準(zhǔn)對電子信號需求，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，定時和具體的語句格式都多了定義。ArcPad能夠接受GPS發(fā)送過來的信息，所有的GPS數(shù)據(jù)都能夠一跟蹤日志的形式記錄下來。 ESRI公司還專門在ArcView中發(fā)布了一套針對ArcPad工具集，這套工具集允許ArcViewYONGHUA WEI ArcPad抽取、轉(zhuǎn)換以及投影數(shù)據(jù)，ArcView GIS用戶能夠剪裁Sapefile專題以及生成ArcPad又硬和符號文件。用戶能夠把符號輸出成點、線和多邊形。ArcPad的對話框設(shè)計器能為ArcPad定制窗體。ArcView GIS的用戶也能生成簡單數(shù)據(jù)文件供ArcPad使用。2）ArcPAD的開發(fā) ArcPAD Application Builder 的存在使基于移動GIS的開發(fā)門檻降低了很多，也靈活了很多，用戶可以利用ArcPAD Application Builder進(jìn)行簡單的定制系統(tǒng)到負(fù)載的編寫底層擴展插件不同等級的開發(fā)a . 定制開發(fā)這是ArcPAD中最簡單級別的開發(fā)方案，通過ArcPAD Application Builder實現(xiàn)。定制開發(fā)有兩種方式：知己編輯系統(tǒng)的相關(guān)選項和書寫腳本。用戶可以通過定制開發(fā)定制用戶界面，增加額外的功能和工具，強制數(shù)據(jù)的完整性，創(chuàng)建末班，將一些任務(wù)組合在一起。B擴展插件開發(fā)這種開發(fā)方式相對高級一點，主要做的原理是利用底層語言為ArcPAD 開發(fā)出新的DLL，存放在ArcPAD 的extensions目錄，DLL在ArcPAD 啟動時加載，作PAD添加新的特新，如添加對新的設(shè)備的支持，添加對新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的支持等。它的優(yōu)點是比腳本方式靈活，可以只安裝想要使用的擴展，且速度比較快，新編寫的模塊可以無縫的集成到ArcPAD中去，但是缺點是開發(fā)的門檻過高，需要開發(fā)者對C / C+有相當(dāng)深入的了解，因此只有經(jīng)驗豐富的程序員才可以進(jìn)行這類開發(fā) ArcPAD可以應(yīng)用在以下幾個方面：街道交通標(biāo)志巡視，電線桿的維護：米表的讀?。旱缆蜂佋O(shè)管路等2eSuperMap的解決方案eSuperMap是embedded SuperMap的縮寫，是北京超圖地理信息技術(shù)有限公司開發(fā)的嵌入式地理信息系統(tǒng)開發(fā)平臺，它沖鋒考慮到了嵌入式設(shè)備資源短缺的特點，從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)到基本算法都精益求精，最資源的消耗很低，而其性能卻很優(yōu)異.功能強大|、系統(tǒng)穩(wěn)定，為面向嵌入式用用的地理信息細(xì)心哦那個的開發(fā)提供了極大的方便。1）eSuperMap的特點（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡練：eSuperMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)專門為嵌入式設(shè)備量身定做，結(jié)構(gòu)緊湊、精煉，更適合在資源短缺的嵌入式設(shè)備上使用。數(shù)據(jù)文件為根據(jù)嵌入式設(shè)備的特點而專門設(shè)計的PMF文件格式，它才用超圖結(jié)構(gòu)化存儲技術(shù)，吧圖形數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)、符號庫、線型庫正和道義和文件中，進(jìn)行一體化管理。文件緊湊，邏輯結(jié)構(gòu)清晰，方便管理，而且不依賴于任何數(shù)據(jù)庫技術(shù)，課移植性強。（2）支持多平臺運行環(huán)境：同時支持WindowsCE2.11以上、WindowsNT/2000/XP/9X的操作系統(tǒng)，對于不同的操作系統(tǒng)，eSuperMap有不同的苦與之相對應(yīng)。