第二节 移动地理信息系统与嵌入式地理信息系统的关键技术Word格式.docx
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2、CDC（connecteddeviceconfiguration,连接设备配置）。
其中，前者面向低端消费电子产品；
后者面向的设备比较高端介于CLDC面向的设备和运行J2SE的完全桌面系统之间，这些系统的内存更大、处理能力更强，支持更复杂的环境。
J2ME的出现使移动GIS系统的开发更加方便和快捷，而且这种开发方式不仅可以支持C/S格式的开发，同时还可以配合J2EE开发基于B/S的系统。
2、仿真器
仿真器是移动GIS开发调试不可缺少的一部分。
在很多情况下，移动软件开发者并不可能直接将程序和数据复制到硬件上进行调试，一方面是由于传输程序速度太慢，比较麻烦；
另一方面是为了防止程序对硬件造成毁灭性伤害。
所以在调试代码时，一般都会先在仿真器上调试完毕，再使用真正的硬件进行测试。
仿真器一般由硬件设备厂商提供，也有随着开发环境附带的
3、应用程序的部署
移动应用程序的部署是移动开发不可避免的一环，因为调试完毕代码终究需要硬件环境的考验。
目前比较流行的移动软件部署方式有两种：
OTA和非OTA。
OTA（overtheair）即经由无限通信网络将应用程序下载到移动设备上；
而非OTA的方式是经由除OTA以外的所以方式将应用程序部署到移动终端上，目前较多的非OTA方式有：
（1）有线传输；
（2）红外线；
（3）蓝牙；
（4）多媒体信息服务；
（5）Email附件。
采用非OTA方式获取应用程序一般都要有各类厂商所提供的同步系统来完成。
二、无线网络的交互方式
通过无线网络将信息和服务从服务器端传输到移动终端上的技术，就叫网络互连技术。
常用的有1、短消息系统（shortmessagingsystem,SMS）
2、移动IP（MobilIP）
3、简单无线网络协议（wirelessapplicationprotocol,WAP）
1、SMS
1）概述
无线信息系统（SMS）于1991年出现在欧洲的无线领域，它提供了一个机制，用于将短信传递到无线设备，及从无线设备发送短信。
SMS是一种存储和转发服务。
也就是说，短消息并不是直接从发送人发送到接收人，而始终通过SMS中心进行转发。
如果接收人处于未连接状态（可能电话已关闭），则消息将在接收人再次连接时发送。
2）、SMS的优缺点
优点：
（1）简便SMS的消息可以在任何时间、任何地点发送，而且一般情况下发出的消息就一定能够被接收端接到。
且SMS及时发送，不需要如TCP包一般的上线下线，也不用顾及当前的网络状况，在使用上相当简便。
（2）兼容当前市场上支持SMS的设备非常多，尤其以手机为主的SMS应用平台使用非常广泛，因此利用SMS作为交互手段，不用考虑其兼容性。
（3）廉价这种说法在不久的将来也许有待商榷。
缺点：
（1）复杂性开发SMS非常复杂，一般需要使用AT指令集作为开发手段，并将要发送的消息内容通过繁琐的编码装载到AT指令集中并由某些I/O端口发送。
整个过程涉及的底层技术颇多，开发门槛相当高。
（2）非实时这是SMS的致命伤，因为SMS不是同步系统，其消息延迟相当严重，有时甚至可延迟大数小时之久，这也是SMS很少被应用于移动GIS系统中的重要原因之一。
（3）容错性由于没有提供足够的容错机制，SMS比较容易出现错误，在某些非民用信息的传输中也是无法容忍的。
（4）数据性由于天生的数据限制，SMS没办法传输大规模的地图数据。
因此，使用SMS作为传输机制的系统，几乎只能使用SMS来传输少量的属性信息和信令信息，以及文字形式表达的位置信息。
2、MobilIP
1）移动IP概述
移动IP技术是一种在全球因特网上提供的移动功能的方案。
移动IP的工作原理：
首先通过周期的组播或广播一个成为代理广播的消息，家乡代理和外地代理宣告他们与链路的连接关系，移动节点在收到这些代理广播消息后，检查其中的内容已确定自己是连接在家乡链路还是外地链路上：
当连接在家乡链路上时移动节点就想固定节点一样工作;
如果连接在外地链路上，情况就复杂得多。
移动IP具有可扩展性可靠性和安全性，并使节点在切换链路时仍可以保持通信，在无线网络越来越发达的今天，它带给移动GIS发展的好处也会越来越多，而对于一些已有的有线网络基础上的GIS系统，也不需要在新系统的环境下改变什么，因为移动IP同样兼容过去的IPl路由技术。
2）MobilIP的优缺点
