掌上地理信息系统(HandGIS)的应用与发展.pdf

掌上地理信息系统掌上地理信息系统(HandGIS)的应用与发展的应用与发展 上海杰狮信息技术有限公司上海杰狮信息技术有限公司 顾登生顾登生 摘要 互联网的诞生带来人类对网络的一个梦想：自由自在随时在线。移动数据通信技术的 发展和掌上终端设备的广泛应用，帮助人们实现了随时随地与数据同在的愿望。移动地理信息 系统解决方案也就应运而生，本文就掌上地理信息系统的终端设备配置、平台软件介绍、应用 功能设计、应用前景分析、发展制约因数等方面进行探讨，与业界同行分享。 关键字 地理信息系统（GIS,Geographic Information System） ，全球定位系统（GPS,Global Position System） ，遥感 (RS,Remote Sensing)，掌上地理信息系统（掌上 GIS，HandGIS） 引言引言 GIS（地理信息系统）的发展是从 1965 年开始的，当时哈佛大学一个土地测量专业的学 生在毕业论文中提到这样一个想法：能否把数据系统与地理测量融合在一起。于是，他设计 了一个最简单的 GIS 系统，并在毕业后成立了 ESRI（美国环境资源研究所）公司。现在它 是全球最大的 GIS 系统方面的公司。 随着遥感技术（RS）的不断普及，加上全球定位系统(GPS)，特别是随着美国取消 S/A， 民用 GPS 的精度也在不断的提高，这也更进一步的推动了民用 3S（RS/GPS/GIS）的实用化 进程。同时，互联网的诞生带来人类对网络的一个梦想：自由自在随时在线。另一方面，移 动数据通信技术的发展和移动终端设备的广泛应用， 帮助人们实现了随时随地与数据同在的 愿望。ESRI 公司的 ArcPAD 等掌上 GIS 产品也就相继应运而生。 地理信息系统掌上应用的画卷正在人们面前层层铺开， 本文就掌上地理信息系统的终端 设备配置、平台软件介绍、应用功能设计、应用前景分析、发展制约因数等方面进行探讨。 正名：掌上正名：掌上 GIS（HandGIS） 关于掌上地理信息系统的名称，在国内有很多不同叫法：有人称为移动 GIS（mobile GIS） ，也有人称为手持 GIS（Palm GIS） ，袖珍 GIS（Pocket GIS） ，如此种种，众说纷纭。 “mobile GIS” ，可能更强调 GIS 和移动通讯之间的集成性； “Palm GIS” ，给人的感觉又好 象 GIS 功能太过简单； “Pocket GIS” ，有可能象“Pocket PC”那样，不上不下。 掌上 GIS（HandGIS） ，简洁明了，通俗易懂，还可以涵盖“mobile GIS” ， “Palm GIS” ， “Pocket GIS”等，同时有与桌面 GIS 相呼应。所以，本文统一采用这一标准：掌上 GIS （HandGIS） 掌上掌上 GIS（HandGIS）终端设备配置）终端设备配置 GIS 技术依托的主要工具和平台是计算机及其相关设备。近年来，随着 PC 市场的不断 增长和软件应用范围的扩展， 互联网逐步普及， 掌上应用设备正成为人们移动交流和信息沟 通的简单又便利工具之一。1992 年，世界第一台手持计算设备问世，即苹果公司推出的第 一代 PDA 产品 Newton(“牛顿”)，随后包括 Mi-crosoft、Apple、Philips、Mo-torola 等 IT、电子、通讯厂商也加入到这一前景广阔的市场竞争中来，其中个人数字助理 PDA(PersonalDigitalAssis-tant)、 掌上电脑(PPC、 HPC)为人们提供了信息交互和移动处理 的功能，帮助人们解决日常的商务活动，因而，发展相当迅速。随着网络的无处不在，人们 为了更加方便地进行移动办公和简单的商务交流活动， 个人数字助理和掌上电脑通过采用有 线或无线接入 Inter-net 的方式， 帮助人们进行网上操作和随时随地获得信息和娱乐， 从而 得以广泛应用。1998 年，国内的联想、方正、海信、恒基伟业等 IT 厂商也开始着手个人数 字助理和掌上电脑等手持计算设备的研发。 但目前比较流行的掌上 GIS 的终端设备的基本满 足以下几点要求： 1、 处理器包括 Hitachi SH3 和 SH4、StrongARM、MIPS 2、 操作系统可支持 Windows CE 为主，有的掌上 GIS 平台还支持 Palm OS 等。 