基于Mobile SVG的移動(dòng)通信地圖服務(wù)

許鋒波 牛丹梅

（1.河南科技大學(xué)第一附屬醫(yī)院，河南洛陽(yáng)471003；2.河南科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院，河南洛陽(yáng)471003）

1.引言

移動(dòng)通信是實(shí)現(xiàn)未來(lái)理想的個(gè)人通信服務(wù)的必由之路。在信息支撐技術(shù)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和需求的共同作用下，移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)，呈現(xiàn)出以下幾大趨勢(shì)：網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、分組化，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)寬帶化，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)智能化，更高的頻段，更有效利用頻率，各種網(wǎng)絡(luò)趨于融合。而手機(jī)地圖服務(wù)便是這些技術(shù)中有著廣闊應(yīng)用空間的一種技術(shù)服務(wù)。

J2ME(Java 2 Platform M icro Edition，)是為無(wú)線電子市場(chǎng)所設(shè)計(jì)的又被稱為Java 2微型版，是Java 2標(biāo)準(zhǔn)中專門針對(duì)小型移動(dòng)設(shè)備的一個(gè)版本。而Mobile SVG是專門為存儲(chǔ)空間、電池容量和網(wǎng)絡(luò)帶寬有限移動(dòng)設(shè)備而設(shè)計(jì)的2D矢量圖形格式，是SVG的子集。

面向手機(jī)的地圖服務(wù)是基于位置的服務(wù)（Location Based Services，LBS）的重要組成部分，是空間信息技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、移動(dòng)計(jì)算技術(shù)等相結(jié)合的產(chǎn)物。作為一種新興的服務(wù)它有以下特點(diǎn)：移動(dòng)性、手機(jī)的多樣性、客戶端的“極瘦”與服務(wù)器端的“極胖”、有限的帶寬[1]。

在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)手機(jī)地圖服務(wù)時(shí)需要對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行充分的考慮。而選擇合適的地圖格式和服務(wù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)成為系統(tǒng)構(gòu)建的首要因素。

2.服務(wù)模式的選擇

手機(jī)地圖服務(wù)的服務(wù)方式以現(xiàn)有技術(shù)從服務(wù)模式上可分為短信服務(wù)和手機(jī)上網(wǎng)服務(wù)兩種。

(1)短信服務(wù)模式

短信服務(wù)模式主要以SMS以及新近開(kāi)始應(yīng)用的MMS為主。SMS（ShortMessaging Service）是一種在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上傳輸簡(jiǎn)短消息的無(wú)線應(yīng)用，是一種有限長(zhǎng)度文本在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)寄的過(guò)程。SMS使用簡(jiǎn)單方便應(yīng)用非常普及，但在內(nèi)容和應(yīng)用方面存在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的限制，只能提供文字信息，而且文字的長(zhǎng)度有限。對(duì)于地圖服務(wù)而言，用簡(jiǎn)短的文字信息很難滿足用戶的需求[2]。

此外，不論是SMS還是MMS，其服務(wù)的實(shí)現(xiàn)都需要在提供服務(wù)的一端建立相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)發(fā)送接收設(shè)備，加大了服務(wù)實(shí)現(xiàn)的難度和系統(tǒng)成本。

(2)手機(jī)上網(wǎng)服務(wù)模式

WAPBrowser、I-mode、J2ME等是目前手機(jī)上網(wǎng)服務(wù)模式實(shí)現(xiàn)的熱點(diǎn)。通過(guò)WAP技術(shù)，手機(jī)用戶幾乎可以在任何地方、時(shí)間獲得網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)。然而基于WAP技術(shù)的Browser方式訪問(wèn)Internet存在著一定的缺陷：（1）不能直接訪問(wèn)Internet，需要龐大的Gateway過(guò)濾；（2）只能顯示W(wǎng)ML，不能顯示復(fù)雜格式圖形；（3）在線交易增加服務(wù)器負(fù)荷，速度慢；（4）不能訪問(wèn)本地存儲(chǔ)區(qū)。

