基于GIS 的校园无线位置服务的原型系统设计.doc

-专业文档，值得下载!-专业文档，值得珍藏！-基于GIS的校园无线位置服务的原型系统设计徐鑫磊，刘钊，朱小冬，王红亮，吴泳锋（清华大学地球空间信息研究所，北京100084）摘要：本文分析了清华大学校园位置服务（LBS）现状，并以此为根据进行分析与研究，设计了新的校园位置服务原型系统。关键词：地理信息系统，基于位置的服务（LBS），校园位置服务引言清华大学是中国著名高等学府，坐落于北京西北郊风景秀丽的清华园。是中国高层次人才培养和科学技术研究的重要基地之一。目前清华大学校园面积405.9公顷，建筑面积252.6万平方米，在学学生人数达32000余人，每年入学新生3000余人。在这样的一个庞大校园中，各种功能性建筑物多而广。对于在校学生和教职员工来说，基本上每天都生活在校园中，慢慢熟悉只是个时间问题。对他们来说，“找不到路”这个问题只是暂时性的。但是对于第一次来清华的朋友、短期访问人才、久别校园的老校友等，就不可能花太多的时间去了解校园的布局，也没有必要去了解得那么详细，他们可能需要的只是一次导航。所以，清华大学综合考虑到这样的需求，开通了校园位置服务。该服务满足了上述校园导航的部分要求。目前该系统已可以对外服务，但仍存在很多需要改进的部分。1校园位置服务的现状目前，对于一个身在清华大学校园，想要知道从某处到达另一处的线路的人来说，他有以下的“校园位置服务”可以选择（图1）。图1校园位置服务对于校外人士，可以进入清华大学主页学校概况校园导游清华大学校园详细地图。-专业文档，值得下载!-专业文档，值得珍藏！-在该地图上，用户可以进行放大、缩小、平移、查询、最短路径等操作，同时还可以直接查询各种兴趣点，如机关院系、教育资源、服务资源、校园景点等等，能够快速地进行定位查询。这基本上可以满足用户的查询要求。对于校内师生，可以进入清华大学信息门户输入用户名和密码房屋土地空间信息，然后可以使用以下四项功能：校园地理信息、校园真三维漫游、校园鸟瞰、校园真三维漫游播放。该位置服务支持三维地图导航、鸟瞰图导航，比前一种位置服务更人性化，更易用。以上的两种位置服务，基本能够满足不同人群的校园信息查询与位置服务的需求，当然前提是他能通过网络使用这些位置服务。但这两种服务存在的共同问题是：如果无法上网，或者网速较慢，就无法使用此服务功能或者无法起到应有的作用，这是最需要改进的部分。2校园位置服务的改进校园位置服务中最主要的问题在于“无法随时随地进行查询”。影响此种服务的两大因素为：必须持有计算机以及具有可利用的网络系统。便携电脑以及无线网络是一个很好的解决方案，但校园中的无线网络覆盖区域较小，而便携电脑的拥有者也很少。目前大部分师生员工以及外来人员（儿童除外）都拥有手机，而且手机的智能化程度越来越高。手机信号的覆盖范围也大，几乎没有死角。因此，如能将手机及手机信号应用于位置服务中，则将会有更多的来访者可以充分利用校园位置服务系统进行查询、导航。当然，在位置服务中，手机也有自身的局限性，手机的功能相对笔记本电脑比较单一，大部分手机只有通话、短信息、WAP上网等基本功能。能应用到校园位置服务中去的功能主要是后两者。短信息很难把一条复杂的路线讲述清楚，不够直观。手机WAP上网能显示的网页需要wml语言编写的内容。为满足这个要求，目前有两种方案，第一种是网页编写者直接用wml语言进行编写，目前很多的门户网站都有WAP版的网站，其中的页面布局均考虑了手机屏幕的大小而进行设计。该方案需要每个网站都要去重新编写WAP版的网页，尽管wml语言和html语言都来源于xml，语法也非常相似，但这个条件显然还是在很大程度上限制了WAP网页的多样性和使用上的方便性。第二种方案是用软件直接读取普通html网页。例如UCWEB软件，它是一个用JAVA编写在手机上使用的可浏览WEB和WAP网页的软件。利用这个软件，就可以通过手机直接浏览大多数的WEB网页。但这类软件还不能直接浏览现有的位置服务系统，因为现有的位置服务的网页中需要额外安装插件以及证书，以支持电子地图的各种功能。因此，以手机为浏览器的位置服务系统必须具有较高的兼容性，缩放、查询等功能都必须在服务器端完成，而手机只是读取简单的网页代码并显示结果。另外，由于电信信号频宽的问题，目前WAP上网的速度比较慢，这也同样限制了手机在现有的位置服务系统中的应用，而现有的3D图形数据传输是WAP的速度更难以接受的。