第七章 移動(dòng)GIS原理

1、第七章 移動(dòng)(ydng)GIS共四十九頁6.1 移動(dòng)(ydng)GIS概念近幾年移動(dòng)GIS相關(guān)的提法 基于位置(wi zhi)的服務(wù) LBS(Location Based service) 3G集成系統(tǒng) GPS/GIS/GSM(GPRS) integrated system； 移動(dòng)定位服務(wù) MPS(Mobile Position Service); 空間信息移動(dòng)服務(wù)共四十九頁6.1 移動(dòng)(ydng)GIS概念 從理論上，空間信息移動(dòng)服務(wù)可以歸為“移動(dòng)GIS”這一術(shù)語，它是相對(duì)與靜態(tài)GIS和時(shí)態(tài)GIS而言的：靜態(tài)GIS的分析空間是（空間，屬性）時(shí)態(tài)GIS的分析空間是（空間，屬性、時(shí)間）二者的研究

2、對(duì)象都是地理實(shí)體(sht)而移動(dòng)GIS的研究對(duì)象則是移動(dòng)目標(biāo)（非地理實(shí)體）和地理實(shí)體關(guān)系,其分析空間應(yīng)是（移動(dòng)目標(biāo)、空間，屬性、時(shí)間）共四十九頁6.1 移動(dòng)GIS概念(ginin)與構(gòu)成Mobile GIS is the use of geographic data in the field on mobile devices. Its an evolution of how the enterprise database is used and managed within an organization. Mobile GIS integrates three essential comp

3、onents： global positioning system (GPS) rugged handheld computers GIS software Bringing these technologies together makes the enterprise database directly accessible to field based personnel - whenever and wherever it is required.共四十九頁6.2 MGIS的體系結(jié)構(gòu)(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)硬件(yn jin)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)共四十九頁6.2 MGIS的體系結(jié)構(gòu)(2)硬件構(gòu)成： 與靜

4、態(tài)GIS相比，移動(dòng)GIS研究的對(duì)象不再是關(guān)系具有不變性的實(shí)體集，而是少量有限的移動(dòng)實(shí)體集，原相對(duì)靜止的實(shí)體集僅作為參考目標(biāo)。同時(shí)，硬件環(huán)境也發(fā)生了較大的變化，在移動(dòng)端需采用輕便、靈活、易于攜帶、外觀設(shè)計(jì)優(yōu)雅的智能化終端設(shè)備。當(dāng)然，由于智能終端(zhn dun)的簡(jiǎn)化，其存儲(chǔ)計(jì)算功能較弱，顯然全部靜態(tài)空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與小型終端(zhn dun)極為不現(xiàn)實(shí)。因此，從固定服務(wù)器通過有線或無線通信技術(shù)動(dòng)態(tài)刷新智能終端中的空間數(shù)據(jù)技術(shù)和設(shè)備必不可少。共四十九頁6.2 MGIS的體系結(jié)構(gòu)(3) 經(jīng)過上面的分析，可見移動(dòng)GIS系統(tǒng)的硬件構(gòu)成至少有四部分：服務(wù)器端的相關(guān)設(shè)備通信網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備有線通信無線通信移動(dòng)終

5、端設(shè)備CPU功能較弱只有更小的存儲(chǔ)器（ROM、RAM）功耗受到一定的限制顯示窗口較小有不同的輸入設(shè)備移動(dòng)目標(biāo)(mbio)空間定位設(shè)備共四十九頁體系結(jié)構(gòu)共四十九頁6.2 MGIS的體系結(jié)構(gòu)(4)軟件構(gòu)成：服務(wù)(fw)器端的空間信息服務(wù)(fw)于分發(fā)系統(tǒng)無線傳輸軟件系統(tǒng) 智能終端軟件系統(tǒng)定位導(dǎo)航軟件系統(tǒng)共四十九頁6.2 MGIS的體系結(jié)構(gòu)(5)服務(wù)器端的空間信息服務(wù)與分發(fā)系統(tǒng)移動(dòng)GIS服務(wù)器端真正存放(cnfng)了大量的、多尺度空間數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)、檢索及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等功能屬于空間數(shù)據(jù)管理的范疇。另外，服務(wù)器端的軟件系統(tǒng)要能夠響應(yīng)來自各處智能終端的并發(fā)服務(wù)請(qǐng)求，并自動(dòng)啟動(dòng)空間數(shù)據(jù)管理引擎

