基于GIS 的校園無線位置服務的原型系統(tǒng)設計.doc

-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-基于GIS的校園無線位置服務的原型系統(tǒng)設計徐鑫磊，劉釗，朱小冬，王紅亮，吳泳鋒（清華大學地球空間信息研究所，北京100084）摘要：本文分析了清華大學校園位置服務（LBS）現(xiàn)狀，并以此為根據(jù)進行分析與研究，設計了新的校園位置服務原型系統(tǒng)。關鍵詞：地理信息系統(tǒng)，基于位置的服務（LBS），校園位置服務引言清華大學是中國著名高等學府，坐落于北京西北郊風景秀麗的清華園。是中國高層次人才培養(yǎng)和科學技術研究的重要基地之一。目前清華大學校園面積405.9公頃，建筑面積252.6萬平方米，在學學生人數(shù)達32000余人，每年入學新生3000余人。在這樣的一個龐大校園中，各種功能性建筑物多而廣。對于在校學生和教職員工來說，基本上每天都生活在校園中，慢慢熟悉只是個時間問題。對他們來說，“找不到路”這個問題只是暫時性的。但是對于第一次來清華的朋友、短期訪問人才、久別校園的老校友等，就不可能花太多的時間去了解校園的布局，也沒有必要去了解得那么詳細，他們可能需要的只是一次導航。所以，清華大學綜合考慮到這樣的需求，開通了校園位置服務。該服務滿足了上述校園導航的部分要求。目前該系統(tǒng)已可以對外服務，但仍存在很多需要改進的部分。1校園位置服務的現(xiàn)狀目前，對于一個身在清華大學校園，想要知道從某處到達另一處的線路的人來說，他有以下的“校園位置服務”可以選擇（圖1）。圖1校園位置服務對于校外人士，可以進入清華大學主頁學校概況校園導游清華大學校園詳細地圖。-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-在該地圖上，用戶可以進行放大、縮小、平移、查詢、最短路徑等操作，同時還可以直接查詢各種興趣點，如機關院系、教育資源、服務資源、校園景點等等，能夠快速地進行定位查詢。這基本上可以滿足用戶的查詢要求。對于校內(nèi)師生，可以進入清華大學信息門戶輸入用戶名和密碼房屋土地空間信息，然后可以使用以下四項功能：校園地理信息、校園真三維漫游、校園鳥瞰、校園真三維漫游播放。該位置服務支持三維地圖導航、鳥瞰圖導航，比前一種位置服務更人性化，更易用。以上的兩種位置服務，基本能夠滿足不同人群的校園信息查詢與位置服務的需求，當然前提是他能通過網(wǎng)絡使用這些位置服務。但這兩種服務存在的共同問題是：如果無法上網(wǎng)，或者網(wǎng)速較慢，就無法使用此服務功能或者無法起到應有的作用，這是最需要改進的部分。2校園位置服務的改進校園位置服務中最主要的問題在于“無法隨時隨地進行查詢”。影響此種服務的兩大因素為：必須持有計算機以及具有可利用的網(wǎng)絡系統(tǒng)。便攜電腦以及無線網(wǎng)絡是一個很好的解決方案，但校園中的無線網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域較小，而便攜電腦的擁有者也很少。目前大部分師生員工以及外來人員（兒童除外）都擁有手機，而且手機的智能化程度越來越高。手機信號的覆蓋范圍也大，幾乎沒有死角。因此，如能將手機及手機信號應用于位置服務中，則將會有更多的來訪者可以充分利用校園位置服務系統(tǒng)進行查詢、導航。當然，在位置服務中，手機也有自身的局限性，手機的功能相對筆記本電腦比較單一，大部分手機只有通話、短信息、WAP上網(wǎng)等基本功能。能應用到校園位置服務中去的功能主要是后兩者。短信息很難把一條復雜的路線講述清楚，不夠直觀。手機WAP上網(wǎng)能顯示的網(wǎng)頁需要wml語言編寫的內(nèi)容。為滿足這個要求，目前有兩種方案，第一種是網(wǎng)頁編寫者直接用wml語言進行編寫，目前很多的門戶網(wǎng)站都有WAP版的網(wǎng)站，其中的頁面布局均考慮了手機屏幕的大小而進行設計。該方案需要每個網(wǎng)站都要去重新編寫WAP版的網(wǎng)頁，盡管wml語言和html語言都來源于xml，語法也非常相似，但這個條件顯然還是在很大程度上限制了WAP網(wǎng)頁的多樣性和使用上的方便性。第二種方案是用軟件直接讀取普通html網(wǎng)頁。例如UCWEB軟件，它是一個用JAVA編寫在手機上使用的可瀏覽WEB和WAP網(wǎng)頁的軟件。利用這個軟件，就可以通過手機直接瀏覽大多數(shù)的WEB網(wǎng)頁。但這類軟件還不能直接瀏覽現(xiàn)有的位置服務系統(tǒng)，因為現(xiàn)有的位置服務的網(wǎng)頁中需要額外安裝插件以及證書，以支持電子地圖的各種功能。因此，以手機為瀏覽器的位置服務系統(tǒng)必須具有較高的兼容性，縮放、查詢等功能都必須在服務器端完成，而手機只是讀取簡單的網(wǎng)頁代碼并顯示結果。另外，由于電信信號頻寬的問題，目前WAP上網(wǎng)的速度比較慢，這也同樣限制了手機在現(xiàn)有的位置服務系統(tǒng)中的應用，而現(xiàn)有的3D圖形數(shù)據(jù)傳輸是WAP的速度更難以接受的。綜上分析，將手機應用于位置服務中，有必要在功能設計上進行改進。3系統(tǒng)設計通常，對于一個用戶來說，使用校園位置服務的過程是這樣：手機打開頁面、輸入相關的查詢要求并提交、服務器進行相關的操作、返回查詢值。因此位置服務系統(tǒng)由瀏覽器和服務器組成，其中服務器又細分成了數(shù)據(jù)庫和客戶端兩個部分，分別存儲和操作數(shù)據(jù)。