I-MODE(information-mode)是由日本NTTDoCoMo公司開(kāi)發(fā)的一種無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，借助I-MODE可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)、PDA以及其他兼容手機(jī)之間的I-MODE數(shù)據(jù)交換。I-MODE主要應(yīng)用在日本。

與MMS相比，J2ME對(duì)手機(jī)要求相對(duì)高一些。MMS適合點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用以及信息點(diǎn)播服務(wù)，J2ME則以開(kāi)發(fā)交互式業(yè)務(wù)為主。J2ME提供了HTTP高級(jí)Internet協(xié)議，使手機(jī)能以Client/Server方式直接訪問(wèn)Internet的全部信息，而且還能訪問(wèn)本地存儲(chǔ)區(qū)，提供最高效率的在線交易，如手機(jī)已經(jīng)存有地圖則不必在向服務(wù)器申請(qǐng)地圖數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序直接訪問(wèn)存于手機(jī)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，有效減少了數(shù)據(jù)傳輸量。此外有越來(lái)越多的手機(jī)支持J2ME，有利與服務(wù)的大眾化。J2ME與WAPBrowser方式和MMS相比較有著以下的優(yōu)點(diǎn)：（1）直接訪問(wèn)Internet全部信息；（2）不同的Client訪問(wèn)各種各樣的文件；（3）最高效率的在線交易；（4）訪問(wèn)本地存儲(chǔ)區(qū)，提高效率；（5）客戶端程序可實(shí)時(shí)下載至本地執(zhí)行。

根據(jù)以上分析，J2ME直接訪問(wèn)Internet以及高效的本地訪問(wèn)都為手機(jī)地圖服務(wù)提供了較好的方法。本文主要討論了基于J2ME的Client方式訪問(wèn)Internet上的地圖服務(wù)器獲取地圖服務(wù)。

當(dāng)前，我國(guó)高校存在學(xué)年制、學(xué)年學(xué)分制與完全學(xué)分制等教學(xué)管理體制。學(xué)年制即要求學(xué)生在規(guī)定的年限內(nèi)修完全部規(guī)定課程(大學(xué)本科一般4年，最多6年)且考試合格。學(xué)年學(xué)分制既規(guī)定了學(xué)習(xí)年限，又規(guī)定了學(xué)分總數(shù)和每一學(xué)期的學(xué)分?jǐn)?shù)，學(xué)生必須在規(guī)定的學(xué)習(xí)年限畢業(yè)而不能提前畢業(yè)。完全學(xué)分制是指以選課制為基礎(chǔ)，融彈性學(xué)制、導(dǎo)師制等輔助制度于一體，學(xué)生按規(guī)定修滿最低要求的總學(xué)分就能畢業(yè)的教學(xué)管理制度。

3.基于Mobile SVG的地圖圖形數(shù)據(jù)

地理數(shù)據(jù)有著復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，解決手機(jī)地圖服務(wù)，首先要解決地理數(shù)據(jù)如何進(jìn)行組織和編碼。

Mobile SVG是SVG的子集，它包括SVG Tiny和SVG Basic。SVG Tiny適用于存儲(chǔ)和計(jì)算能力有限的低端設(shè)備，SVG Basic適用于存儲(chǔ)和計(jì)算能力限制較小的高端設(shè)備。Mobile SVG在手機(jī)地圖服務(wù)中應(yīng)用有著其它圖形格式不可比擬的優(yōu)越性。與其它圖形格式相比有著以下優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)態(tài)性與可放縮性、較小的體積、可存儲(chǔ)圖像信息、平臺(tái)獨(dú)立性、開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)[4]。

Mobile SVG雖然是為了滿足無(wú)線領(lǐng)域的圖形應(yīng)用的需求而設(shè)計(jì)的，但其規(guī)范只提供了對(duì)各種基本圖形元素的支持，并不是針對(duì)LBS領(lǐng)域或GIS領(lǐng)域設(shè)計(jì)的。因此利用Mobile SVG解決移動(dòng)地理空間數(shù)據(jù)的發(fā)布，首先要解決如何利用Mobile SVG對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地組織和編碼。

