移动地理信息系统和嵌入式地理信息系统介绍50278.docx
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1、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一、 移动设备的开发方式1、 编译环境1) Embeddeed Vissual SStudioo微软公司在发布布Windoows CEE的同时,为为了推广Wiindowss CE的使使用,还免费费提供了一套套专门针对WWindowws CE的的开发系统EEmbeddded Viisual Studiio 简称(EEVS),NNet平台出出现前,Wiindowss CE下的的开发主要是是基于这个开开发平台。EVS 4.00 (VS) EVS 3.0 EVS带有两个个开发工具,Embedded Visual Basic(EVB)和Embedde
2、d Visual c(EVC),在使用上这两项工具都和PC 平台下的VB和 V C非常相似,所以开发人员不需要复杂的培训就可以直接在PDA平台上开发软件,这是EVS最吸引人的地方如下图所示:2) Code Waarriorr Codee Warrrior是MMetrowwerks 公司发布的的,基于不同同指令集系统统开发的集成成IDL环境境。该集成环环境包括以下下几个功能模模块:编辑器器、源码浏览览器、搜索引引擎、构造系系统、调试器器、工程管理理器。编辑器器、编译器、连连接器和调试试器对应开发发过程的四个个主要阶段,其其他模块用以以支持代码浏浏览和构造控控制,工程管管理器控制整整个过程。该该集
3、成环境是是一个多线程程应用,能在在内存中保存存状态信息、符符号表和对象象代码,从而而提高操作速速度;能跟踪踪源码变化,进进行自动编译译和链接。Code Waarriorr一个重要的的特点就是其其plug-in设计:根据不同开开发IDE的的需要,提供供特殊的软件件服务。该软软件以一个独独立于IDEE的文件方式式提供,比较较典型的有WWindowss下的DLLL文件,Maac OS 和UNIXX下的共享库库文件等。3) J2ME Wiirelesss Toolkiit Java编辑语语言作为开发发平台可以建建立独立的应应用程序(这这些应用程序序只需编写一一次,便既可可以在Winndows系系统又可
4、以在在基于UNIIX的系统上上使用),正正是这种潜力力以及其跨平平台的能力,使使它在以后的的几年里逐步步引起商业终终端用户的关关注,并可以以作为节约软软件开发费用用的一种方法法。Sun 公司曾曾经推出过多多类Javaa平台的版本本,最新的就就是Javaa 2平台下的的J2ME环境境。J2MEE 目前定义义了两种配置置:1、 CLDC(coonnectted liimitedd deviice coonfiguuratioon, 有线线连接设备);、2、 CDC(connnecteed devvice cconfigguratiion,连接接设备配置)。其中,前者面向向低端消费电电子产品;后后者
5、面向的设设备比较高端端介于CLDDC面向的设设备和运行JJ2SE的完完全桌面系统统之间,这些些系统的内存存更大、处理理能力更强,支支持更复杂的的环境。J2ME的出现现使移动GIIS系统的开开发更加方便便和快捷,而而且这种开发发方式不仅可可以支持C/S格式的开开发,同时还还可以配合JJ2EE开发发基于B/SS的系统。2、 仿真器仿真器是移动GGIS开发调调试不可缺少少的一部分。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
6、件进行测试。仿真器一般由硬硬件设备厂商商提供,也有有随着开发环环境附带的3、 应用程序的部署署移动应用程序的的部署是移动动开发不可避避免的一环,因因为调试完毕毕代码终究需需要硬件环境境的考验。目目前比较流行行的移动软件件部署方式有有两种:OTTA和非OTTA。OTA(oveer thee air)即经由无限限通信网络将将应用程序下下载到移动设设备上;而非非OTA的方方式是经由除除OTA以外外的所以方式式将应用程序序部署到移动动终端上,目目前较多的非非OTA方式式有:(1)有有线传输;(22)红外线;(3)蓝牙牙;(4)多多媒体信息服服务;(5)EEmail附附件。 采用非OTA方方式获取应用用