（1）实时性强信息几乎没有延迟，在网络状况良好的情况下，客户端与服务器端在传输上的时间消耗几乎为0，所以移动IP将非常适合实时性强的系统的移动GIS系统的应用。
（2）开发方便MobileIP是基于无线网络的开发和传统的基于有线网络的开发的统一，在网络层上的每一层，都不会因为移动IP的加入而改变。
因此一些旧时的基于TCP/IP的GIS系统甚至可以不用改动服务器端和客户端的网络传输代码而直接使用。
（3）数据费用低廉在传输等量数据的情况下，MobilIP的在本上的表现比SMS更好，每1K数据0.03元的价格可以在传输更多数据的情况下使MobileIP的花费控制在SMS的十分之一左右。
（4）无限的数据传输量基于MobileIP的TCP/IP包是不需要考虑数据长度的，只有在这样的交互方式下才有可能传输GIS系统中地图的矢量和栅格数据。
缺点：
（1）不稳定性基于MobileIP的无线模块在使用前一般都需要拨号上网连接到移动营业商的Internet服务器上取得自身的IP号，并在不断的移动中更换移动代理，但由于目前国内无线网络刚刚开始发展，尚不成熟，如果以一定的频率更改代理就会出现掉线情况，导致数据传输停滞。
这在GIS中对移动要求很高这种情况是无法接受的。
（2）传输速度低下目前国内高速度的3G还没完全实现，目前可使用的主干网络是中国移动GPRS和中国联通CDMA1X，但两者在真实的运作中由于物理机站的限制宽带都只能达到标称值的一半。
而且在移动设备较多的区域每个终端被分配到的宽带将更加狭窄。
（3）对信号强度的依赖在某些信号强度不好的区域，移动终端无法传输数据或者根本连不上以太网。
MobileIP方式可以满足所有基于移动GIS的应用交互。
而且由于在设计上仅改变了基于网络层的IP协议，其上的其它层尤其是应用层上的开发方式仍然与传统的Socket是一致的，甚至涉及良好的部分传统GIS中关于客户端和服务器端的连接程序代码可以直接复制到移动系统中来。
3、WAP
WAP是“WirelessApplicationProtocol”（无线应用协议）的英文缩写，它是一种技术标准，融合了计算机、网络和电信领域的诸多新技术，旨在使电信运营商、Internet内容提供商和各种专业在线服务供应商能够为移动通信用户提供一种全新的交互式服务，WAP使手机用户可以享受到Internet服务，如新闻电子邮件、订票等。
WAP支持绝大多数的无线网络，包括GSM、CDMA、CDPD等。
目前实现WAP的方式有两种：
一种是作为客户端和网络服务器端之间的WAP网关，另一种是直接作为客户端连接的WAP软体服务器。
WAP方式的互联技术可以使用户在手机、PDA这样的硬件资源比PC少很多的移动设备上浏览Internet信息，是目前比较常见的移动GIS的应用方式。
三、移动数据库系统
1、移动数据库的概念
移动数据库是能够支持移动式计算环境的数据库，其数据在物理上分散而逻辑上集中。
它涉及到数据库技术，分布式计算技术，移动通信技术等多个学科，与传统的数据库相比，移动数据库具有移动性，位置相关性，频繁的断接性，网络通讯的非对称性等特征。
2、移动数据库的特性
1）备份恢复嵌入式数据库的备份和恢复与大型的DBMS管理数据库不同，不能简单的以独立的服务或类似形式进行，而要按照某种简化方式完成。
2）复制与同步嵌入式数据库一般采用某种数据复制模式（上载，下载或混合方式）与服务器数据库进行映射以满足人们在任意地点任意时刻访问任意数据的需求，由于存在数据复制所以在系统中各个应用前端和后端，服务器之间，可能需要各种必要的同步控制过程，甚至某些或全部应用前端，中断也要进行数据同步。
3）事务处理嵌入式数据库系统中的数据处理在前端可以简单化，但在整个应用系统中，可能需要结合移动计算机环境的特征进行事务处理控制。
4）安全性许多应用领域的嵌入式设备是系统中数据管理或处理的关键设备，因此嵌入式设备上的数据库系统对存取权限的控制比较严格，同时许多嵌入式设备具有较高的移动性和便携性和非固定的工作环境，也给嵌入式移动数据库带来了潜在的不安全因素，同时某些数据的个人隐私度又很高，因此存在磁场干扰，遗失、盗窃等个人数据安全的威胁，还需要提供充分的安全性。
5）系统快速启动嵌入式移动设备的系统可靠性和可用性，现对于固定主机而言一般相对偏低，因此发生系统故障的概率可能大大提高。
因此在这样的计算机环境或计算机平台上必须保证系统在发生软件纠错，不可实现的情况下，能够通过硬件进行系统的快速启动。
3、移动数据库的产品—MicrosoftSQLServerForCE
MicrosoftSQLServerForCE是微软公司掌上设备专门设计的移动数据库，现在的最新版本为2.0.
