基于移動環(huán)境的地理信息系統(tǒng)

周齡

（赤峰學(xué)院資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古赤峰024000）

基于移動環(huán)境的地理信息系統(tǒng)

周齡

（赤峰學(xué)院資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古赤峰024000）

隨著數(shù)字移動通信、互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與整合，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)連接即移動計(jì)算已經(jīng)成為主流計(jì)算環(huán)境，以便能在移動的環(huán)境中享受國際互聯(lián)網(wǎng)給其帶來的各種好處.地理信息系統(tǒng)是數(shù)字化時代的產(chǎn)物，它能夠提供面向移動計(jì)算環(huán)境的信息服務(wù).本文首先介紹了GIS的發(fā)展和移動GIS的產(chǎn)生背景，分析了移動計(jì)算環(huán)境的概念，以及移動GIS技術(shù)的特點(diǎn)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上討論了移動GIS技術(shù)研究情況和關(guān)鍵技術(shù).最后，以PDA型地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用為例，詳細(xì)介紹基于移動環(huán)境的地理信息系統(tǒng)在社會以及人們生活中的作用.

地理信息系統(tǒng)；移動GIS；空間定位信息服務(wù)；PDA

1　引言

進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著互聯(lián)網(wǎng)和通信業(yè)的不斷發(fā)展，人們對信息的需求越來越廣泛，尤其是地理空間信息，地理信息系統(tǒng)做為新興的科技，為地理空間信息的利用帶來了新的契機(jī)，已經(jīng)得到社會的廣泛關(guān)注.地理信息即空間信息，是表征地球表面的地理現(xiàn)象和事物的統(tǒng)稱.地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem，GIS)可定義為：在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，能夠?qū)崿F(xiàn)采集、輸入、編輯、存儲、管理、分析地理空間信息等功能，并廣泛用于城市規(guī)劃、土地利用、資源管理、災(zāi)后監(jiān)測等領(lǐng)域.

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)(Internet)和移動通信(MobileCommunication)技術(shù)的發(fā)展，加上個人數(shù)字助理PDA(PersonalDigital Assistant)、掌上電腦、手機(jī)等的廣泛使用，讓計(jì)算機(jī)可以在移動中中與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，與此同時地理信息系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合應(yīng)用產(chǎn)生了互聯(lián)網(wǎng)地理信息系統(tǒng)，它的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)上對地理空間數(shù)據(jù)和信息的獲取、管理、分析與應(yīng)用的方法和手段，這種基于Web的地理信息系統(tǒng)利用廣泛的網(wǎng)絡(luò)資源向用戶提供超媒體、交互式、分布式的空間數(shù)據(jù)和信息，能夠?qū)崿F(xiàn)分布式地理空間數(shù)據(jù)和信息處理與分析的功能，并且還能為全球用戶提供分布式地理空間信息和數(shù)據(jù).

移動環(huán)境中的地理信息系統(tǒng)由此而產(chǎn)生，它結(jié)合移動通信技術(shù)、遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和衛(wèi)星導(dǎo)航定位GPS技術(shù)等，它不僅能夠使GIS信息采集和數(shù)據(jù)處理技術(shù)更加方便和實(shí)用，而且它還能拓展地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，并能為用戶提供一種可靠、快捷和方便的信息查詢和決策手段，它能滿足現(xiàn)代人的基本生活需要因?yàn)槠渚哂懈吡鲃有蕴卣?

2　移動計(jì)算環(huán)境

目前伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫及分布式計(jì)算和各種擴(kuò)展計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備及擴(kuò)展通信設(shè)備的發(fā)展，移動計(jì)算應(yīng)運(yùn)而生.它的出現(xiàn)能夠使用戶隨時隨地獲取和應(yīng)用信息資源，并能給連接網(wǎng)絡(luò)的客戶隨時隨地提供實(shí)用、準(zhǔn)確的信息資源，從而解決了不同網(wǎng)絡(luò)的接入和無縫計(jì)算問題.

移動計(jì)算所用的網(wǎng)絡(luò)承載環(huán)境有3G、4G網(wǎng)絡(luò)、CDMA、GSM等互聯(lián)網(wǎng)及Adhoc、P2P、家庭終端網(wǎng)絡(luò)等各種微網(wǎng)“MicroNet”，作為實(shí)體的移動終端設(shè)備常用的有PDA、智能手機(jī)、手機(jī)、筆記本、掌上電腦等.

地理信息技術(shù)(GIS)和全球定位系統(tǒng)（GPS)、遙感(RS)等技術(shù)的集成和應(yīng)用為移動計(jì)算技術(shù)與地理信息服務(wù)相互結(jié)合提供了條件，具有移動性和便攜性的掌上電腦(PDA)等設(shè)備的出現(xiàn)和發(fā)展，為移動GIS提供了很好的支持.目前移動互聯(lián)已經(jīng)打破了通信與地點(diǎn)之間固定連接的限制，大部分移動終端都可以配備無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，隨時隨地在移動中獲得信息服務(wù).這種靈活、復(fù)雜的分布計(jì)算環(huán)境，稱之為移動計(jì)算環(huán)境.