6、，依據(jù)請(qǐng)求自動(dòng)完成裁切、拼接、轉(zhuǎn)換等步驟，及時(shí)把智能終端需求的數(shù)據(jù)反饋到用戶并自動(dòng)刷新。共四十九頁6.2 MGIS的體系結(jié)構(gòu)(6)無線傳輸軟件系統(tǒng)服務(wù)器端和智能終端主要依靠無線方式傳送數(shù)據(jù)、交換信息。應(yīng)當(dāng)說，從終端向服務(wù)器發(fā)送的請(qǐng)求數(shù)據(jù)量較小，但服務(wù)器響應(yīng)請(qǐng)求并制作空間數(shù)據(jù)發(fā)回終端，這使得數(shù)據(jù)量相對(duì)于無線傳輸速率而言十分龐大(pngd)。從理論上分析一個(gè)中等城市的數(shù)據(jù)需要3-5秒鐘，如此長(zhǎng)的等待時(shí)間令人難以容忍。因此，在服務(wù)器端引入壓縮、智能終端引入解壓技術(shù)十分重要。共四十九頁6.2 MGIS的體系結(jié)構(gòu)(7)智能終端軟件系統(tǒng)（1）在智能終端，移動(dòng)目標(biāo)GPS坐標(biāo)的獲取、定位以及查詢分析(fnx)

7、和靜態(tài)目標(biāo)的快速顯示等功能都是智能終端軟件系統(tǒng)的重要組成部分。移動(dòng)目標(biāo)GPS坐標(biāo)定時(shí)地獲取，當(dāng)進(jìn)行移動(dòng)目標(biāo)在獲取GPS坐標(biāo)的時(shí)刻，位置基于其他靜態(tài)目標(biāo)集中的元素關(guān)系查詢、分析時(shí)，相對(duì)比較容易。而當(dāng)移動(dòng)目標(biāo)處于兩個(gè)GPS坐標(biāo)獲取時(shí)刻之間時(shí)，位置及與周圍目標(biāo)空間關(guān)系的查詢就相對(duì)比較復(fù)雜，要用數(shù)學(xué)函數(shù)，根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度、方向及特點(diǎn)進(jìn)行模擬、預(yù)測(cè)。共四十九頁6.2 MGIS的體系結(jié)構(gòu)(8)智能終端軟件系統(tǒng)（2）另外，適合于個(gè)人計(jì)算機(jī)的柵格、矢量等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于個(gè)人計(jì)算機(jī)的掌上型智能終端運(yùn)行(ynxng)時(shí)，對(duì)于圖形的顯示、縮放、查詢、分析等功能效率較低，研究適用于低性能移動(dòng)終端的高效的

8、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)勢(shì)在必行。共四十九頁6.2 MGIS的體系結(jié)構(gòu)(9)導(dǎo)航定位軟件系統(tǒng)通過紅外或串口獲取GPS位置信息，轉(zhuǎn)換(zhunhun)到導(dǎo)航地圖的坐標(biāo)系統(tǒng)，并進(jìn)行GPS坐標(biāo)的保密技術(shù)處理。共四十九頁6.3 移動(dòng)(ydng)GIS的原理(1)共四十九頁6.3 移動(dòng)GIS的原理Server端數(shù)據(jù)(shj)流程共四十九頁6.3 移動(dòng)(ydng)GIS的原理Client端數(shù)據(jù)流程共四十九頁基于CF卡+GPS+掌上電腦的離線應(yīng)用(yngyng)模式基于WAP的手機(jī)在線應(yīng)用模式基于SMS的手機(jī)定位在線應(yīng)用模式基于SMS+GPS的在線應(yīng)用模式基于GPRS+GPS+PDA的實(shí)時(shí)在線應(yīng)用模式6.4 空間移動(dòng)系統(tǒng)(

9、xtng)應(yīng)用服務(wù)模式共四十九頁基于CF卡+GPS+掌上電腦的離線應(yīng)用(yngyng)模式共四十九頁基于WAP的手機(jī)在線(zi xin)應(yīng)用模式共四十九頁基于(jy)SMS的手機(jī)定位在線應(yīng)用模式城市(chngsh)信息如何去武珞路中 學(xué)學(xué)校共四十九頁基于SMS+GPS的在線應(yīng)用(yngyng)模式移動(dòng)終端監(jiān)控中心路由接撥號(hào)用戶共四十九頁基于(jy)GPRS+GPS+PDA的實(shí)時(shí)在線應(yīng)用模式配件(pijin)：Cardphone、 GPRS卡CF-GPS定位儀CF夾克Type II 共四十九頁6.5 移動(dòng)(ydng)互聯(lián)網(wǎng)解決方案（1） 為什么引入WAP ？目前，移動(dòng)終端如手機(jī)、PDA的數(shù)量已超

