張躍旭

（朝陽(yáng)師范高等?？茖W(xué)校，遼寧 朝陽(yáng) 122000）

基于掌上電腦的在線空間信息移動(dòng)服務(wù)的設(shè)計(jì)

張躍旭

（朝陽(yáng)師范高等?？茖W(xué)校，遼寧 朝陽(yáng) 122000）

根據(jù)現(xiàn)有的移動(dòng)地理信息系統(tǒng)軟件提出了移動(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)和移動(dòng)終端的處理能力，同時(shí)也為將來移動(dòng)通信系統(tǒng)的升級(jí)保留了足夠的可擴(kuò)展空間。

掌上電腦；移動(dòng)通信；空間信息

隨著計(jì)算機(jī)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(dòng)地理信息系統(tǒng)的理論和實(shí)踐的不斷深入，如何在移動(dòng)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(diǎn)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(huì)各界對(duì)“數(shù)字地球”的日益重視，作為“數(shù)據(jù)地球”的一項(xiàng)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(guó)際前沿性質(zhì)的研究焦點(diǎn)?？臻g信息移動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)是在網(wǎng)絡(luò)GIS、移動(dòng)通信、移動(dòng)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(dòng)服務(wù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)；移動(dòng)通信是空間信息移動(dòng)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(dòng)終端是空間信息移動(dòng)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(dòng)服務(wù)系統(tǒng)的特性的體現(xiàn)。

一、空間信息移動(dòng)服務(wù)的實(shí)現(xiàn)方法

基于掌上電腦的空間信息移動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)是一個(gè)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(dòng)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(duì)網(wǎng)絡(luò)沒有要求，適合于對(duì)實(shí)時(shí)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(dòng)通信技術(shù)還受到價(jià)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(dòng)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(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，實(shí)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(shì)。不足之處在于全部數(shù)據(jù)都要裝入掌上電腦增加了對(duì)掌上電腦存儲(chǔ)能力的要求，同時(shí)對(duì)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(dòng)服務(wù)。有線模式可以通過有線網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)地獲得動(dòng)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(shí)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(dòng)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(dòng)電話的關(guān)系一樣，是互為補(bǔ)充的關(guān)系。有線模式可以滿足對(duì)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(shí)現(xiàn)信息的雙向互動(dòng)，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(shí)間和地域的限制，真正做到“任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人”動(dòng)態(tài)地獲得空間信息服務(wù)，代表了空間信息移動(dòng)服務(wù)的發(fā)展方向。對(duì)于對(duì)時(shí)間要求比較高的領(lǐng)域，如緊急救援、汽車導(dǎo)航、動(dòng)態(tài)監(jiān)控等。隨著移動(dòng)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(dòng)終端的軟硬件也將得到充分的發(fā)展。同時(shí)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(shí)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(jì)的優(yōu)點(diǎn)，短信息是移動(dòng)數(shù)據(jù)服務(wù)的重要方式，基于短信息的空間信息移動(dòng)服務(wù)將是無線模式當(dāng)前發(fā)展的重點(diǎn)。隨著基于基站的定位技術(shù)的逐漸成熟，也將大大促進(jìn)無線模式的空間信息移動(dòng)服務(wù)的發(fā)展，通過對(duì)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(diǎn)之一，可以在有線范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速移動(dòng)傳輸，目前的技術(shù)已經(jīng)可以達(dá)到1M-10M。在機(jī)場(chǎng)、賓館、酒店等場(chǎng)所可以通過無線局域網(wǎng)的方式來實(shí)現(xiàn)空間信息移動(dòng)服務(wù)，這樣對(duì)于小范圍內(nèi)可以提供非常詳細(xì)的空間信息支持。

二、基于掌上電腦的在線空間信息移動(dòng)服務(wù)的設(shè)計(jì)

基于掌上電腦的空間信息在線移動(dòng)服務(wù)功能主要是以WEB-GIS為核心，通過服務(wù)器與客戶機(jī)的交互，實(shí)現(xiàn)在線的移動(dòng)服務(wù)。在線空間信息移動(dòng)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(jī)模式的，不同的是無線模式需要移動(dòng)網(wǎng)關(guān)的支持，實(shí)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(jìn)行在線服務(wù)。下面，就是對(duì)在線空間信息移動(dòng)服務(wù)結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)描述：