综上分析，将手机应用于位置服务中，有必要在功能设计上进行改进。3系统设计通常，对于一个用户来说，使用校园位置服务的过程是这样：手机打开页面、输入相关的查询要求并提交、服务器进行相关的操作、返回查询值。因此位置服务系统由浏览器和服务器组成，其中服务器又细分成了数据库和客户端两个部分，分别存储和操作数据。三个部分分别完成这样的功能：浏览器。它需要完成的功能为，接受用户输入的查询要求，传递给服务器，然后接受服务器返回的计算结果并显示。数据库。存储了校内的地图数据和相关属性数据，所有查询任务最终涉及的数据部分。客户端。接受浏览器传输过来的查询要求，执行访问数据库与计算并将访问与计算结果返回给浏览器。3.1浏览器该部分功能与普通网页浏览器基本一致。先建立一个其中有表单和图像的网页，查询要求通过表单提交出去，服务器端把这些查询要求临时保存到数据库中，服务器根据数据库中的这些临时数据进行操作，并返回相关数据。对于浏览器这一端来说，完全没有必要了解服务器端是怎么运作的，使用了什么函数等等。浏览器只需要完成提交表单和接收返回值的功能即可。在本原型系统中，浏览器部分就可以相对简化一些。另外网页是用html和相关扩展脚本编写的，所以无论计算机用户还是手机用户，都可以进行浏览。3.2数据库数据库处于原型系统的最底层，也是系统中最重要的部分。本系统数据库使用了部分地形图数据作为测试数据。测试用地图数据是Arc/INFO中的coverage格式，用ArcGISDesktop将其转换成了Geodatabase格式，并进行了数据修改，最后通过ArcSDE将数据转入数据库。3.3客户端-专业文档，值得下载!-专业文档，值得珍藏！-浏览器提交过来的数据触发了此处的一个脚本，该脚本把提交的数据临时存入了数据库以便于访问，同时也触发了客户端的程序。该程序开始访问数据库，读取临时数据，然后进行具体操作，最后返回了计算值。这个部分需进行网页脚本编写，及GIS软件二次开发，是整个原型系统设计中最复杂的部分。本原型系统采用了VisualBasic6.0和ArcGISEngine9.0进行二次开发，主要完成了缩放、移动、查询定位等基本功能，作为原型系统设计的初步尝试。3.4整合与改进整合及测试中主要包括两部分，一部分是支持UCWEB软件和WAP上网的手机，另一部分是设置到位的服务器。图2测试流程测试发现，整个原型系统能够完成基本的校园位置服务功能。但是同时也发现了一些问题，比如数据存取速度、程序多线程访问等等。同时由于设备条件等限制，测试的情况也不够全面，所以有些问题仍然隐藏着没有被发现，这需要在后续工作中注意改进。4结语通过对于清华大学校园位置服务的现状分析，设计了一个基于GIS和手机应用的校园无线位置服务的原型系统。该系统主要由三大部分组成，本文对每部分的相关技术问题进行了探讨，并初步实现了原型系统，进行了应用测试。测试结果表明，在手机上应用GIS进行位置服务非常实用，具有广泛的推广性。但目前在无线网络及电信带宽、数据库及服务器端的数据组织与调用等方面，仍有很多技术问题需要进一步解决。参考文献：1罗云启，罗毅.数字化地理信息系统MapInfo应用大全.北京：北京希望电子出版社，2001.2胡鹏，黄杏元，华一新.地理信息系统教程.武汉：武汉大学出版社，2002.3刘文熙，李永树，齐华.地理信息系统新兴的高技术信息产业.西南交通大学学报，2000，第1卷第3期：100104.4丁海玲.位置服务业务发展介绍.电信网技术，2005，第8期：3941.5焦阳.无线定位服务系统构建与实现方法研究：硕士论文.山东：山东大学，2005.6查旭东，俞朝辉，张奇.GIS技术在电信业位置服务领域的应用.电信科学，2004，第3期：5155.7何恐.移动定位技术研究及其基于WAP的应用：硕士论文.四川：四川大学，2004.8党安荣，贾海峰，易善桢，刘钊.ArcGIS8Desktop地理信息系统应用指南.北京：清华大学出版社，2003.-专业文档，值得下载!-专业文档，值得珍藏！-9韩鹏，徐占华，禇海峰，姜文亮.地理信息系统开发：ArcObjects方法.武汉：武汉大学出版社，2005.10IsabelleKiener.DevelopmentofaLocationBasedServiceforaUni