10、過固定電話，無線通訊發(fā)展迅猛，INTERNET信息爆炸，如何做到讓移動(dòng)終端通過無線通訊手段隨時(shí)隨地獲取INTERNET信息-移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)成為熱點(diǎn)和技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)。WAP協(xié)議是針對(duì)移動(dòng)終端和無線通訊的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的無線應(yīng)用協(xié)議，是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的一種有效解決方案 。與移動(dòng)通信密切相關(guān)的技術(shù)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其主流趨勢(shì)是GSM網(wǎng)絡(luò)通過GPRS技術(shù)向分組業(yè)務(wù)演進(jìn). PDA技術(shù) ，包括硬件和軟件技術(shù)，以及相關(guān)的如文字語音(yyn)識(shí)別/數(shù)碼攝像/藍(lán)牙互聯(lián)等。 共四十九頁無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（Bearer）的特點(diǎn)(tdin) 與有線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)比，無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)具有以下特點(diǎn)：帶寬更窄時(shí)延較大連接穩(wěn)定性差利用率難以控制6.5 移動(dòng)(yd

11、ng)互聯(lián)網(wǎng)解決方案（2）共四十九頁6.5.1 WAP移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)(xinggun)技術(shù)（1） GSM GSM是Global System for Mobile Communications的縮寫，意為全球(qunqi)移動(dòng)通信系統(tǒng)，是世界上主要的蜂窩系統(tǒng)之一。GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是：基于電路交換的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供9.6kbps的接入速率，這也是目前網(wǎng)上設(shè)備都支持的一種業(yè)務(wù)。此后出現(xiàn)了基于SMS的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)小數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)的Internet接入、收發(fā)EMAIL等業(yè)務(wù)。由于電路交換的固有特點(diǎn)，使得在提供GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)具有資源利用率低、使用成本高等不可避免的問題。共四十九頁6.5.1 WAP移動(dòng)(yd

12、ng)互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)（2）CDMA CDMA是Code-Division Multiple Access的縮寫，這是一種采用spread-spectrum的數(shù)字蜂窩技術(shù)。與其使用time-division multiplexing(TDM)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手(如GSM)不同， CDMA并不給每一個(gè)通話者分配一個(gè)確定的頻率，而是讓每一個(gè)頻道(pndo)使用所能提供的全部頻譜。CDMA對(duì)每一組通話用偽隨機(jī)數(shù)字序列進(jìn)行編碼。共四十九頁6.5.1 WAP移動(dòng)(ydng)互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)（3）GPRS GPRS是General Packet Radio Service的縮寫，意為“通用分組無線業(yè)務(wù)(yw)”。

13、這是無線通信的一種標(biāo)準(zhǔn)，其速度為150Kbps，比GSM的9.6Kbps快15倍。GPRS可以支持多種帶寬，是對(duì)有限帶寬的高效使用。此技術(shù)尤其適合發(fā)送小量數(shù)據(jù)，如收發(fā)email，上網(wǎng)瀏覽。也可以用于大量數(shù)據(jù)的傳輸。GPRS是GSM Phase 2+階段引入的一種基于分組的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它能夠?qū)崿F(xiàn)從空中接口到外部網(wǎng)絡(luò)之間的分組數(shù)據(jù)傳輸，GPRS可以接入基于TCP/IP的外部網(wǎng)絡(luò)和X.25網(wǎng)絡(luò)。 共四十九頁6.5.1 WAP移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)(xinggun)技術(shù)（4）GPRS的主要特點(diǎn)是 ： GPRS向用戶提供從9kbps到多于171.2kbps的接入速率。更為有效地利用無線資源，可動(dòng)態(tài)地向單個(gè)用戶分

