聶小波，李 兵，王雪艷，沈鳳嬌

（1.湖北省基礎(chǔ)地理信息中心，湖北 武漢 430071）

1 建設(shè)背景及目標(biāo)

隨著無線通信技術(shù)和智能移動(dòng)終端的廣泛應(yīng)用，基于位置的服務(wù)(LBS)得到飛速發(fā)展與普及。將電子地圖、用戶位置以及用戶關(guān)注的信息3者結(jié)合，強(qiáng)化信息化管理能力，為用戶的日常出行和安全保障提供全新體驗(yàn)，集定位、導(dǎo)航、跟蹤、識(shí)別、協(xié)助、查詢、發(fā)布為一體的LBS將成為推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)重要方向[1]。

2011年，湖北省基礎(chǔ)地理中心初步實(shí)施了基于GPS的道路更新關(guān)鍵技術(shù)研究項(xiàng)目，初步解決了GPS坐標(biāo)的實(shí)時(shí)接收、解析、地圖可視化等相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)；2012年，在此基礎(chǔ)上開展了基于GPS的定位服務(wù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及系統(tǒng)研發(fā)工作。本系統(tǒng)綜合運(yùn)用GPS技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等，結(jié)合地理信息服務(wù)技術(shù)，以天地圖·國(guó)家及天地圖·湖北公眾版電子地圖為基礎(chǔ)，集成人員、移動(dòng)終端設(shè)備等專題信息，構(gòu)建GPS定位平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)的共建共享、人員信息的綜合分析和集成服務(wù)。

2 需求分析

1）用戶分類。用戶分為2類：一類是普通用戶，一般為移動(dòng)終端的使用人員(即被定位人員)，可以登錄系統(tǒng)，進(jìn)行歷史軌跡查詢、速度坐標(biāo)信息報(bào)表導(dǎo)出等操作；另一類是管理員用戶，可以對(duì)被定位人員進(jìn)行管理，和被定位人員實(shí)時(shí)通話，收取各種報(bào)警信息。

2）數(shù)據(jù)需求。主要包括矢量電子地圖數(shù)據(jù)及地名數(shù)據(jù)。前者來源于數(shù)字湖北地理信息公共服務(wù)平臺(tái)及天地圖·國(guó)家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)；后者主要來源于天地圖·湖北，坐標(biāo)系統(tǒng)為2000國(guó)家大地坐標(biāo)系。

3）功能需求。主要包括定位中心、通信中心、報(bào)警中心、報(bào)表中心、管理中心、支付中心等6大功能中心，具體如圖1所示。

圖1 吉思定位服務(wù)系統(tǒng)功能構(gòu)成圖

4）性能需求。具有較好的數(shù)據(jù)管理和實(shí)時(shí)處理能力，功能劃分清晰，可操作性強(qiáng)，查詢速度快，能夠在電子地圖上平滑漫游、快速跳轉(zhuǎn)。

3 技術(shù)路線

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

1）LAMP部署方案。LAMP具有輕量開發(fā)、資源豐富、跨平臺(tái)、高性能、低價(jià)格的優(yōu)勢(shì)。在本項(xiàng)目中，基于LAMP方案對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具有成本低廉、部署靈活、快速開發(fā)、安全穩(wěn)定等特點(diǎn)。

2）WebGIS平臺(tái)。Web技術(shù)使用戶可以訪問世界各地的GIS服務(wù)器，可以傳輸并顯示以圖形、圖像方式表現(xiàn)的地理空間數(shù)據(jù)，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，完成對(duì)空間數(shù)據(jù)的查詢和分析等功能。

3）嵌入式技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用，集中實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)或幾項(xiàng)功能，是物聯(lián)網(wǎng)的重要技術(shù)組成之一。本系統(tǒng)中，iPhone、Android手機(jī)及GPS追蹤器均使用了嵌入式技術(shù)。

4）分布式空間數(shù)據(jù)管理技術(shù)。分布式空間數(shù)據(jù)管理是構(gòu)成移動(dòng)GIS體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)之一，將物理上分散的空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器資源虛擬化，邏輯上集中提供服務(wù)，以滿足不同位置的用戶訪問的不同需求。

5）空間定位技術(shù)。目前LBS的定位技術(shù)主要分為基于通信網(wǎng)絡(luò)的定位、基于移動(dòng)終端的定位和混合模式定位。本項(xiàng)目采用混合定位技術(shù)，能最大限度地獲取被定位人員的空間地理位置。

3.2 總體架構(gòu)

吉思定位服務(wù)系統(tǒng)采用面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的方法?？紤]系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和兼容性，采用5層架構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，見圖2。

圖2 吉思定位服務(wù)系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

3.3 運(yùn)行環(huán)境

服務(wù)器端采用Linux Centos 5.0以上或RHEL 5.0以上操作系統(tǒng)；PC系統(tǒng)客戶端支持Windows XP 或更高版本操作系統(tǒng)；瀏覽器支持IE6.0或更高版本、FireFox 23.0.1或更高版本。手機(jī)端支持iOS 5.1.1、Android2.3.1以上版本。GPS終端使用MT90及更高版本。采用B/S應(yīng)用方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境為因特網(wǎng)。

