基于掌上電腦的在線空間信息移動服務(wù)的設(shè)計

張躍旭

（朝陽師范高等?？茖W(xué)校，遼寧 朝陽 122000）

基于掌上電腦的在線空間信息移動服務(wù)的設(shè)計

張躍旭

（朝陽師范高等?？茖W(xué)校，遼寧 朝陽 122000）

根據(jù)現(xiàn)有的移動地理信息系統(tǒng)軟件提出了移動信息服務(wù)的三種模式，在此基礎(chǔ)上提出了基于掌上電腦的空間信息服務(wù)的系統(tǒng)構(gòu)架，完成了其中關(guān)鍵技術(shù)的研究，充分考慮了現(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)和移動終端的處理能力，同時也為將來移動通信系統(tǒng)的升級保留了足夠的可擴展空間。

掌上電腦；移動通信；空間信息

隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，移動地理信息系統(tǒng)的理論和實踐的不斷深入，如何在移動環(huán)境中提供空間信息支持是今后地理信息系統(tǒng)研究的熱點之一，也是GIS面向大眾應(yīng)用的重要的發(fā)展方向。特別是隨著“數(shù)字地球”概念的提出和社會各界對“數(shù)字地球”的日益重視，作為“數(shù)據(jù)地球”的一項核心技術(shù)——Mobile GIS，成為目前GIS理論和技術(shù)發(fā)展的重要方向，它已引起GIS學(xué)術(shù)界廣泛的關(guān)注并成為具有國際前沿性質(zhì)的研究焦點?？臻g信息移動服務(wù)系統(tǒng)是在網(wǎng)絡(luò)GIS、移動通信、移動終端等技術(shù)共同支撐下的新興的邊緣領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)GIS是空間信息移動服務(wù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)；移動通信是空間信息移動服務(wù)系統(tǒng)區(qū)別于其他GIS分支的特征，也是公眾空間信息服務(wù)的重要保證；移動終端是空間信息移動服務(wù)系統(tǒng)的最終與用戶交流的媒介，也是空間信息移動服務(wù)系統(tǒng)的特性的體現(xiàn)。

一、空間信息移動服務(wù)的實現(xiàn)方法

基于掌上電腦的空間信息移動服務(wù)系統(tǒng)是一個十分復(fù)雜的涉及多學(xué)科領(lǐng)域的系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)多種不同的方式獲得移動的信息服務(wù)。按照數(shù)據(jù)的獲取方式和用戶的使用方式而言，系統(tǒng)可以分為以下三種服務(wù)模式：離線的模式對網(wǎng)絡(luò)沒有要求，適合于對實時性要求比較高的道路導(dǎo)航和信息采集等領(lǐng)域。在目前階段，由于移動通信技術(shù)還受到價格和帶寬等因素的制約，離線的模式應(yīng)該在空間信息移動服務(wù)中占主流地位。而且，通過與PC的同步功能，離線模式同樣可以與服務(wù)器進行數(shù)據(jù)的交換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的更新，因此，在數(shù)據(jù)更新速度要求不高的領(lǐng)域，離線模式有自己的優(yōu)勢。不足之處在于全部數(shù)據(jù)都要裝入掌上電腦增加了對掌上電腦存儲能力的要求，同時對數(shù)據(jù)的安全也需要額外的工作。因此，離線模式主要使用于專業(yè)領(lǐng)域的空間信息移動服務(wù)。有線模式可以通過有線網(wǎng)絡(luò)動態(tài)地獲得動態(tài)的信息，有線模式是離線模式向無線模式過渡的產(chǎn)物。有線模式與離線模式一樣在獲取新的信息的時候受到位置的限制。不同的是，隨著城市信息化的加快，信息亭作為網(wǎng)絡(luò)信息普及的重要的手段產(chǎn)生了新的信息獲取的方式，掌上電腦可以通過城市中的信息亭作為信息動態(tài)更新的重要方式。有線模式與無線模式的關(guān)系就像固定電話與移動電話的關(guān)系一樣，是互為補充的關(guān)系。有線模式可以滿足對信息更新頻率不高的應(yīng)用，而且既可以通過瘦客戶的方式接受信息服務(wù)的結(jié)果，也可以通過胖客戶的方式實現(xiàn)信息的雙向互動，這種方式也是專業(yè)領(lǐng)域的空間信息更新的重要方式。無線模式可以不受時間和地域的限制，真正做到“任何時間、任何地點、任何人”動態(tài)地獲得空間信息服務(wù)，代表了空間信息移動服務(wù)的發(fā)展方向。對于對時間要求比較高的領(lǐng)域，如緊急救援、汽車導(dǎo)航、動態(tài)監(jiān)控等。隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)服務(wù)的質(zhì)量將有很大的提高，而且移動終端的軟硬件也將得到充分的發(fā)展。同時無線模式也是將空間信息技術(shù)普及的重要方式，使空間信息技術(shù)不僅僅服務(wù)于專業(yè)領(lǐng)域，而且提高公眾的工作效率與生活質(zhì)量，實現(xiàn)了空間信息技術(shù)從專用技術(shù)向通用技術(shù)的轉(zhuǎn)變。目前，由于短信息具有方便、快捷和經(jīng)濟的優(yōu)點，短信息是移動數(shù)據(jù)服務(wù)的重要方式，基于短信息的空間信息移動服務(wù)將是無線模式當(dāng)前發(fā)展的重點。隨著基于基站的定位技術(shù)的逐漸成熟，也將大大促進無線模式的空間信息移動服務(wù)的發(fā)展，通過對基于位置的客戶的信息的挖掘，商家將從中獲得重要的規(guī)律性的信息。無線局域網(wǎng)也是當(dāng)前技術(shù)熱點之一，可以在有線范圍內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速移動傳輸，目前的技術(shù)已經(jīng)可以達到1M-10M。在機場、賓館、酒店等場所可以通過無線局域網(wǎng)的方式來實現(xiàn)空間信息移動服務(wù)，這樣對于小范圍內(nèi)可以提供非常詳細的空間信息支持。