7、程序一般都都要有各类厂厂商所提供的的同步系统来来完成。二、 无线网络的交互互方式 通过无线网络将将信息和服务务从服务器端端传输到移动动终端上的技技术,就叫网网络互连技术术。常用的有 1、短短消息系统(short messaging system , SMS) 2、移移动IP(MMobil IP) 3、简简单无线网络络协议(wiirelesss appplicattion pprotoccol ,WWAP)1、SMS 1)概述述 无线信信息系统(SSMS)于11991年出出现在欧洲的的无线领域,它它提供了一个个机制,用于于将短信传递递到无线设备备,及从无线线设备发送短短信。SMS 是一种种存储和
8、转发发服务。也就就是说,短消消息并不是直直接从发送人人发送到接收收人,而始终终通过 SMMS 中心进进行转发。如如果接收人处处于未连接状状态(可能电电话已关闭),则则消息将在接接收人再次连连接时发送。2)、SMS的的优缺点优点:(1)简便 SSMS的消息息可以在任何何时间、任何何地点发送,而而且一般情况况下发出的消消息就一定能能够被接收端端接到。且SSMS及时发发送,不需要要如TCP包包一般的上线线下线,也不不用顾及当前前的网络状况况,在使用上上相当简便。(2)兼容 当前市场上上支持SMSS的设备非常常多,尤其以以手机为主的的SMS应用用平台使用非非常广泛,因因此利用SMMS作为交互互手段,不
9、用用考虑其兼容容性。 (3)廉廉价 这种说说法在不久的的将来也许有有待商榷。 缺点:(1) 复杂性 开发SSMS非常复复杂,一般需需要使用ATT指令集作为为开发手段,并并将 要发发送的消息内内容通过繁琐琐的编码装载载到AT指令令集中并由某某些I/O端端口发送。整整个过程涉及及的底层技术术颇多,开发发门槛相当高高。(2) 非实时 这是是SMS的致致命伤,因为为SMS不是是同步系统,其其消息延迟相相当严重,有有时甚至可延延迟大数小时时之久,这也也是SMS很很少被应用于于移动GISS系统中的重重要原因之一一。(3) 容错性 由于于没有提供足足够的容错机机制,SMSS 比较容易易出现错误,在在某些非民
10、用用信息的传输输中也是无法法容忍的。(4) 数据性 由于于天生的数据据限制,SMMS没办法传传输大规模的的地图数据。因因此,使用SSMS作为传传输机制的系系统,几乎只只能使用SMMS来传输少少量的属性信信息和信令信信息,以及文文字形式表达达的位置信息息。2、Mobill IP 1)移动IIP概述移动IP技术是是一种在全球球因特网上提提供的移动功功能的方案。移动IP的工作作原理:首先先通过周期的的组播或广播播一个成为代代理广播的消消息,家乡代代理和外地代代理宣告他们们与链路的连连接关系,移移动节点在收收到这些代理理广播消息后后,检查其中中的内容已确确定自己是连连接在家乡链链路还是外地地链路上:当
11、当连接在家乡乡链路上时移移动节点就想想固定节点一一样工作;如如果连接在外外地链路上,情情况就复杂得得多。移动IP 具有有可扩展性可可靠性和安全全性,并使节节点在切换链链路时仍可以以保持通信,在在无线网络越越来越发达的的今天,它带带给移动GIIS发展的好好处也会越来来越多,而对对于一些已有有的有线网络络基础上的GGIS系统,也也不需要在新新系统的环境境下改变什么么,因为移动动IP同样兼兼容过去的IIPl路由技技术。 2)Mobbil IPP 的优缺点点优点:(1) 实时性强 信息息几乎没有延延迟,在网络络状况良好的的情况下,客客户端与服务务器端在传输输上的时间消消耗几乎为00,所以移动动IP将非
12、常常适合实时性性强的系统的的移动GIS系统的的应用。(2) 开发方便 MMobilee IP是基基于无线网络络的开发和传传统的基于有有线网络的开开发的统一,在在网络层上的的每一层,都都不会因为移移动IP的加加入而改变。因因此一些旧时时的基于TCCP/IP的的GIS系统统甚至可以不不用改动服务务器端和客户户端的网络传传输代码而直直接使用。 (3) 数据费用低廉 在传输等量量数据的情况况下,Mobbil IPP的在本上的的表现比SMMS更好,每每1K数据00.03元的的价格可以在在传输更多数数据的情况下下使Mobiile IPP的花费控制制在SMS的的十分之一左左右。(4) 无限的数据传输输量 基