三個部分分別完成這樣的功能：瀏覽器。它需要完成的功能為，接受用戶輸入的查詢要求，傳遞給服務器，然后接受服務器返回的計算結果并顯示。數(shù)據(jù)庫。存儲了校內(nèi)的地圖數(shù)據(jù)和相關屬性數(shù)據(jù)，所有查詢?nèi)蝿兆罱K涉及的數(shù)據(jù)部分?？蛻舳?。接受瀏覽器傳輸過來的查詢要求，執(zhí)行訪問數(shù)據(jù)庫與計算并將訪問與計算結果返回給瀏覽器。3.1瀏覽器該部分功能與普通網(wǎng)頁瀏覽器基本一致。先建立一個其中有表單和圖像的網(wǎng)頁，查詢要求通過表單提交出去，服務器端把這些查詢要求臨時保存到數(shù)據(jù)庫中，服務器根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的這些臨時數(shù)據(jù)進行操作，并返回相關數(shù)據(jù)。對于瀏覽器這一端來說，完全沒有必要了解服務器端是怎么運作的，使用了什么函數(shù)等等。瀏覽器只需要完成提交表單和接收返回值的功能即可。在本原型系統(tǒng)中，瀏覽器部分就可以相對簡化一些。另外網(wǎng)頁是用html和相關擴展腳本編寫的，所以無論計算機用戶還是手機用戶，都可以進行瀏覽。3.2數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫處于原型系統(tǒng)的最底層，也是系統(tǒng)中最重要的部分。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫使用了部分地形圖數(shù)據(jù)作為測試數(shù)據(jù)。測試用地圖數(shù)據(jù)是Arc/INFO中的coverage格式，用ArcGISDesktop將其轉(zhuǎn)換成了Geodatabase格式，并進行了數(shù)據(jù)修改，最后通過ArcSDE將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)庫。3.3客戶端-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-瀏覽器提交過來的數(shù)據(jù)觸發(fā)了此處的一個腳本，該腳本把提交的數(shù)據(jù)臨時存入了數(shù)據(jù)庫以便于訪問，同時也觸發(fā)了客戶端的程序。該程序開始訪問數(shù)據(jù)庫，讀取臨時數(shù)據(jù)，然后進行具體操作，最后返回了計算值。這個部分需進行網(wǎng)頁腳本編寫，及GIS軟件二次開發(fā)，是整個原型系統(tǒng)設計中最復雜的部分。本原型系統(tǒng)采用了VisualBasic6.0和ArcGISEngine9.0進行二次開發(fā)，主要完成了縮放、移動、查詢定位等基本功能，作為原型系統(tǒng)設計的初步嘗試。3.4整合與改進整合及測試中主要包括兩部分，一部分是支持UCWEB軟件和WAP上網(wǎng)的手機，另一部分是設置到位的服務器。圖2測試流程測試發(fā)現(xiàn)，整個原型系統(tǒng)能夠完成基本的校園位置服務功能。但是同時也發(fā)現(xiàn)了一些問題，比如數(shù)據(jù)存取速度、程序多線程訪問等等。同時由于設備條件等限制，測試的情況也不夠全面，所以有些問題仍然隱藏著沒有被發(fā)現(xiàn)，這需要在后續(xù)工作中注意改進。4結語通過對于清華大學校園位置服務的現(xiàn)狀分析，設計了一個基于GIS和手機應用的校園無線位置服務的原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由三大部分組成，本文對每部分的相關技術問題進行了探討，并初步實現(xiàn)了原型系統(tǒng)，進行了應用測試。測試結果表明，在手機上應用GIS進行位置服務非常實用，具有廣泛的推廣性。但目前在無線網(wǎng)絡及電信帶寬、數(shù)據(jù)庫及服務器端的數(shù)據(jù)組織與調(diào)用等方面，仍有很多技術問題需要進一步解決。參考文獻：1羅云啟，羅毅.數(shù)字化地理信息系統(tǒng)MapInfo應用大全.北京：北京希望電子出版社，2001.2胡鵬，黃杏元，華一新.地理信息系統(tǒng)教程.武漢：武漢大學出版社，2002.3劉文熙，李永樹，齊華.地理信息系統(tǒng)新興的高技術信息產(chǎn)業(yè).西南交通大學學報，2000，第1卷第3期：100104.4丁海玲.位置服務業(yè)務發(fā)展介紹.電信網(wǎng)技術，2005，第8期：3941.5焦陽.無線定位服務系統(tǒng)構建與實現(xiàn)方法研究：碩士論文.山東：山東大學，2005.6查旭東，俞朝輝，張奇.GIS技術在電信業(yè)位置服務領域的應用.電信科學，2004，第3期：5155.7何恐.移動定位技術研究及其基于WAP的應用：碩士論文.四川：四川大學，2004.8黨安榮，賈海峰，易善楨，劉釗.ArcGIS8Desktop地理信息系統(tǒng)應用指南.北京：清華大學出版社，2003.-專業(yè)文檔，值得下載!-專業(yè)文檔，值得珍藏！-9韓鵬，徐占華，禇海峰，姜文亮.地理信息系統(tǒng)開發(fā)：ArcObjects方法.武漢：武漢大學出版社，2005.10IsabelleKiener.DevelopmentofaLocationBasedServiceforaUni