二、基于掌上電腦的在線空間信息移動服務(wù)的設(shè)計

基于掌上電腦的空間信息在線移動服務(wù)功能主要是以WEB-GIS為核心，通過服務(wù)器與客戶機的交互，實現(xiàn)在線的移動服務(wù)。在線空間信息移動服務(wù)又可以分為：有線模式和無線模式。兩種模式都是基于服務(wù)器——客戶機模式的，不同的是無線模式需要移動網(wǎng)關(guān)的支持，實現(xiàn)HTTP與WAP協(xié)議的轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)主要是采用有線模式進行在線服務(wù)。下面，就是對在線空間信息移動服務(wù)結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計描述：

（1）整個系統(tǒng)采用服務(wù)器/客戶端架構(gòu)，并配以大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫輔助數(shù)據(jù)訪問和存儲的模式。

（2）系統(tǒng)的客戶端主要利用掌上電腦Pocket IE通過互聯(lián)網(wǎng)連接到系統(tǒng)的服務(wù)器端。

（3）服務(wù)器端配置有應(yīng)用服務(wù)器和地圖服務(wù)器。應(yīng)用服務(wù)器主要功能是利用UI接口在網(wǎng)絡(luò)上與客戶端進行網(wǎng)絡(luò)連接，同時對其進行管理；其管理主要針對于地圖服務(wù)器之間的信息傳輸。地圖服務(wù)器主要采用MapX為搜索引擎，通過檢索數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，實現(xiàn)地圖信息的瀏覽、查詢以及空間信息分析等功能。

（4）數(shù)據(jù)庫在本系統(tǒng)中主要是存儲數(shù)據(jù)，主要采用Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)，同時也可以訪問*.Tab數(shù)據(jù)文件。

1.服務(wù)器端功能設(shè)計

（1)處理客戶請求

MapXtreme for NT采用了ASP(Active Server Page)技術(shù)實現(xiàn)了客戶與服務(wù)器之間的請求與應(yīng)答，通過表單FORM傳遞參數(shù)，一般把需要傳遞的參數(shù)設(shè)置在表單里面，在客戶端可以方便地實現(xiàn)多參數(shù)的修改，當(dāng)提交表單時，服務(wù)器將從表單中讀出傳遞的參數(shù)，了解用戶的請求。同時，有些公共的參數(shù)可以通過ASP的內(nèi)建對象來傳遞，對于全局性的變量，通過Application對象設(shè)置，對于當(dāng)前連接的參數(shù)變量，可以通過SESSION設(shè)置。對于多用戶請求，ASP可以為每一個用戶請求創(chuàng)建一個SESSION，每一個SESSION里面都有一個MAPX對象支持所有的地圖功能，同時還有相關(guān)的參數(shù)設(shè)置。對于大量用戶的請求，則需要MapXBroker的支持。MapXBroker在服務(wù)器端創(chuàng)建了共享，這樣可以減少MapXServer的不斷的創(chuàng)建與刪除，充分利用了資源，提高了服務(wù)器響應(yīng)的速度。

（2）地圖引擎

MapXtreme以MapX為引擎。MapX是一個可編程的OCX控件，是可重復(fù)利用的可編程對象，它提供決大部分MapInfoProfessional支持的地圖功能，可以利用編程平臺所提供的數(shù)據(jù)庫訪問機制，也可以利用自身提供的ODBC接口，并可進行數(shù)據(jù)的智能綁定，在客戶端安裝并可在授權(quán)范圍內(nèi)分發(fā)，所有的功能都是通過MapX實現(xiàn)的。ASP程序可以通過VBScript在服務(wù)器端實現(xiàn)對MapX的操作和控制。通過獲得用戶傳遞的參數(shù)，對MapX進行相應(yīng)的操作，然后把結(jié)果生成柵格圖片，放到指定的目錄中。通過MapX，用戶可以很方便地對地圖進行放大、縮小、漫游、查詢、統(tǒng)計等操作。此外，MapXtreme還提供了許多強大的地圖化功能滿足用戶的不同層次的需要，包括：專題圖、緩沖區(qū)分析、對象（地圖）編輯、繪制圖層、查找、直接讀取Lotus Notes、圖層控制、空間選擇、訪問各種數(shù)據(jù)源等。