3.4 功能設(shè)計(jì)

吉思定位服務(wù)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)劃分為10大功能模塊：

1）地圖瀏覽模塊。提供地圖的放大、縮小、漫游、全圖以及鷹眼操作等功能，支持對(duì)地圖興趣點(diǎn)的管理功能，包括興趣點(diǎn)標(biāo)注、修改、刪除、快速定位等操作。

2）信息查詢模塊?？梢詫?duì)被定位人員進(jìn)行模糊檢索；可以對(duì)地名進(jìn)行搜索，并在地圖上進(jìn)行定位；支持通過在地圖上點(diǎn)擊相關(guān)人員圖標(biāo)的方式進(jìn)行詳細(xì)信息查詢和顯示。

3）定位監(jiān)控模塊。該功能支持GPS終端設(shè)備及帶GPS定位功能的手機(jī)，定位模式采用GPS+GSM基站雙模定位。能夠在地圖上實(shí)時(shí)顯示人員位置及其他詳細(xì)信息。通過選擇時(shí)間，還可以在地圖上顯示人員在過去某個(gè)時(shí)間的空間地理位置。

4）軌跡回放模塊。通過輸入開始和結(jié)束時(shí)間，可以在地圖上顯示某個(gè)被定位人員的歷史軌跡，進(jìn)行動(dòng)態(tài)回放，并可導(dǎo)出軌跡為外部txt文件。

5）電子圍欄模塊?？梢栽诘貓D上繪制、刪除、修改電子圍欄，可以修改電子圍欄名稱等信息；可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)人員在某個(gè)時(shí)間段應(yīng)用的電子圍欄，包括禁出規(guī)則、禁入規(guī)則、開始日期、結(jié)束日期、星期、開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間等；可以設(shè)置電子圍欄緩沖距離；可以對(duì)不同人員應(yīng)用的電子圍欄進(jìn)行增加、刪除、修改等。當(dāng)人員進(jìn)入或走出電子圍欄時(shí)，GPS終端（包括帶GPS定位功能的手機(jī)）自動(dòng)向監(jiān)控中心報(bào)警。

6）短信發(fā)送模塊。支持在監(jiān)控平臺(tái)下發(fā)短信給終端設(shè)備。

7）報(bào)警中心模塊。支持電子圍欄報(bào)警、SOS緊急報(bào)警、GPS盲區(qū)報(bào)警、低電報(bào)警等多種方式的警報(bào)。警報(bào)發(fā)生時(shí)，可直接定位到地圖，并顯示報(bào)警人員狀態(tài)信息，包括人員名稱、報(bào)警類型、時(shí)間、地點(diǎn)、經(jīng)緯度、速度等。

8）報(bào)表中心模塊。可以顯示各類信息的報(bào)表，如警報(bào)信息報(bào)表、速度信息報(bào)表、歷史軌跡坐標(biāo)信息報(bào)表等，各種報(bào)表信息均可導(dǎo)出為外部通用文本文件。

9）管理中心模塊。提供登錄驗(yàn)證功能，支持賬號(hào)信息修改、被定位人員增加、刪除、在離線狀態(tài)設(shè)置、日志查詢、導(dǎo)出等通用管理功能。

10）支付中心模塊。支持用戶在線購(gòu)買本系統(tǒng)提供的定位服務(wù)。

3.5 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

1）邏輯結(jié)構(gòu)。綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)包括人員信息表、設(shè)備信息表、事件表、最后時(shí)間信息表、圍欄設(shè)置規(guī)則表、圍欄規(guī)則設(shè)備對(duì)應(yīng)表、告警表、日志表、服務(wù)帳號(hào)表、用戶購(gòu)買記錄表等。整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯體系如圖3所示。

2）物理結(jié)構(gòu)。通過天地圖·國(guó)家及天地圖·湖北節(jié)點(diǎn)，在線實(shí)時(shí)調(diào)用瓦片及地名數(shù)據(jù)；其他業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)以記錄集的形式存放于數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)中。

4 建設(shè)成果

圖3 數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)圖

1）監(jiān)控中心子系統(tǒng)主要包括地圖瀏覽、定位中心、軌跡回放、電子圍欄設(shè)置、通信中心、報(bào)警中心和管理中心等功能模塊，其中軌跡回放功能的界面如圖4。

圖4 軌跡回放

2）在線支付子系統(tǒng)支持在線購(gòu)買定位服務(wù)，方便開展B2C業(yè)務(wù)，支付方式包括網(wǎng)銀、神州行、支付寶等。

3）iOS手機(jī)客戶端系統(tǒng)支持iOS 4.0以上版本，適用于iPhone手機(jī)，主要功能為地圖定位及坐標(biāo)上傳，系統(tǒng)主界面如圖5所示。Android手機(jī)客戶端系統(tǒng)支持2.3.X、4.0.X 以上版本的Android手機(jī)，主要功能為地圖定位及坐標(biāo)上傳，系統(tǒng)主界面如圖6。

圖5 iOS手機(jī)客戶端系統(tǒng)

圖6 Android手機(jī)客戶端系統(tǒng)

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