移動地理信息系統(tǒng)GIS關(guān)鍵技術(shù)

1、移動地理信息系統(tǒng)GIS關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用引言地理信息系統(tǒng)（GIS）是一門綜合性的技術(shù)，它涉及到地理學(xué)、測繪學(xué)、計算機(jī)科學(xué)與 技術(shù)等學(xué)科。它的概念和基礎(chǔ)是地理和測繪，技術(shù)支撐是計算機(jī)技術(shù)，應(yīng)用領(lǐng)域是地理、規(guī)劃與管理等許多行業(yè)和部門。自從 20世紀(jì)60年代以來，GIS已被各行業(yè)所應(yīng)用。特別是近 20年來，伴隨計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，GIS取得一次一次重大進(jìn)步，如空間數(shù)據(jù)的管理、網(wǎng)絡(luò)GIS 三維 GIS等技術(shù)。在這些應(yīng)用過程中，數(shù)據(jù)的實時更新至關(guān)重要。野外數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)采集和編輯一直是耗時 并且容易出錯的工作，需要依賴于紙制地圖或傳統(tǒng)測量手段，野外數(shù)據(jù)編輯是通過繪制草圖，并做標(biāo)示來實現(xiàn)。這些野外編輯的數(shù)據(jù)還要回

2、到辦公室通過被手工輸入和編譯才能進(jìn)入GIS數(shù)據(jù)庫。這種作業(yè)模式導(dǎo)致GIS數(shù)據(jù)不能經(jīng)常更新，且精度很難保證，給GIS分析和決策結(jié)果帶來極大的不可靠性。當(dāng)突發(fā)事件發(fā)生時，如何在最快的時間內(nèi)做出響應(yīng)，進(jìn)行實時的救援應(yīng)急，并實時掌握現(xiàn)場情況，都需要移動GISo因此，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展和不斷進(jìn)步，人們對地理空間信息的4A （anytime ,anywhere , anybody , anything ） 服務(wù)的需求日益顯現(xiàn)。1.移動GIS的概念與特點移動GIS是一種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，其定義有狹義與廣義之分。狹義的移動GIS是指運行于移動終端（如PDA）并具有桌面 GIS功能的GIS,它不存在與服務(wù)器的

3、交互，是一種離線運 行模式。廣義的移動 GIS是一種集成系統(tǒng)，是 GIS GNSS（衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)）、移動通信、 互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、多媒體技術(shù)等的集成。移動GIS具有以下特點：1）移動性：運行于各種移動終端上，與服務(wù)端可通過無線通信進(jìn)行交互實時獲取空間 數(shù)據(jù)，也可以脫離服務(wù)器與傳輸介質(zhì)的約束獨立運行，具有移動性。2）動態(tài)（實時）性：作為一種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，應(yīng)能及時地響應(yīng)用戶的請求，能處理用 戶環(huán)境中隨時間變化的因素的實時影響，如交通流量對車輛運行時間的影響，能提供實時的交通流量影響下的最優(yōu)道路選擇等。3）對位置信息的依賴性：在移動GIS中，系統(tǒng)所提供的服務(wù)與用戶的當(dāng)前位置是緊密相關(guān)的，比如 我在哪兒

4、"我附近是什么"我怎么才能到達(dá)目的地”所以需要集成各種定位技 術(shù)，用于實時確定用戶的當(dāng)前位置和相關(guān)信息。4）移動終端的多樣性：移動GIS的表達(dá)呈現(xiàn)于移動終端上，移動終端有手機(jī)、掌上電腦、車載終端等，這些設(shè)備的生產(chǎn)廠商不是惟一的，他們采用的技術(shù)也不是統(tǒng)一的，這就必 然造成移動終端的多樣性。移動GIS包括如下技術(shù)的綜合：移動硬件設(shè)備和野外個人電腦、全球定位系統(tǒng)（ GNSS、地理信息系統(tǒng)軟件（GIS）、 可以接入到網(wǎng)絡(luò) GIS的無線通訊設(shè)備。移動終端設(shè)備及 GIS應(yīng)用軟件是移動 GIS的必備要素，它的最終目標(biāo)是 實現(xiàn)隨時（anytime） 隨地（anywhere）為所有的人（an

5、ybody）和事（anything ）提供實時服務(wù)（4A服務(wù)）”，把 復(fù)雜的地理信息變成能夠充分利用和享受的信息。2 .移動GIS關(guān)鍵技術(shù)移動終端移動GIS終端設(shè)備必須便攜、低耗，適合于戶外應(yīng)用。并且可以用來快速、精確定位和 地理識別。由于需求的多樣性， 產(chǎn)生了設(shè)備的多樣性，這些設(shè)備包括便攜電腦、個人數(shù)字助 理（PDA）、智能手機(jī)、GNSS收機(jī)等。在移動 GIS/辦公中，位置信息是基礎(chǔ)。研制便攜 性好、重量輕、野外防護(hù)功能強(qiáng)、定位功能強(qiáng)大的GNSS接收機(jī)，是移動終端的關(guān)鍵技術(shù)。移動終端兼容具備衛(wèi)星導(dǎo)航定位、加載行業(yè)應(yīng)用軟件、通訊和數(shù)據(jù)傳輸?shù)然竟δ堋?）衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)GNSS定位技術(shù)已應(yīng)用在