（3）運行結(jié)果返回

MapXtreme采用的是瘦客戶模式，因此，服務(wù)器經(jīng)過對客戶請求的分析和地圖引擎MapX的處理之后，把運行的矢量結(jié)果通過地圖引擎MapX的函數(shù)轉(zhuǎn)換成為柵格圖像，使用統(tǒng)一的命名規(guī)則，存入指定的目錄中。然后返回ASP頁面，而結(jié)果柵格圖像作為頁面的圖像標(biāo)記，在顯示的時候直接從服務(wù)器根據(jù)唯一的用戶名和位置確定的超鏈。2.客戶端功能設(shè)計（1）記錄用戶的請求

MapXtreme采用的是瘦客戶模式，客戶端不需要下載任何控件、插件或JAVA小程序，普通的瀏覽器即可得到地圖功能的支持。因此，客戶端的功能比較簡單，適合處理能力有限的移動設(shè)備。用戶的請求主要包括用戶需要實現(xiàn)的功能和相關(guān)的參數(shù)。用戶需要的功能，如地圖的放大、縮小、漫游、地理實體的查詢、新的地理實體的添加等。有些功能比較簡單。

（2）簡單的交互

交互功能是十分重要的，也是比較復(fù)雜的功能。由于使用B/S瘦客戶模式，簡化了客戶端的功能，但同時也減弱了客戶端的交互功能的支持。因此客戶端的交互功能也相對較弱。交互功能主要靠客戶端的腳本語言：JAVASCRIPT和VBSCRIPT來實現(xiàn)。交互功能主要用來獲得相關(guān)功能的參數(shù)，如地圖放大、縮小的中心點、漫游的起點與終點、范圍查詢的半徑等。這些參數(shù)一般需要通過鼠標(biāo)的位置來獲得。在腳本語言中支持對事件（主要是鼠標(biāo)的操作）發(fā)生位置的記錄，在得到位置信息后，通過坐標(biāo)變換完成從屏幕坐標(biāo)到地理坐標(biāo)的變換。然后交給服務(wù)器進行處理。

（3）顯示返回的結(jié)果

當(dāng)服務(wù)器處理客戶端的請求之后，MapX將在服務(wù)器端執(zhí)行相應(yīng)的功能，如果是地圖操作，將通過函數(shù)創(chuàng)建CreateUniqueFileName（）唯一的GIF圖像文件的文件名，然后通過ExportMapToFile（）函數(shù)把結(jié)果從矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)，然后，客戶端的頁面通過唯一的文件名把柵格地圖作為IMAGE標(biāo)記顯示到頁面上。

三、結(jié)果

對基于掌上電腦的空間信息移動服務(wù)實驗系統(tǒng)（包括離線系統(tǒng)和在線系統(tǒng)）進行了測試工作。在線模式主要是通過ASP技術(shù)在MAPXTREME FOR NT上完成了B/S模式的系統(tǒng)，這種模式為瘦客戶模式，主要功能在服務(wù)器端完成。用戶提交請求，服務(wù)器接受請求，在分析了請求之后，啟動地圖引擎MAPX，然后調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)來完成請求，最后把結(jié)果以柵格的形式傳到客戶端?？蛻舳藷o須安裝任何客戶端軟件或插件，主要功能包括地圖功能、查詢功能、地圖定制和地圖發(fā)布功能，主要功能是通過VBSCRIPT對MAPX的操作完成的，服務(wù)器和客戶端的交互工作主要采用的是ASP（ACTIVE SERVER PAGE）技術(shù)。掌上電腦采用的是聯(lián)想天璣5000S，32MCF卡，MOTOROLA的M12的GPS接收機，實驗數(shù)據(jù)包括地圖數(shù)據(jù)4M、屬性數(shù)據(jù)140K，記錄200條，道路357節(jié)點270個。在離線系統(tǒng)中地圖功能響應(yīng)時間＜1秒，沒有延遲現(xiàn)象。對屬性數(shù)據(jù)的查詢反應(yīng)時間＜1秒，獲得GPS數(shù)據(jù)時間3—7秒，完成了設(shè)計中的功能，能夠滿足城市中信息服務(wù)、定位導(dǎo)航的需要。在線系統(tǒng)通過掌上電腦與PC連接進行測試，實現(xiàn)了地圖功能、查詢功能和空間選擇等功能，響應(yīng)時間一般＜3秒，實現(xiàn)了設(shè)計的要求。

［1］龔健雅.地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)［M］.北京：科學(xué)出版社，2001.

［2］李德仁,李清泉.論空間信息技術(shù)與通信技術(shù)集成［J］.武漢大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版），2001，（1）:1-7.

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