GIS是在“數(shù)字地球”這樣的大背景下產(chǎn)生并快速發(fā)展起來的，它是繼承了傳統(tǒng)地圖并延伸和擴(kuò)展了空間信息的表達(dá)、認(rèn)知和傳輸?shù)墓δ?，它伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GPS空間定位技術(shù)、RS遙感數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的迅猛發(fā)展而快速發(fā)展和日趨成熟起來.網(wǎng)絡(luò)能通過信息共享軟硬件，利用各種通信手段，讓分散的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)相互通信和資源共享，并且非常的可靠和實(shí)用，它的發(fā)展使GIS與之融合成為必然，從而產(chǎn)生了能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、信息代理、分布式協(xié)同作業(yè)、空間設(shè)計(jì)管理的網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)即WebGIS、移動GIS和網(wǎng)格GIS.

目前GIS空間數(shù)據(jù)庫的建立，能更加方便空間數(shù)據(jù)的管理、維護(hù)、更新，并且操作靈活，用戶界面友好.

3　移動GIS技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

移動GIS技術(shù)系統(tǒng)主要由無線通信網(wǎng)絡(luò)，移動設(shè)備終端，地理應(yīng)用服務(wù)及空間數(shù)據(jù)庫組成.其組成結(jié)構(gòu)示意圖見圖1.

移動GIS具有客戶端多樣、服務(wù)實(shí)時、可移動、數(shù)據(jù)資源分散、信息載體多樣等特點(diǎn)，常見的信息載體有文本、圖像、語音、視頻、圖形、定位服務(wù)等.移動GIS提供了數(shù)據(jù)訪問、地圖顯示、查詢、數(shù)據(jù)編輯、GPS、路徑計(jì)算、導(dǎo)航、訪問網(wǎng)絡(luò)等功能.移動GIS的組成成分有，空間數(shù)據(jù)庫、地理應(yīng)用服務(wù)器無線通訊網(wǎng)絡(luò)、移動終端設(shè)備.GIS的數(shù)據(jù)存儲、管理、組織在空間數(shù)據(jù)庫里，移動中心有固定場所存放地理應(yīng)用服務(wù)器，它為移動GIS用戶提供大范圍的地理服務(wù)以及潛在的空間分析和查詢操作服務(wù).移動GIS的特點(diǎn)有：（1）終端設(shè)備種類豐富，如嵌入式GIS設(shè)備、PDA、mobilephone、PocketPC、桌面PC.（2）可延伸的運(yùn)行平臺，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線定位技術(shù)、GPS、無線通信技術(shù)與GIS技術(shù)的結(jié)合，使得移動GIS的運(yùn)行平臺從單機(jī)延伸到互聯(lián)網(wǎng)又延伸到了無線網(wǎng)絡(luò),形成了全新的GIS應(yīng)用模式.（3）多源空間數(shù)據(jù)信息，Internet及RS為移動GIS提供了豐富的分布式數(shù)據(jù)源,以滿足移動用戶由于位置的不斷變換造成的信息需求的多樣性.（4）安全可靠性較差和易發(fā)生頻繁的斷接，用戶在不同的地方隨時隨地的遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器資源，數(shù)據(jù)在傳輸過程中有很多不安全和不穩(wěn)定因素，容易被侵入和破壞，并且會出現(xiàn)移動終端被動斷開的現(xiàn)象同時可能而造成網(wǎng)絡(luò)間斷性地接入和斷開頻繁發(fā)生.（5）移動信息載體多種多樣，移動GIS用戶應(yīng)用文字文本、語音、音頻、圖形、圖像、視頻等方式與服務(wù)器端和其他終端進(jìn)行交互.（6）依賴空間位置，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍制約著移動GIS用戶只有位于相應(yīng)空間范圍用戶才能享受它所提供的服務(wù).