根據(jù)服務(wù)的特點(diǎn)，傳輸?shù)牡乩砜臻g數(shù)據(jù)大都只是一幅地圖中的一部分，可能只是一個(gè)圖層，或一個(gè)圖層中的若干個(gè)圖元，或許是地圖中的某一區(qū)域?？梢哉f(shuō)一個(gè)文件最多只包含一個(gè)地圖對(duì)象，并將地物按其幾何形狀分為點(diǎn)狀實(shí)體、線狀實(shí)體、面狀實(shí)體、以及注記體四類并用Mobile SVG進(jìn)行組織和編碼。

根據(jù)前面的分析，面向手機(jī)的地理信息服務(wù)整體結(jié)構(gòu)采用C/S三層分布式的網(wǎng)絡(luò)模型，分為數(shù)據(jù)層、中間層和表示層如圖1。

圖1 手機(jī)地圖服務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)層：主要是分布在各Web站點(diǎn)的地圖數(shù)據(jù)庫(kù)以及其它信息系統(tǒng)。

該層包括存有空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的分布式空間數(shù)據(jù)庫(kù)、存有空間信息的文件系統(tǒng)以及其它信息系統(tǒng)。由空間數(shù)據(jù)引擎與中間層連接，負(fù)責(zé)提供所需的數(shù)據(jù)。

中間層：中間層負(fù)責(zé)根據(jù)用戶的需求向數(shù)據(jù)層申請(qǐng)數(shù)據(jù)完成必要的信息處理并與客戶端進(jìn)行交互。

通過(guò)手機(jī)無(wú)線上網(wǎng)獲得地圖的服務(wù)，類似于一個(gè)客戶端“極瘦”和服務(wù)器端“極胖”的Web GIS。因此可以采用容易集成的Web服務(wù)技術(shù)對(duì)外部提供統(tǒng)一的接口。中間層設(shè)有Web服務(wù)器和地圖服務(wù)器，Web服務(wù)器接受客戶端以HTTP協(xié)議發(fā)出的服務(wù)請(qǐng)求，將這些請(qǐng)求轉(zhuǎn)給地圖服務(wù)器，而地圖服務(wù)器接受請(qǐng)求并根據(jù)相應(yīng)的請(qǐng)求啟動(dòng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)引擎，從后端分布式空間數(shù)據(jù)庫(kù)以及其它系統(tǒng)中進(jìn)行檢索，將檢索的結(jié)果處理并壓縮后，將結(jié)果轉(zhuǎn)給Web服務(wù)器，由Web服務(wù)器返回給客戶端[5]。

表示層：主要為各類手機(jī)設(shè)備，根據(jù)其存儲(chǔ)和處理能力可分為高端手機(jī)和低端手機(jī)。

用戶以文本的形式輸入查詢條或根據(jù)手機(jī)所處的位置向服務(wù)器申請(qǐng)地圖服務(wù)，位于中間層的服務(wù)器解析用戶查詢條件，從后端數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索用戶需要的專題圖層和比例尺，顯示地圖片段及相關(guān)信息，經(jīng)過(guò)處理壓縮后根據(jù)用戶注冊(cè)的手機(jī)信息由無(wú)線通信網(wǎng)返回適合的地圖數(shù)據(jù)至手機(jī)終端，再由客戶端程序在手機(jī)顯示屏上顯示地圖等信息。

4.系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)

(1)圖面信息的簡(jiǎn)化

手機(jī)地圖服務(wù)不同于有線網(wǎng)絡(luò)的地圖服務(wù)，沒(méi)有必要提供非常詳細(xì)的圖面信息，這也是由手機(jī)的特點(diǎn)決定的。因此就產(chǎn)生了地圖圖面信息簡(jiǎn)化的問(wèn)題，在進(jìn)行地圖服務(wù)時(shí)，剔除不必要和對(duì)用戶沒(méi)有太大幫助的圖面信息，要在滿足用戶需求的條件下用盡量少的數(shù)據(jù)表達(dá)所傳遞的信息。