移动数据库的实现的主体特征是要解决离线数据库和服务器端数据库的同步问题，SQLCE的方式为远程数据访问的技术（RDA）以及合并复制技术（mergereplication）。
通过RDA技术可以完成下面四种类型的数据传递：
1）从服务器端下载数据当移动设备上的本地数据库无内容时，可以通过RDA技术从远程SQLServer2000服务器下载初始化数据到本地SQLServerCE数据库。
2）向服务器上传数据移动设备上的应用程序在初始化后，让操作员登录并使用系统在操作员录入和采集的信息都将被保存在移动数据库中，此时又可以利用RDA技术将本地数据上传到SQLServer2000服务器端。
3）更新服务器端数据有时候同一条记录可能在多个移动设备上的数据库和服务器端的数据库中都存在。
这时服务器端的记录以最后一次同步的移动设备中的记录为准
4）下达无返回的T-SQL命令操作远程服务器（SubmitSQL）在移动设备上的应用程序能够利用T-SQL的命令远程操作SQLServer2000数据库，这项功能非常实用我们通常需要在采集数据是记录当前时间但如果存在多个移动设备时，各个移动设备的机器时间是不统一的，对这种情况解决的方案就是在每次数据同步时利用SubmitSQL技术刷新服务器时间并将这个时间下载设定为移动设备的时间。
RDA技术主要分为两层：
Client和Server端
Client端体现为移动设备应用程序。
移动程序通过内置的SQLServerCEClientAgent实现对本地移动数据的读写和查询，同时SQLServerCEClientAgent还实现了和远程数据库的同步。
Server端体现为IIS中间层和SQLServer数据库。
张锦萍
四、定位系统
1.GPS方式
全球定位系统（globalpositioningsystem，简称GPS）是20世纪70年代由美国国防部研制的新一代卫星导航定位系统，该系统可向人类提供高精度的高航、定位和授时服务。
这标志着GPS系统已经从最初的取代常规大地测量和工程测量，发展渗入到了精密功能测量、地籍测量、地形测量、航空摄影测量、地质调查、交通管理、地理信息系统、海洋测绘等领域。
GPS也同样是移动GPS系统获取位置信息的重要的手段之一。
GPS定位的优点在于：
（1）功能多、用途广。
GPS系统不仅可以用于测量、导航，还可以用于测速、计时。
测速的精度可达0.1m/s，测时的精度可达毫微秒。
（2）定位精度高。
GPS可为各类用户提供动态的三维位置、三维速度及时间信息，单点定位可达5~10m，差分定位可达1m。
（3）实时定位。
利用全球定位系统进行导航，即可实时确定运动目标的三位位置和速度，由此保障运动载体沿预定航线运行，亦可选择最佳航线。
但是，GPS也有很多缺点：
（1）定位要求高。
GPS定位需四颗以上的卫星，天线不能遮挡。
而在城市区间及构筑物内根本不能满足GPS信号接收的基本要求，难以实现定位。
（2）成本过高。
几乎所有的移动设备都不配备GPS接受仪器，这点无论是高端的PDA或者是低端的手机都是一样，而一台可连接移动设备的GPS接受模块价格非常高昂，又无法在所有移动设备间实现通用，故不是非常容易实现。
因此，在移动GIS平台应用上，采用GPS进行定位的系统并不多见。
2）基于GPS方式的开发
GPS模块返回的值遵循NMEA-0183协议，因此要对其开发就必须了解NMEA协议的内容。
NMEA（nationalmarineelectronicsassociation，美国国家海事电子协会）成立于20世纪50年代，是一家专门从事海洋电子设备工业教育及研究的民间机构，总部设在美国北卡罗来纳州，NMEA系列标注是其制定的关于海洋电子设备之间通信接口和协议的标准。
1983年该组织制定了NMEA-0183标准，这一标准在兼容了NMEA-0180和NMEA-0182标准的基础上，增加了GPS、探测仪、罗精防伪系统等多种设备的接口和通信协议定义，同时，标准还允许一些特定的设备制造商对其设备（如GarminGPS-38等）通信自行定义协议。