14、配位于同一載頻上的1到8個(gè)時(shí)隙 。無線接口資源可根據(jù)業(yè)務(wù)流量和運(yùn)營者的選擇在語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)之間共享。GPRS支持上行和下行的非對(duì)稱傳輸，更為有效地實(shí)現(xiàn)(shxin)和IP網(wǎng)絡(luò)的互通。GPRS從協(xié)議結(jié)構(gòu)上提供了和IP網(wǎng)絡(luò)的互通功能。另外GPRS可以更為便捷地實(shí)現(xiàn)和X.25網(wǎng)絡(luò)的互通。GPRS能向用戶提供Internet所能提供的一切功能。 共四十九頁6.5.1 WAP移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)(xinggun)技術(shù)（5）3G3G是Third Generation的簡(jiǎn)稱，是指第三代移動(dòng)通信。3G將具有更寬的帶寬，其傳輸速度最低為384K，最高為2M，不僅能傳輸話音，還能傳輸數(shù)據(jù)，從而提供(tgng)快捷、方

15、便的無線應(yīng)用，如無線接入Internet。3G還處于試驗(yàn)階段。從第二代移動(dòng)通信向3G的過渡技術(shù)是GPRS 。 共四十九頁針對(duì)移動(dòng)終端和無線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，移動(dòng)通信界提出了WAP協(xié)議用以解決移動(dòng)終端的數(shù)字通訊并達(dá)到以下要求：兼容性好；便于升級(jí)；效率高；可靠性高；安全性好。 無線應(yīng)用協(xié)議（WAP）是一個(gè)由WAP論壇提出的語言、通信協(xié)議及工具的規(guī)范集。目標(biāo)是使移動(dòng)用戶以類似(li s)WWW的方式訪問INTERNET上的WWW內(nèi)容和數(shù)據(jù)庫信息。它定義了下述內(nèi)容：6.5.2 WAP技術(shù)(jsh) WAP的引入 共四十九頁6.5.2 WAP技術(shù)(jsh) WAP的引入 無線應(yīng)用程序的編程模型，規(guī)范了無線應(yīng)用

16、的編程模型和體系結(jié)構(gòu)。WAP改造了不適合移動(dòng)終端的WWW內(nèi)容的描述語言超文本鏈接標(biāo)記語言(yyn)（HTML）和無法適用于無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的通信協(xié)議超文本傳輸協(xié)議（HTTP）。WAP定義的無線應(yīng)用環(huán)境（WAE）包括：無線標(biāo)記語言（WML）無線標(biāo)記語言腳本（WML Script），用于組織WAP應(yīng)用。同時(shí)，WAP也定義了適合于無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的通信協(xié)議棧：無線會(huì)話協(xié)議（WSP）無線交易協(xié)議（WTP）無線安全協(xié)議（WTLS）無線數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（WDP）共四十九頁6.5.2 WAP技術(shù)(jsh) WAP編程模型在WWW模型中，Client和Server之間是通過(tnggu)HTTP協(xié)議的。在WAP模型中，Cl

17、ient和Gateway之間是通過WAP協(xié)議的，而Gateway和Origin Server之間是通過HTTP協(xié)議的.WWW模型 WAP模型 共四十九頁6.5.2 WAP技術(shù)(jsh) WAP與WWW的連接 WAP利用網(wǎng)關(guān)技術(shù)連接(linji)WWW和無線領(lǐng)域. WAP網(wǎng)關(guān)的作用是：將WAP轉(zhuǎn)換成TCP/IP、HTTP協(xié)議，并訪問數(shù)據(jù)庫。共四十九頁6.5.3 WAP移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信基本(jbn)流程WAP的應(yīng)用環(huán)境包括(boku)WAP客戶機(jī)、WAP網(wǎng)關(guān)、WAP服務(wù)器。工作流程如下： 無線設(shè)備(手機(jī)、PDA)(WAP協(xié)議) WAP網(wǎng)關(guān)(HTTP協(xié)議) WAP服務(wù)器數(shù)據(jù)庫服務(wù)器共四十九頁6.5.3

18、WAP移動(dòng)(ydng)網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)關(guān)的作用WAP網(wǎng)關(guān)在WAP設(shè)備與Web服務(wù)器之間的連接中有許多功能。這些功能基本上是：將標(biāo)記語言(WML)從文本轉(zhuǎn)換成可以(ky)被WAP設(shè)備讀懂的編碼(二進(jìn)制/壓縮的)格式；將WAP設(shè)備的請(qǐng)求轉(zhuǎn)換成Web中的HTTP請(qǐng)求；在Web和WAP之間實(shí)現(xiàn)SSL加密和WTLS加密的轉(zhuǎn)換；在Web和WAP之間的傳輸層之間實(shí)現(xiàn)TCP和WDP的轉(zhuǎn)換；網(wǎng)關(guān)還具有一些其他可選的功能，例如將Text文件，HTML文件轉(zhuǎn)換成可讀的WAP格式。共四十九頁6.5.3 WAP移動(dòng)(ydng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議體系結(jié)構(gòu)共四十九頁6.5.3 WAP移動(dòng)(ydng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議體系結(jié)構(gòu)WDP(Wire

