基于LBS的嵌入式GIS研究

1、基于 LBS的嵌入式 GIS研究摘要 : GIS 是 LBS的位置定位、導(dǎo)航及地圖表達(dá)的基礎(chǔ)技術(shù)支撐。針對(duì)LBS的固定服務(wù)端與移動(dòng)終端的信息交互需求 , 提出了平臺(tái)GIS 與移動(dòng) GIS 的概念 ; 針對(duì)移動(dòng) GIS , 提出了嵌入式、軟件插件組合技術(shù),確定了無(wú)線(xiàn)下載的事件表結(jié)構(gòu); 將此用于北京市交通綜合信息平臺(tái)設(shè)計(jì), 實(shí)現(xiàn)了 LBS 的數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)分離、實(shí)時(shí)信息的自動(dòng)交互、移動(dòng)終端的位置確定與表達(dá)。關(guān)鍵詞 :LBS;GIS; 嵌入式 ;移動(dòng)終端 ; 信息交互 ; 位置表達(dá)引言ITS 是國(guó)家“十五”期間科技發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域,已列入國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十五”規(guī)劃?？萍疾恳褑?dòng)國(guó)家ITS“十五”示

2、范工程,首都北京為科技部確定的十個(gè)ITS 的示范城市之首。 為了有效提升北京的國(guó)際化大都市形象, 確保 2008 年奧運(yùn)會(huì)的成功舉辦, 北京市將 ITS 新型交通理念和高新技術(shù)手段運(yùn)用到交通管理與運(yùn)營(yíng)實(shí)踐中, 率先開(kāi)展了交通綜合信息平臺(tái)的建設(shè)。北京大學(xué)根據(jù)北京市ITS 規(guī)劃總體方案和北京市“數(shù)字北京”、“數(shù)字奧運(yùn)”總體框架, 以及北京市交通綜合信息平臺(tái)示范工程的要求, 開(kāi)展了 GIS-T 子系統(tǒng)的研究。GIS-T 作為地理和交通數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及應(yīng)用的支持系統(tǒng),是整個(gè)交通綜合信息平臺(tái)的核心模塊之一。為交通管理各部門(mén)提供GIS 支持, 充分發(fā)揮 GIS 技術(shù)特點(diǎn) ,通過(guò)公共共享數(shù)據(jù)庫(kù), 將全市道路交通信

3、息置于同一平臺(tái)和操作環(huán)境下集中管理和調(diào)度, 完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和動(dòng)態(tài)顯示, 服務(wù)信息組織管理、信息抽取、 GIS 交通應(yīng)用運(yùn)算和信息分發(fā), 提供基于 GIS 的可視化信息表達(dá)功能。GIS-T 分為兩部分 : GIS-T1 和GIS-T2 。 GIS-T1 為整個(gè)交通綜合信息平臺(tái)的與位置有關(guān)的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù), 它直接為有線(xiàn)用戶(hù)提供數(shù)據(jù)服務(wù) , 并經(jīng)過(guò)服務(wù)端的GIS-T2-DB 為移動(dòng)終端用戶(hù)提供數(shù)據(jù)支持和服務(wù); GIS-T2 面向廣大的移動(dòng)終端用戶(hù)( 包含車(chē)載終端、手持等) , 充分利用經(jīng)過(guò)整合和處理的多源數(shù)據(jù), 逐步深入地提供基于位置服務(wù)為主的信息服務(wù)。 GIS-T1 與 GIS-

4、T2 的關(guān)系如圖 1 所示。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)子系統(tǒng)的劃分本方案中 , 子系統(tǒng)的劃分如圖2 所示。由于車(chē)載終端、PDA 以及兩類(lèi)手機(jī)終端在硬件設(shè)備、運(yùn)營(yíng)模式、使用對(duì)象等方面存在差異, 因此 , 本方案中將這四種終端按三類(lèi)GIS 軟件 ( 車(chē)載、PDA/ 多模手機(jī)、普通手機(jī) ) 分別進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。這三類(lèi)終端GIS 軟件既有共性 , 也存在明顯區(qū)別。采用或引用的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范( 參見(jiàn)表 1)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方案各子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案如表2 。在此基礎(chǔ)上 , 設(shè)計(jì)了合理的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。如何有效管理涉及的大量空間數(shù)據(jù)如地圖數(shù)據(jù)和交通數(shù)據(jù)等, 是系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵之一。不同種類(lèi)的移動(dòng)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)下載不同的移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)