6、各行業(yè)應(yīng)用，休閑車載導(dǎo)航終端，高精度測量，國民經(jīng)濟(jì)各行 業(yè)數(shù)據(jù)采集等。全球各國家地區(qū)開始建立CORS （連續(xù)運行參考站）以及區(qū)域增強(qiáng)系統(tǒng)（ SBAS）,利用差分技術(shù)，精度可以達(dá)到亞米乃至厘米級。不同廠家對芯片的研發(fā)與處理技術(shù)不同，會造成性能的不同。 如GNSS與通訊的干擾性設(shè)計， 要求高；非專業(yè)廠家天線設(shè)計不好， 會導(dǎo)致與其它功能的沖突，造成性能的下降。利用內(nèi)置GNSS在野外實時獲得點位坐標(biāo)。根據(jù)彳業(yè)需求，選擇不同精度的GNSS接收機(jī)以及具備不同附屬功能的接收終端。2）移動通信系統(tǒng)移動通信系統(tǒng)是連接用戶終端和應(yīng)用服務(wù)器的紐帶，它將用戶的需求無線傳輸給地理信息應(yīng)用服務(wù)器，再將服務(wù)器的分析結(jié)果傳輸

7、給用戶終端。其核心技術(shù)為無線接入技術(shù)，按目前廣泛使用的技術(shù)可分為兩類：一是基于蜂窩的接入技術(shù)，如GSM、CDMA、GPRS等；二是基于局域網(wǎng)的技術(shù)，如藍(lán)牙（ Blue Tooth）、無線局域網(wǎng)（WIFI）技術(shù)。移動通信技術(shù)正 處在從2G向3G演進(jìn)過程中，傳輸速度提高，網(wǎng)絡(luò)容量增大，覆蓋面拓寬，保密性加強(qiáng)， 使得海量的空間信息得以快捷、安全地?zé)o線傳輸。3）智能終端根據(jù)操作系統(tǒng)的不同，目前PDA （個人數(shù)字助理）的操作系統(tǒng)主要分為三類，WindowsMobile , Palm, Linux。其中 Windows Mobile是與個人電腦操作系統(tǒng)相似的人機(jī)界面，界面友好，可操作性強(qiáng)，能夠安裝行業(yè)軟件

8、或者便于行業(yè)客戶的開發(fā)，因此為大多數(shù)移動GIS終端選用。野外作業(yè)環(huán)境惡劣， 為保障野外正常作業(yè)， 移動終端需要具備較好的工業(yè)防護(hù)性（防塵防水IP45）,以及強(qiáng)光下清晰作業(yè)。4）拓展功能針對業(yè)務(wù)需要，對于通話、拍照、錄音等功能可以進(jìn)行擴(kuò)展。移動地理信息系統(tǒng) GIS關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用2嵌入式軟件2.1.1 軟件結(jié)構(gòu)及主要功能面向行業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)采集以及應(yīng)急聯(lián)動、移動辦公，移動端軟件系統(tǒng)應(yīng)包括衛(wèi)星導(dǎo)航定位功能、移動數(shù)據(jù)采集、移動GIS/辦公以及數(shù)據(jù)傳輸功能。1、衛(wèi)星導(dǎo)航定位描述衛(wèi)星狀態(tài)，輔助數(shù)據(jù)的采集，并對采集的數(shù)據(jù)以及已有數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)航。2、移動數(shù)據(jù)采集針對不同業(yè)務(wù)模式，數(shù)據(jù)采集功能有所側(cè)重。如行業(yè)數(shù)據(jù)采集的

9、不定期更新（管線資源、電力桿塔、移動人手井、污染源信息等）以及遙感影像糾正GCP坐標(biāo)的采集，主要確定基礎(chǔ)位置信息以及簡單屬性；對于移動辦公，還需進(jìn)行多媒體數(shù)據(jù)的采集（圖像、錄音、視頻 等），豐富 GIS的屬性，作為辦公的憑證。在地形復(fù)雜處，無法利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲得點位坐標(biāo)，可以利用外接設(shè)備的連接，輔助測量。同時在不同的行業(yè)應(yīng)用中，可以連接各種不同的傳感器，進(jìn)行行業(yè)數(shù)據(jù)的采集。3、移動GIS/辦公1）數(shù)據(jù)加載與輸出由于移動終端，在性能遠(yuǎn)低于個人計算機(jī)，對圖形的縮放、查詢、分析等功能的效率都較低，此時需要設(shè)計適合于 PDA的高效數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。遙感影像的處理利用影像金字塔算法，不同級別顯示不同的內(nèi)容，