(2)基于移動(dòng)設(shè)備使用的矢量地圖數(shù)據(jù)分級(jí)分塊

考慮到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)高昂的使用費(fèi)用，地圖服務(wù)需要在滿足用戶需求的前提下盡量減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。每次傳輸?shù)牡貓D數(shù)據(jù)都是以用戶為中心的一部分地圖數(shù)據(jù)，用戶在不同的環(huán)境下，向用戶傳輸不同的地圖數(shù)據(jù)。因此，對(duì)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的綜合，做分級(jí)處理，并在此基礎(chǔ)上做適合的分塊數(shù)據(jù)。

(3)地圖數(shù)據(jù)的壓縮

在手機(jī)地圖服務(wù)中，電子地圖較大的數(shù)據(jù)量和手機(jī)有限的存儲(chǔ)空間以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有限的帶寬存在矛盾。這就要求在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸時(shí)，相同條件下必須對(duì)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮?？臻g數(shù)據(jù)在誤差范圍內(nèi)可進(jìn)行有損失的數(shù)據(jù)壓縮。在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，再對(duì)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)損失的數(shù)據(jù)壓縮。雖然采用Mobile SVG對(duì)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼后與位圖比較起來(lái)已經(jīng)小了很多，但通過(guò)一定的技術(shù)我們可以對(duì)移動(dòng)SVG數(shù)據(jù)進(jìn)一步進(jìn)行壓縮。和所有XML數(shù)據(jù)一樣移動(dòng)SVG數(shù)據(jù)有高度的可壓縮性，使用XM IL可以以較高的壓縮因子對(duì)移動(dòng)SVG數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。因此在服務(wù)器端和客戶端還必須配置相應(yīng)的壓縮和解壓程序。

(4)Mobile SVG在客戶端的解釋

手機(jī)向服務(wù)器申請(qǐng)到的地圖數(shù)據(jù)是Mobile SVG格式的矢量數(shù)據(jù)，在客戶端實(shí)現(xiàn)地圖的顯示就需要對(duì)SVG數(shù)據(jù)的解析而Mobile SVG是XML在移動(dòng)圖形方面的應(yīng)用，它本身是基于XML的。因此就涉及到在客戶端如何解釋XML數(shù)據(jù)的問(wèn)題。手機(jī)上選擇XML解析器通常要求解析器本身要小、可移植性強(qiáng)、易于編程而且相對(duì)速度要快。而作為嵌入式設(shè)備中使用的KXML2開(kāi)源解析器是較好的選擇[6]。

(6)利用面向設(shè)備Web服務(wù)解決客戶端多樣性

Web服務(wù)打破了軟件應(yīng)用、網(wǎng)站和各種設(shè)備之間格格不入的狀態(tài)。在移動(dòng)互聯(lián)條件下，因?yàn)楦鱾€(gè)提供不同服務(wù)信息的網(wǎng)站所用系統(tǒng)及提供的服務(wù)可能互不相同，特別是用來(lái)接收空間信息服務(wù)的終端設(shè)備在軟硬件和處理能力上有著很大的差別，因此能夠提供一種具有廣泛連接與訪問(wèn)的能力就變得非常重要。而面向設(shè)備的Web服務(wù)則為客戶端的多樣性提供了最佳解決方法。

5.總結(jié)

移動(dòng)通信技術(shù)和空間信息技術(shù)的進(jìn)步以及手機(jī)的逐漸普及，使得向移動(dòng)用戶提供地圖服務(wù)成為可能，而向手機(jī)提供地圖服務(wù)又是手機(jī)附加服務(wù)的熱點(diǎn)之一。本文分析了對(duì)手機(jī)提供地圖的有關(guān)服務(wù)方式，利用Mobile SVG對(duì)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行組織和編碼，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于Mobile SVG的手機(jī)地圖服務(wù)并對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了討論。希望對(duì)手機(jī)地圖服務(wù)技術(shù)的提高有所裨益。

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