5、下載途徑存在差異(如表 3) , 所以要求 GIS-T2 軟件系統(tǒng)能夠?qū)Σ煌臄?shù)據(jù)下載方案予以支持。不同種類(lèi)的移動(dòng)終端設(shè)備的定位方案如表 4 , 不同的移動(dòng)終端的定位方式存在差異, 所以要求 GIS-T2 軟件系統(tǒng)能夠?qū)Σ煌亩ㄎ环绞接枰灾С?。FLEX數(shù)字廣播的形式發(fā)布實(shí)時(shí)交通事件表信息從方便、快速、經(jīng)濟(jì)等方面考慮,對(duì)于實(shí)時(shí)交通事件信息, 將采用數(shù)字廣播的形式發(fā)布。交通事件通過(guò)交通事件表來(lái)描述, 一條或多條交通事件表發(fā)送到移動(dòng)終端后, 應(yīng)用程序?qū)ζ溥M(jìn)行解碼, 轉(zhuǎn)換成應(yīng)用程序可理解的數(shù)據(jù)格式 , 并將事件信息關(guān)聯(lián)到空間對(duì)象, 最后顯示在地圖上, 如圖 3 所示?；谏鲜隹紤], 本方案在參考國(guó)際通

6、用標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上, 設(shè)計(jì)帶有空間位置屬性或者空間位置關(guān)聯(lián)屬性的交通數(shù)據(jù)表規(guī)范。車(chē)載終端軟件子系統(tǒng)設(shè)計(jì)車(chē)載終端軟件系統(tǒng)車(chē)載終端軟件系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程根據(jù)總體結(jié)構(gòu)模塊的劃分、相關(guān)的處理流程以及與硬件設(shè)備關(guān)系進(jìn)行模塊外部和內(nèi)部設(shè)計(jì)如表5 、表6 。PDA 軟件子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)PDA 導(dǎo)航設(shè)備軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容可以包括: 顯示模塊、通信模塊、定位模塊、路徑規(guī)劃模塊、信息查詢(xún)模塊、用戶(hù)設(shè)置模塊。設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)略, 具體實(shí)現(xiàn)見(jiàn)圖6 。PDA 移動(dòng)終端軟件系統(tǒng)的使用對(duì)象為普通PDA 用戶(hù) , 因此操作界面應(yīng)簡(jiǎn)捷、易懂, 且符合我國(guó)和北京市的所有法律、規(guī)章和條例, 滿(mǎn)足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。PDA 終端軟件系統(tǒng)與服務(wù)端的接口主要完成兩個(gè)方

7、面的功能,一是支持硬件提供的通信方式, 通過(guò)系統(tǒng)通信設(shè)備向服務(wù)端發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求( 主要是數(shù)據(jù)下載請(qǐng)求) ;二是服務(wù)端數(shù)據(jù)到本地后的數(shù)據(jù)解壓縮,以及向本地存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行傳輸存儲(chǔ)。系統(tǒng)采用高效的自行開(kāi)發(fā)的解壓縮算法完成解壓縮任務(wù)。手持終端軟件子系統(tǒng)多模手機(jī)子系統(tǒng)多模手機(jī)子系統(tǒng)在PDA 軟件子系統(tǒng)基礎(chǔ)上形成。這里核心部分是插件式軟件組合方式。手持終端軟件子系統(tǒng)的平臺(tái)可以有以下幾種:BREW ,JAVA ,WAP 。本軟件適合的多模手機(jī)類(lèi)型如表6 所示 , 基本包括 : 以手機(jī)特征為主 , 在具備 PDA 基礎(chǔ)上 , 分為高中低三檔。普通手機(jī)子系統(tǒng)交互界面主要以HTML 頁(yè)面為基礎(chǔ)。無(wú)論存儲(chǔ)在本地或者從服

8、務(wù)器端下載, 界面都為 HTML 頁(yè)面。其中支持 HTML 的按鈕、 Check Box 、Radio But ton 、文本框、超鏈接等頁(yè)面元素。地圖為另一種主要的人機(jī)交互界面形式, 地圖可以縮放、平移及旋轉(zhuǎn), 用戶(hù)應(yīng)可以在地圖上點(diǎn)擊某處獲取該處的信息。交通事件表 ( Trafficial IncidentTable) 與元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)交通事件表 ( 參見(jiàn)表 7) 是根據(jù)信息熵基本原理, 將交通事件分類(lèi) ; 采用變結(jié)構(gòu)自組織數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu), 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)、壓縮與無(wú)線(xiàn)傳輸。系統(tǒng)元數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)參照FGDC 元數(shù)據(jù)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn), 將元數(shù)據(jù)內(nèi)容分為幾個(gè)部分如表 8 。結(jié)論本研究得到了如下成果: 提出了平臺(tái)GIS( GIS-T1) 與移動(dòng) GIS( GIS-T2) 的概念 , 并確定了其關(guān)系圖; 對(duì)移動(dòng) GIS 進(jìn)行了總體設(shè)計(jì) , 確定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范, 提出了各子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案, 移動(dòng)終端設(shè)備數(shù)據(jù)下載、定位方案, 大量交通信息服務(wù)的數(shù)字廣播方式; 提出了車(chē)載終端軟件結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)流程和內(nèi)外模塊接口