10、提高顯示速度；矢量數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)分割，在移動終端中快速顯示與編輯。將已有數(shù)據(jù)（遙感影像、矢量以及其它歷史數(shù)據(jù)）通過數(shù)據(jù)線下載到移動終端，在野外 進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。通過疊加以及分析，將數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。2）數(shù)據(jù)編輯分為兩類：已有點位坐標(biāo)在野外進(jìn)行屬性的更新；保持原有屬性，對坐標(biāo)進(jìn)行野外更新。3）空間分析與查詢通過確定哪些地圖要素與GIS的空間操作中，涉及緩沖分析就是在點、線、查詢待調(diào)查數(shù)據(jù)，距離分析提供了在地圖上丈量距離的功能, 其它要素相接觸或相鄰，確定地圖要素間鄰近或鄰接的功能。在 到確定不同地理特征的空間接近度或臨近度的操作就是建立緩沖區(qū)。面實體（或稱緩沖目標(biāo)）周圍建立一定寬度范圍的多邊形。通

11、過緩沖區(qū)分析，可以輔助調(diào)查及 救災(zāi)工作的展開，對受影響區(qū)域做出響應(yīng)的處理措施，建立警示來疏散人群以免事故的蔓延,預(yù)測災(zāi)害范圍，及時防范以降低災(zāi)害擴(kuò)大。4）數(shù)據(jù)傳輸分上傳與下載。利用 GNSS采集數(shù)據(jù)后，現(xiàn)場工作人員通過 GPRSa數(shù)據(jù)傳送到信息中 心的空間數(shù)據(jù)服務(wù)器上，同時服務(wù)器又可以將經(jīng)過處理的有用數(shù)據(jù)傳回移動GIS終端，以滿足外出采集數(shù)據(jù)所必需的基本數(shù)據(jù)內(nèi)容。2.1.2 開發(fā)平臺軟件系統(tǒng)采用 Embedded Visual C+域者Visual開發(fā)平臺，基于 Windows開放組件與 用戶終端機(jī)SDK （軟件開發(fā)包，終端免費提供）二次開發(fā)，面向數(shù)據(jù)采集與移動辦公需求， 設(shè)計業(yè)務(wù)模塊，構(gòu)建軟

12、件功能。開發(fā)移動GIS與一般的GIS不同的是，移動GIS應(yīng)用程序運行在資源緊缺的PDA設(shè)備，應(yīng)盡量減少資源的消耗，提高效率。移動地理信息系統(tǒng) GIS關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用33 .移動GIS應(yīng)用基于野外的工作在許多 GIS應(yīng)用中非常常見，很多行業(yè)需要數(shù)據(jù)的不斷更新， 以及對野 外采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場分析、判斷。如自然資源調(diào)查和維護(hù)、自然資源地圖繪制、礦藏探查、 事故報道和調(diào)查、野外巡視、野外火情繪圖、財產(chǎn)損失評估等。4 ）實時信息的查詢及快速及時救援、反饋首先根據(jù)GPS定位獲得自己的位置，通過搜索地圖數(shù)據(jù)庫查詢用戶所需地點。用戶可 以在一定的半徑之內(nèi)查詢有關(guān)旅館、銀行等公用設(shè)施的信息。比如救援隊伍在趕往救災(zāi)

13、現(xiàn)場的途中，可以通過無線通訊GSM/GPRS登入應(yīng)急指揮中心服務(wù)器，立即獲得災(zāi)害現(xiàn)場信息、實時交通信息、天氣預(yù)報及災(zāi)害預(yù)測等信息，便于救援人員有更充裕的時間準(zhǔn)備及研究救援 戰(zhàn)術(shù)，同時也能取得應(yīng)急指揮中心實時發(fā)布的事件信息、救援信息、指令信息、決策信息等，實時記錄處置過程中的領(lǐng)導(dǎo)指示和各種反饋信息。5 ）方便的數(shù)據(jù)采集當(dāng)外出采集數(shù)據(jù)的時候，由于沒攜帶大的存儲設(shè)備，而且所采集的空間數(shù)據(jù)又非常大， 此時，就可以通過移動 GIS把采集到的空間數(shù)據(jù)直接傳到空間數(shù)據(jù)服務(wù)器上。同時，服務(wù)器 又可以經(jīng)過處理將有用的數(shù)據(jù)再傳到移動GIS的終端上，以滿足外出采集數(shù)據(jù)所必需的基本數(shù)據(jù)內(nèi)容。這樣，就形成了由終端到服務(wù)器及由服務(wù)器到終端的數(shù)據(jù)采集模式，方便了外出數(shù)據(jù)采集。3）移動辦公利用移動GIS的通信以及擴(kuò)展功能的豐富性，可以在室外辦公時，將發(fā)生事件向監(jiān)