由于NMEA-0183标准具有通用性和灵活性，因而在全世界得到广泛使用。
NMEA-0183通信格式采用RS-232通信标准，该标准用于DTM和DCE。
GPS同微机间的通信属于DTE。
标准的RS-232通信连接采用25针串口（DB-25），也可以用于现在微机流行的9针串口。
缺省的波特率定为4800，波特率是所传输的所有代码的最短码元占用时间的倒数。
NMEA-0183格式字符串的所有字符均为ASCII字符，数据传输以语句方式进行，每个语句均以“$”开头，紧接着是“会话ID”和3个字母的“语句ID”，其后是数据体，数据字段以逗号分隔，语句末尾为checksun，以回车换行结束。
每行语句最多包含82个字符（包括回车换行和“$”符号）。
数据串以逗号分隔符识别，空字符保留逗号。
语句结束的checksum由一个“*”和两个数据位的16进制数组成。
NMEA-0183标准允许个别厂商自行定义语句格式，这些语句以“$P”开头，其后是3个字符的厂家ID识别后接自定义数据体。
下面是几个常用的会话识别ID。
GP:
GlobalPositionSystemReceiver,GPS定位系统；
LC:
LoranC，罗兰C无线电导航系统；
OM：
OmegeNavigationReveiver，欧米伽导航系统；
II：
IntrgratedInstrumentation，集成设备；
NMEA-0183应用于GPS方面时，数据串以“$GP”开头，主要有GGA、GLL、ZDA、GSV、GST、GSA、ALM等格式，以下是这些格式各自的作用。
$GPGGA：
输出GPS定位信息；
$GPGLL：
输出大地坐标信息；
$GPZDA：
输出UTC时间信息；
$GPGSV：
输出可见的卫星信息；
$GPGST：
输出定位标准差信息：
$GPGSA：
输出卫星DOP值信息；
$GPALM：
输出卫星星历信息。
应用软件通过接受从GPS输出的信息，提取有用字段，可进行相关定位、显示、分析、存储等操作。
2.GSM方式
1）概述
GSM定位技术是目前在无线网络中应用最广泛的定位技术。
这种技术不需要对手机或网络做较大的改动，因此能够在现有手机的基础上构造位置查找系统。
它通过采集移动台所处小区的识别号（CellID号）来确定用户的位置。
只要系统能够采集到移动台所在小区基站在地图上的地理位置，以及小区的覆盖半径，则当移动台所在小区注册后系统就会知道移动台处于哪一小区。
这种技术的定位精度取决于所在小区的半径，因此一般精度不会很高，半径约为数百米。
虽然精度不高，但是由于成本低廉，且兼容性好，Cell_ID方法极其类似方法常在移动GIS系统尤其是LBS服务中被采用。
2）GSM定位的原理
根据无线电传输测距原理，基站到手机的距离可以算出，但无法测定方向。
当只有1个基站时，手机到该基站可以认为是在以该距离为半径的圆周上。
当有2个基站时，同时测得各基站距手机的距离为D1和D2，则手机位置可以是在以这两个基站连线为对称轴的两个对称点上。
当有3个基站时，手机在3个基站构成的平面上，其位置被唯一确定。
若手机在3个基站构成的平面之上（或之下）时，手机位置将被确定在以该平面为对称面的上、下两个对称点上，此时若有不在这个平面上的第4个基站对手机测距，则手机位置被唯一确定。
目前这种基站定位手机的精度可达到50~100m，甚至50m以下的定位精度。
第三节移动地理信息系统的设计
一、概述
1．基于胖客户端结构的移动GIS系统一般部署于类似于PDA这样的高端的智能终端之上，由于其功能强大且成本较高，一般不作为个人应用，而只作为工业用途。
1）软件系统
基于胖客户端系统的移动GIS软件目前是移动GIS发展的主流，由于服务器端的开发和传统的GIS大同小异，因此基于胖客户端的软件系统的开发中心在移动客户端上。