圖1　

分布式體系結(jié)構(gòu)的WebGIS是各種性能非常好的系統(tǒng)，它將各種負(fù)載均衡地分布到不同地理位置的眾多設(shè)備上，是傳統(tǒng)上的單機(jī)GIS通過移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使分布在不同空間地理位置上的計(jì)算機(jī)、輸入輸出設(shè)備、路由器設(shè)備、存儲設(shè)備等連接起來實(shí)現(xiàn)GIS的各種功能.有如下特點(diǎn)：（1）由客戶端、服務(wù)器端、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)三個部分組成的WebGIS集成的客戶/服務(wù)器系統(tǒng).（2）分布式體系結(jié)構(gòu)及網(wǎng)格環(huán)境下空間數(shù)據(jù)的共享性.分布性是其物理上的特征,共享性則是其內(nèi)在的要求,在網(wǎng)格GIS軟件支持下實(shí)現(xiàn)了分布在不同節(jié)點(diǎn)上資源的共享.在空間上分布的空間數(shù)據(jù)有訪問分布式數(shù)據(jù)庫和執(zhí)行分布式處理的功能即在異構(gòu)環(huán)境下訪問多種GIS數(shù)據(jù).分布式的GIS分析工具,用戶端根據(jù)需要選擇數(shù)據(jù)和分析工具即可隨意從網(wǎng)絡(luò)的任何地方訪問所需要的應(yīng)用程序.（3）動態(tài)交互性.GIS數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序具有實(shí)時更新的特性，分布在網(wǎng)絡(luò)不同節(jié)點(diǎn)上管理員更新了數(shù)據(jù)之后，用戶通過Internet都會獲得最新的可用數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序.GIS應(yīng)用工具、資源的存在、數(shù)據(jù)是動態(tài)變化的.（4)客戶端平臺獨(dú)立，客戶端應(yīng)用瀏覽器即可訪問和使用WebGIS并且對軟硬件沒有特殊要求.（5）網(wǎng)格GIS系統(tǒng)是異構(gòu)環(huán)境的統(tǒng).遵守標(biāo)準(zhǔn)化的、統(tǒng)一的服務(wù)協(xié)議對各種資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和統(tǒng)一的用戶前端訪問接口和服務(wù)協(xié)議，能夠使網(wǎng)格環(huán)境中各種不同的資源管理系統(tǒng)在異構(gòu)環(huán)境下的協(xié)同處理.（6）建立不同數(shù)據(jù)格式、不同精度要求的數(shù)據(jù)、不同地理位置的數(shù)據(jù)的多源空間數(shù)據(jù)無縫集成的標(biāo)準(zhǔn)化格式.（7）OpenGIS，在網(wǎng)格環(huán)境下GIS空間數(shù)據(jù)資源和服務(wù)功能的集成與共享,為用戶提供更多的GIS信息和服務(wù).（8）海量及超海量的數(shù)據(jù)存儲空間，空間數(shù)據(jù)引擎解決了網(wǎng)格GIS對海量的空間數(shù)據(jù)存儲和管理的問題，并為大量同時訪問的用戶提供快速的數(shù)據(jù)服務(wù).

4　移動GIS技術(shù)研究情況和關(guān)鍵技術(shù)

目前人們工作的環(huán)境正因移動GIS的出現(xiàn)潛移默化的發(fā)生著變化，人們使用著各種輕便攜帶的移動設(shè)備在移動中辦公，并且還能在沒有個人PC和有線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，在任何地點(diǎn)完成工作，這種方式深得人們的喜愛，它可以廣泛的應(yīng)用到電信、教學(xué)、資源管理、測量、旅游等多種領(lǐng)域.目前加強(qiáng)移動GIS技術(shù)的了解和研究，并促進(jìn)移動GIS技術(shù)在各個行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)成為大環(huán)境的需要.手持式的移動裝置及無線通訊產(chǎn)品兩者的結(jié)合將是未來市場的趨勢.

移動GIS是同其它軟件相同，都是一種應(yīng)用軟件，也就是說離不開系統(tǒng)平臺的支持.嵌入式系統(tǒng)現(xiàn)在主要有以下幾種：（1）Windows CE：開發(fā)工具主要有EVC，VC++2005，NET CF，Java.開發(fā)GUI主要用MFC，WTL和.NET CF.因?yàn)橛辛己玫拈_發(fā)工具支持，在所有的平臺當(dāng)中是最簡單的平臺.（2）Symbian：是由Nokia為主的一個操作系統(tǒng)，現(xiàn)在在市場上占有的份額最多.開發(fā)工具是C++和Java.開發(fā)工具支持不是很好，系統(tǒng)的調(diào)試很麻煩.（3）eLinux：是免費(fèi)的系統(tǒng)，開發(fā)工具主要是c++和Java.GUI有QT，gdk還有我們國內(nèi)的miniGUI.（4）Palm：是原來嵌入式操作系統(tǒng)的老大，但風(fēng)光不在，市場在下滑，最近剛被日本的ACCESS收購.

不論在何種平臺，嵌入式GIS開發(fā)的最大問題是“資源受限”，內(nèi)存不足，處理能力太弱，屏幕太小，開發(fā)工具支持不夠等等一系列問題.所以開發(fā)嵌入式GIS系統(tǒng)的關(guān)鍵是，代碼要小巧精干，各方面的開銷要小.

5　結(jié)束語

本論文的工作僅對移動GIS系統(tǒng)的相關(guān)理論及建立之上的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)做了初步的研究和探索.隨著全球信息化程度的提高和市場需要不斷擴(kuò)大的要求下及不同領(lǐng)域?qū)π录夹g(shù)的需求，移動GIS技術(shù)將更快更全面的發(fā)展，它的應(yīng)用將融入主流信息技術(shù)并走進(jìn)千家萬戶成為可能.

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1673-260X（2015）03-0017-02