19、less Data gram Protocol)WDP是傳輸層(Transport Layer)的通訊協(xié)議(xiy)，它是當(dāng)您架設(shè)于不同通訊技術(shù)的數(shù)據(jù)服務(wù)上時(shí)，都能為WAP的上層通訊協(xié)議提供一個(gè)共同的通訊界面。因此，包括應(yīng)用層、會(huì)話層、交易層、安全層的通訊規(guī)定都能直接在WDP上運(yùn)作。 共四十九頁6.5.3 WAP移動(dòng)(ydng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議體系結(jié)構(gòu)WTLS(Wireless Transport Layer Security) WTLS是根據(jù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TLS Protocol(即Secure Sockets Layer，SSL)而制定的安全協(xié)議。WTLS是設(shè)計(jì)使用在傳輸層(Transport La

20、yer)之上的安全層(Security Layer)，并針對(duì)較小頻寬的通訊(tngxn)環(huán)境作修正。具有以下功能：數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恢滦裕篧TLS包含保證數(shù)據(jù)在終端和應(yīng)用服務(wù)器間穩(wěn)定準(zhǔn)確無誤地傳送的設(shè)備。 數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄裕篧TLS提供了保證數(shù)據(jù)在終端和應(yīng)用服務(wù)器間傳輸?shù)谋Ｃ苄缘脑O(shè)備，任何截取了數(shù)據(jù)流的中間設(shè)備都不能對(duì)其進(jìn)行識(shí)別； 拒絕服務(wù)保護(hù) ： WTLS提供能檢測(cè)和駁回重放和不能順利進(jìn)行核對(duì)的數(shù)據(jù)的設(shè)備。真實(shí)性 ： WTLS包含建立終端應(yīng)用服務(wù)器真實(shí)性的設(shè)備；共四十九頁6.5.3 WAP移動(dòng)(ydng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議體系結(jié)構(gòu)WTP(Wireless Transport Protocol) WTP是

21、架設(shè)在WDP之上的交易層(Transaction Layer)的通訊規(guī)定，是為了小型（瘦）客戶端界面(如移動(dòng)電話)所設(shè)計(jì)的。類似于WWW中的TCP協(xié)議，在不可靠的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)上為上層提供可靠連接。WTP在安全和非安全數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)上有效地操作并提供以下(yxi)特性： 不可靠單向請(qǐng)求 ； 可靠單向請(qǐng)求 ； 可靠雙向請(qǐng)求答復(fù)辦理 ；等等 共四十九頁6.5.3 WAP移動(dòng)(ydng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議體系結(jié)構(gòu)WSP(Wireless Session Protocol )WSP是會(huì)話層(Session Layer)的通訊規(guī)定，提供兩種服務(wù)，包括架構(gòu)在WTP之上的面向(min xin)連接服務(wù)和架構(gòu)在WDP之上的

22、無連接服務(wù)。提供對(duì)話的管理功能。共四十九頁6.5.3 WAP移動(dòng)(ydng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議體系結(jié)構(gòu)WAE(Wireless Application Environment) WAE定義了應(yīng)用層(Application Layer)的通訊規(guī)定。WAE使用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及內(nèi)容提供者, 能通過微瀏覽器(Micro Browser)來提供給消費(fèi)者不同的內(nèi)容及應(yīng)用服務(wù)。它包含了下列功能:WML、WML Script、WTA、內(nèi)容格式。WML ：普通的標(biāo)注語言，類似HTML，但為了在手提移動(dòng)終端中的應(yīng)用而進(jìn)行了優(yōu)化。WML Script：普通腳本語言 ， 類似JAVA腳本語言，向HTML文檔添加動(dòng)態(tài)行為。 無線電話技術(shù)應(yīng)用(WTA)：電話技術(shù)服務(wù)和程序設(shè)計(jì)界面。內(nèi)容開本 ：一組明確的數(shù)據(jù)格式，包括圖象(t xin)、電話本記錄和日期信息。 共四十九頁6.6 MGIS發(fā)展的限制(xinzh)因素移動(dòng)GIS標(biāo)準(zhǔn)多樣,有待于統(tǒng)一。移動(dòng)