目前在市场上，许多著名的GIS软件公司都开发了基于智能平台的GIS软件开发环境，如ESRI的ArcPAD、Supermap的eSupermap、MapInfo的MapXMobile等。
这些软件平台的开发方式非常类似于PC平台下的软件的开发方式，它们的存在使基于不同智能终端系统的GIS软件开发变得更加方便和快捷。
基于移动平台的GIS系统的客户端系统的开发也完全可以选择在某一款成熟的基于移动平台的GIS开发环境之上完成。
2）数据同步系统
由于移动终端市场在不同的环境下移动运行，利用无线网络或者有线方式同服务器端的联系技术就成为了移动开发的关键技术之一，一般而言，选择方式需要按照系统的要求而定：
完全用于野外采集数据的系统可以采用有线方式进行交互；
实时性要求不高且数据传输量较少的某些监控系统可以使用短消息包同步方式；
而实时性要求高且数据量巨大的系统应使用TCP/IP包同步。
3）位置信息获取系统
传统上，这一位置通常被GIS所占据，除了其功能确实强大之外，另一个主要原因是一时没有可替代的技术，；
目前虽然出现了利用移动基站进行定位的CELL-ID技术，但是由于精度太低，一时无法撼动GIS在工业用途上的地位。
4）移动数据库系统
基于胖客户端系统的移动数据库一般都具有离线和在线功能，这主要是由无线网络环境的不稳定性造成的：
在无法连接上网络的时候，采取离线浏览本地数据库的方式；
在连接上网络的同时，采取本地数据库和服务器端同步的方式，这是运作在胖客户端系统下的移动数据库的最大特色。
2．基于瘦客户端的移动GIS系统概述
瘦客户端方式主要部署于普通的移动终端（如手机）上，其最主要的应用就是位置服务。
1）软件系统
很明显基于瘦客户端的GIS系统都是瘦客户端系统，一切代码皆运行于服务器之上，而客户端只需要通过无线网络获知结果就可以了。
因此，基于瘦客户端结构的GIS系统的开发中心是在服务器平台之上。
基于瘦客户端结构的开发方式同传统方式非常类似，主要有基于高端浏览器平台的，NetCompactFrameWork和J2ME配合J2EE环境，以及贴近低端平台的格蕾WAP开发系统，但是由于没有专门针对移动GIS的开发环境，故时常需要与普通PC平台下的瘦客户端，如ArcIMS和MapXtreme。
相交互。
目前常见的基于瘦客户端的移动GIS系统的开发方式有：
NetCompactFramework的移动Web开发、J2ME和J2EE结合的移动Web开发，直接书写WML以及较低层的SMS开发。
2）数据同步系统
在瘦客户端架构下，终端通过数据同步系统从服务器端获取结果数据，但是根据移动终端的不同物理构造，需要选择不同的数据同步系统。
（1）基于高端的智能终端系统如PDA，拥有和PC端几乎完全相同的浏览器，可以解析普通的HTML语言，同时也拥有相当的处理能力和屏幕分辨率，可以选择普通的根据嵌入式智能设备设计的Web站点甚至普通Web站点获取数据。
（2）普通的手机一般不可以分析普通HTML的终端，需要通过WAP方式获取经过WMLencoding后的数据。
（3）更低端的用户，如果想要获取移动GIS服务就要采取文字方式与服务器端进行交互，这种方式下最方便的技术就是SMS。
3）移动数据库系统
在瘦客户端结构下的移动系统中，数据库系统是不可能被配置在变化多端的客户端的，只可能在服务器端出现数据库服务器的身影，而且，直接进行数据库系统调用的是GIS专用服务器，所以，普通的数据库系统，如Oracle、SQLServer、MySQL,都可以胜任，因此该技术不再讨论之列。
二基于胖客户端的移动地理信息系统的设计
和传统的GIS一样，大量的移动厂商都针对移动平台发布了基于移动平台的开发环境，如ESRI公司的
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