eSuperMap共有三大類：適用于VC6、EVC3 和EVC4開發(fā)環(huán)境的使用的庫，其中VC6版運行庫開發(fā)出的應(yīng)用系統(tǒng)可以在WindowsNT/2000/XP/9X以上的操作系統(tǒng)上運行，VC3版運行庫開發(fā)出的應(yīng)用系統(tǒng)可以在WindowsCE2.11以上的操作系統(tǒng)上運行，VC6版運行庫開發(fā)出的應(yīng)用系統(tǒng)可以在WindowsCE.NET操作系統(tǒng)上運行（3）功能強大:除了常規(guī)的地圖放大、縮小、平移等功能外，還具有地圖旋轉(zhuǎn)、專題地圖、地圖投影、GPS接受等功能（4）操作簡便，易于開發(fā)：類層次關(guān)系清晰，結(jié)構(gòu)清楚，容易理解，開發(fā)靈活（5）應(yīng)用廣泛：eSuperMap的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，具體包括交通領(lǐng)域、軍警政府機關(guān)特殊領(lǐng)域、環(huán)境保護、林地調(diào)查、測繪領(lǐng)域、旅游娛樂等領(lǐng)域2）利用eSuperMap進(jìn)行開發(fā)eSuperMap的數(shù)據(jù)源為SuperMap公司自行設(shè)計的PMF格式，PMF不依賴于任何的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，文件緊湊，可移植性強，更適合在嵌入式設(shè)備上使用。一個PMF文件存放一個數(shù)據(jù)源、一個線性庫、一個符號庫和若干個地圖。在eSuperMap中，可以按邏輯關(guān)系吧類庫中的個各類分為幾個大類，每個大類又可以根據(jù)具體的功能分為可以用編程語言描述的類。首先，把eSuperMap中的類分為以下幾大類。（1）數(shù)據(jù)組織/數(shù)據(jù)訪問相關(guān)類：負(fù)責(zé)從數(shù)據(jù)源中獲取數(shù)據(jù)和組織數(shù)據(jù)，是eSuperMap的核心類群。（2）地圖顯示/操作相關(guān)類；負(fù)責(zé)處理地圖的繪制和放大縮小等瀏覽操作，同樣是eSuperMap中的不可缺少的類群。（3）基本地圖實體相關(guān)類：負(fù)責(zé)專門描述eSuperMap中的各類是糧食體積和，所有的類都由CSeGeometry這個抽象類繼承下來。（4）GPS類：eSuperMap提供的專門的GPS模塊信息進(jìn)行讀取和處理的類群。（5）地圖投影相關(guān)類：負(fù)責(zé)驚醒經(jīng)緯度坐標(biāo)與投影坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換，和在不同大地參照系下的經(jīng)緯度坐標(biāo)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。（6）其他應(yīng)用類：專門保留錯誤代碼類、空間分析類、內(nèi)存分配類等開發(fā)時經(jīng)常需要用到的類（7）各類之間有相應(yīng)的邏輯關(guān)系圖，通過他們可以明確各類之間的邏輯關(guān)系，為工程應(yīng)用中類庫的正確使用打下基礎(chǔ)三 基于瘦戶端的移動地理信息系統(tǒng)的設(shè)計1基于J2EE的解決方案 1）概述 J2EE已經(jīng)成為大型分布式應(yīng)用的首選平臺，電信和金融等行業(yè)紛紛采用J2EE作為中間件應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)來提高系統(tǒng)的可用性、可靠形和跨平臺性。J2ME和J2EE可以成為最賤的移動企業(yè)解決方案。目前J2ME平臺姐支持HTTP協(xié)議，所以J2ME應(yīng)用程序可以通過HTTP與企業(yè)系統(tǒng)的前端連接，設(shè)設(shè)置某些J2ME平臺支持HTTPs，可以利用SSL技術(shù)與企業(yè)系統(tǒng)限購連接。 2）解決方案 基于J2EE的移動GIS系統(tǒng)采用的J2EE標(biāo)準(zhǔn)來構(gòu)造及與多層體系節(jié)后的移動定位服務(wù)方案。a.GIS應(yīng)用服務(wù)器GIS應(yīng)用服務(wù)器主要完成制圖服務(wù)中心關(guān)鍵業(yè)務(wù)邏輯的處理，如左邊轉(zhuǎn)換、地里邊嗎、地址匹配等耗時的GIS處理GeoXMLshi yunxingzai Web服務(wù)器上JSP應(yīng)用程序，同時又是GIS服務(wù)器的RMI客戶機。系統(tǒng)通過它與客戶機打交道，接受請求和轉(zhuǎn)送請求到GIS應(yīng)用服務(wù)器中進(jìn)行處理，返回結(jié)果到信息設(shè)備。當(dāng)GeoXML接受來自客戶端的調(diào)用請求時，它接受客戶端到服務(wù)器之間的聯(lián)系。b 信息設(shè)備空間信息可視化技術(shù)根據(jù)OGC換聯(lián)網(wǎng)地圖接口實現(xiàn)規(guī)范的定義，基于互聯(lián)網(wǎng)的空間信息可視化包含了查詢、生成、擴展和顯示4個最基本的過程。查詢又稱過濾，是指從原始數(shù)據(jù)中得到符合瘦客戶機查詢條件的數(shù)據(jù)集合：生成又稱為生成現(xiàn)實系列，即把查詢得到的數(shù)據(jù)稽核組和