（1）整個(gè)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(kù)輔助數(shù)據(jù)訪問和存儲(chǔ)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(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行管理；其管理主要針對(duì)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(kù)數(shù)據(jù)，實(shí)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(kù)在本系統(tǒng)中主要是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，主要采用Oracle關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也可以訪問*.Tab數(shù)據(jù)文件。

1.服務(wù)器端功能設(shè)計(jì)

（1)處理客戶請(qǐng)求

MapXtreme for NT采用了ASP(Active Server Page)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了客戶與服務(wù)器之間的請(qǐng)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(shí)現(xiàn)多參數(shù)的修改，當(dāng)提交表單時(shí)，服務(wù)器將從表單中讀出傳遞的參數(shù)，了解用戶的請(qǐng)求。同時(shí)，有些公共的參數(shù)可以通過ASP的內(nèi)建對(duì)象來傳遞，對(duì)于全局性的變量，通過Application對(duì)象設(shè)置，對(duì)于當(dāng)前連接的參數(shù)變量，可以通過SESSION設(shè)置。對(duì)于多用戶請(qǐng)求，ASP可以為每一個(gè)用戶請(qǐng)求創(chuàng)建一個(gè)SESSION，每一個(gè)SESSION里面都有一個(gè)MAPX對(duì)象支持所有的地圖功能，同時(shí)還有相關(guān)的參數(shù)設(shè)置。對(duì)于大量用戶的請(qǐng)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M(fèi)apXServer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(gè)可編程的OCX控件，是可重復(fù)利用的可編程對(duì)象，它提供決大部分MapInfoProfessional支持的地圖功能，可以利用編程平臺(tái)所提供的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問機(jī)制，也可以利用自身提供的ODBC接口，并可進(jìn)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(shí)現(xiàn)的。ASP程序可以通過VBScript在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)對(duì)MapX的操作和控制。通過獲得用戶傳遞的參數(shù)，對(duì)MapX進(jìn)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(duì)地圖進(jìn)行放大、縮小、漫游、查詢、統(tǒng)計(jì)等操作。此外，MapXtreme還提供了許多強(qiáng)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(duì)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(yùn)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(duì)客戶請(qǐng)求的分析和地圖引擎MapX的處理之后，把運(yùn)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(yè)面，而結(jié)果柵格圖像作為頁(yè)面的圖像標(biāo)記，在顯示的時(shí)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(jì)（1）記錄用戶的請(qǐng)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(jiǎn)單，適合處理能力有限的移動(dòng)設(shè)備。用戶的請(qǐng)求主要包括用戶需要實(shí)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(shí)體的查詢、新的地理實(shí)體的添加等。有些功能比較簡(jiǎn)單。

（2）簡(jiǎn)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(jiǎn)化了客戶端的功能，但同時(shí)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(duì)較弱。交互功能主要靠客戶端的腳本語言：JAVASCRIPT和VBSCRIPT來實(shí)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(diǎn)、漫游的起點(diǎn)與終點(diǎn)、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(duì)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(jìn)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(qǐng)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(yè)面通過唯一的文件名把柵格地圖作為IMAGE標(biāo)記顯示到頁(yè)面上。

三、結(jié)果

對(duì)基于掌上電腦的空間信息移動(dòng)服務(wù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（包括離線系統(tǒng)和在線系統(tǒng)）進(jìn)行了測(cè)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(qǐng)求，服務(wù)器接受請(qǐng)求，在分析了請(qǐng)求之后，啟動(dòng)地圖引擎MAPX，然后調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)來完成請(qǐng)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(duì)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(jī)，實(shí)驗(yàn)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(diǎn)270個(gè)。在離線系統(tǒng)中地圖功能響應(yīng)時(shí)間＜1秒，沒有延遲現(xiàn)象。對(duì)屬性數(shù)據(jù)的查詢反應(yīng)時(shí)間＜1秒，獲得GPS數(shù)據(jù)時(shí)間3—7秒，完成了設(shè)計(jì)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(jìn)行測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了地圖功能、查詢功能和空間選擇等功能，響應(yīng)時(shí)間一般＜3秒，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)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(bào)（信息科學(xué)版），2001，（1）:1-7.

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1673-0046（2010）5-0184-02