13、于Mobbile IIP的TCPP/IP包是是不需要考虑虑数据长度的的,只有在这这样的交互方方式下才有可可能传输GIIS系统中地地图的矢量和和栅格数据。缺点:(1) 不稳定性 基于于Mobille IP的的无线模块在在使用前一般般都需要拨号号上网连接到到移动营业商商的Inteernet 服务器上取取得自身的IIP号,并在在不断的移动动中更换移动动代理,但由由于目前国内内无线网络刚刚刚开始发展展,尚不成熟熟,如果以一一定的频率更更改代理就会会出现掉线情情况,导致数数据传输停滞滞。这在GIIS中对移动动要求很高这这种情况是无无法接受的。 (2) 传输速度低下 目前国内高高速度的3GG还没完全实实现
14、,目前可可使用的主干干网络是中国国移动GPRRS和中国联联通CDMAA1X,但两两者在真实的的运作中由于于物理机站的的限制宽带都都只能达到标标称值的一半半。而且在移移动设备较多多的区域每个个终端被分配配到的宽带将将更加狭窄。(3) 对信号强度的依依赖 在某些些信号强度不不好的区域,移移动终端无法法传输数据或或者根本连不不上以太网。Mobile IP方式可可以满足所有有基于移动GGIS的应用用交互。而且且由于在设计计上仅改变了了基于网络层层的IP协议议,其上的其其它层尤其是是应用层上的的开发方式仍仍然与传统的的Sockeet是一致的的,甚至涉及及良好的部分分传统GISS中关于客户户端和服务器器端
15、的连接程程序代码可以以直接复制到到移动系统中中来。3、 WAP WAP是“Wiirelesss Appplicattion PProtoccol”(无线应用用协议)的英英文缩写,它它是一种技术术标准,融合合了计算机、网网络和电信领领域的诸多新新技术,旨在在使电信运营营商、Intternett内容提供商商和各种专业业在线服务供供应商能够为为移动通信用用户提供一种种全新的交互互式服务,WWAP使手机机用户可以享享受到Intternett 服务,如如新闻电子邮邮件、订票等等。WAP支持绝大大多数的无线线网络,包括括GSM、CCDMA、CCDPD等。目前实现WAPP的方式有两两种:一种是是作为客户端端
16、和网络服务务器端之间的的WAP网关关,另一种是是直接作为客客户端连接的的WAP软体体服务器。WAP 方式的的互联技术可可以使用户在在手机、PDDA这样的硬硬件资源比PPC少很多的的移动设备上上浏览Intternett信息,是目目前比较常见见的移动GIIS的应用方方式。三、 移动数据库系统统 1、 移动数据库的概概念移动数据库是能能够支持移动动式计算环境境的数据库,其其数据在物理理上分散而逻逻辑上集中。它它涉及到数据据库技术,分分布式计算技技术,移动通通信技术等多多个学科,与与传统的数据据库相比,移移动数据库具具有移动性,位位置相关性,频频繁的断接性性,网络通讯讯的非对称性性等特征。2、 移动数
17、据库的特特性1) 备份恢复 嵌入入式数据库的的备份和恢复复与大型的DDBMS管理理数据库不同同,不能简单单的以独立的的服务或类似似形式进行,而而要按照某种种简化方式完完成。2) 复制与同步 嵌嵌入式数据库库一般采用某某种数据复制制模式(上载载,下载或混混合方式)与与服务器数据据库进行映射射以满足人们们在任意地点点任意时刻访访问任意数据据的需求,由由于存在数据据复制所以在在系统中各个个应用前端和和后端,服务务器之间,可可能需要各种种必要的同步步控制过程,甚甚至某些或全全部应用前端端,中断也要要进行数据同同步。3) 事务处理 嵌入入式数据库系系统中的数据据处理在前端端可以简单化化,但在整个个应用系
18、统中中,可能需要要结合移动计计算机环境的的特征进行事事务处理控制制。4) 安全性 许多应应用领域的嵌嵌入式设备是是系统中数据据管理或处理理的关键设备备,因此嵌入入式设备上的的数据库系统统对存取权限限的控制比较较严格,同时时许多嵌入式式设备具有较较高的移动性性和便携性和和非固定的工工作环境,也也给嵌入式移移动数据库带带来了潜在的的不安全因素素,同时某些些数据的个人人隐私度又很很高,因此存存在磁场干扰扰,遗失、盗盗窃等个人数数据安全的威威胁,还需要要提供充分的的安全性。 5) 系统快速启动 嵌入式移动动设备的系统统可靠性和可可用性,现对对于固定主机机而言一般相相对偏低,因因此发生系统统故障的概率率
19、可能大大提提高。因此在在这样的计算算机环境或计计算机平台上上必须保证系系统在发生软软件纠错,不不可实现的情情况下,能够够通过硬件进进行系统的快快速启动。3、 移动数据库的产产品Microosoft SQL SServerr For CE Micrrosoftt SQL Serveer Forr CE是微微软公司掌上上设备专门设设计的移动数数据库,现在在的最新版本本为2.0.移动数据库的实实现的主体特特征是要解决决离线数据库库和服务器端端数据库的同同步问题,SSQL CEE的方式为远远程数据访问问的技术(RRDA)以及及合并复制技技术(merrgerepplicattion)。 通过RDA技术术
20、可以完成下下面四种类型型的数据传递递:1) 从服务器端下载载数据 当移移动设备上的的本地数据库库无内容时,可可以通过RDDA技术从远远程SQL Serveer 20000服务器下下载初始化数数据到本地SSQL Seerver CE数据库库。 2) 向服务器上传数数据移动设备备上的应用程程序在初始化化后,让操作作员登录并使使用系统在操操作员录入和和采集的信息息都将被保存存在移动数据据库中,此时时又可以利用用RDA技术术将本地数据据上传到SQQL Serrver 22000服务务器端。3) 更新服务器端数数据 有时候候同一条记录录可能在多个个移动设备上上的数据库和和服务器端的的数据库中都都存在。这
21、时时服务器端的的记录以最后后一次同步的的移动设备中中的记录为准准4) 下达无返回的TT-SQL命命令操作远程程服务器(SSubmitt SQL) 在移动设备上的应用程序能够利用T-SQL的命令远程操作SQL Server 2000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Submit SQL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技术主要要分为两层:Cliennt和Serrver端Client端端体现为移动动设备应用程程序。移动程程序通过内置置的SQL
22、 Serveer CE Cliennt Ageent实现对对本地移动数数据的读写和和查询,同时时SQL SServerr CE CClientt Agennt还实现了了和远程数据据库的同步。Server端端体现为IIIS中间层和和SQL SServerr数据库。 张锦萍 四、定定位系统1.GPS方式式 1)概述 全球球定位系统(ggloball posiitioniing syystem,简简称GPS)是是20世纪770年代由美美国国防部研研制的新一代代卫星导航定定位系统,该该系统可向人人类提供高精精度的高航、定定位和授时服服务。这标志志着GPS系系统已经从最最初的取代常常规大地测量量和工程测
23、量量,发展渗入入到了精密功功能测量、地地籍测量、地地形测量、航航空摄影测量量、地质调查查、交通管理理、地理信息息系统、海洋洋测绘等领域域。GPS也也同样是移动动GPS系统统获取位置信信息的重要的的手段之一。 GPS定定位的优点在在于:(1)功能多多、用途广。GGPS系统不不仅可以用于于测量、导航航,还可以用用于测速、计计时。测速的的精度可达00.1m/ss,测时的精精度可达毫微微秒。(2)定位精精度高。GPPS可为各类类用户提供动动态的三维位位置、三维速速度及时间信信息,单点定定位可达510m,差分分定位可达11m。(3)实时定定位。利用全全球定位系统统进行导航,即即可实时确定定运动目标的的三
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