3、 内存容量 16M、32M、64M 或更多。 4、 手持设备电源工作时间可达 4 小时到 8 小时或更长。 5、 显示器类型应以彩色为主， 如彩色 （4096 色， 12bit） 背光触摸 TFT 液晶显示屏 （LCD） 一般来说， 掌上 GIS 对硬件要求不高， 系统配置主要取决于用户需求和地图数据的类型 及大小。 例如，我们在苏州电力局 HandGIS 系统中，每 4 平方公里的 1：500 电子地图的主要信 息和该区域相关的电力专业 GIS 数据，通过我们的整理和压缩，仅仅是 6M 多一点。在上海 市府项目中，整个上海的道路网图及门牌信息，通过我们的整理和压缩，也就 10M 左右。 但是，以下几点，在掌上 GIS 项目具体实施应用中一定要充分注意： 第一、 显示器对环境光适应性要强：掌上 GIS 的应用一定是以户外工作为主，环境 光适应能力是选配掌上设备的一个重要参数， 特别的要满足阳光直射下要清 晰、不伤眼。 第二、 电池工作时间要在 4 小时或 8 小时以上：也正是户外工作的特点，要求电池 工作时间要长，一般情况下，建议同时配置汽车充电器或备用电池。 只有具备这两个基本条件，才能真正把 GIS 带到户外 掌上掌上 GIS（HandGIS）平台软件介绍）平台软件介绍 掌上 GIS 平台软件有很多， 象上面提到的 ESRI 公司的 ArcPAD、 Autodesk 公司的 Onside 等，这里重点介绍一下 ArcPad。 ArcPad 是ESRI公司新近推出一种可运行于掌上电脑、 进行移动制图和GIS应用的软件。 通过可选的 GPS 接收机，还可以进行实时定位。 ArcPad 的一个主要特点是可以直接使用来自 GIS 系统 的数据，不需进行数据转换。ArcPad 使用支持工业标准的 矢量数据格式 shapefiles（该格式广泛用于 ArcInfo、 ArcView GIS、 ArcIMS 和其他 GIS 的软件产品） 。 此外， ArcPad 还可以直接支持下列的栅格影像格式：JPEG、MrSID（压缩 影像） 、Windows Bitmap 和 CADRG 栅格地图。 ArcPad 可以进行动态的基准转换，包括支持 200 个世 界基准的数据库，并可以根据用户需要进行扩展。这极大地 简化了地图数据和 GPS 设备之间的基准匹配问题。此外， ArcPad 还支持地球经纬度坐标和 Universal Transverse Mercator 投影。 ArcPad 可以是独立运行的程序，也可以是桌面或企业化 GIS 用于野外数据采集的一个 扩展模块。 ArcPad是ArcIMS的掌上客户端。 最近， 高性能图像传输解决方案的先导AirZip(商 标)公司与全球领先的地理信息系统(GIS)软件供应商 ESRI 公司已经宣布了一项商业技术联 盟，在安装了 AirZip 公司的图像加速器以后，ArcIMS 用户将体验到图像传输性能最多提高 400的感觉。作为该战略的一部分，ESRI 公司正把它基于网络的地理信息系统技术与 AirZip 公司的图像加速解决方案集成到一起，把地图图像进行压缩，从而更快地通过因特 网向移动客户传输，这其中包括 ArcPad 的未来版本。 掌上掌上 GIS（HandGIS）应用功能设计）应用功能设计 在美国， 70的掌上电脑用在行业应用方面， 这就必须满足不同领域人士的个性化需求。 这也必然涉及到一个在操作系统基础上的二次开发问题。 我们利用 ESRI 的 ArcPad 软件作为掌上 GIS 的开 发平台，同时集成了便携的 EMTAC 公司的 CRUXII 全球 定位系统卫星信号接收器。我们是把用户共性的需求 提炼出来作为掌上 GIS/GPS 系统的核心，把用户个性 的需求通过二次开发形成满足不同行业应用的掌上 GIS/GPS。 我们在2001年年底在国内率先成功开发了满足电 力/电信行业应用的掌上GIS/GPS系统 （HandGIS/GPS） ， 并在苏州供电局投入了试运行，它使现有的 GIS 系统 向户外迈出了一步，将大量的配网数据通过手持电脑，由户内的带到了户外，为现场的数据 采集、辅助设计、勘察修改提供服务。真正达到了将先进的 GPS 技术和手持移动 GIS 技术引 入到配网生产管理工作中来，实现“地理信息，尽在掌握” 。 HandGIS/GPS 系统，利用掌上电脑和便携 GPS 仪，可以让工作人员在现场享受到配网 GIS 强大的数据访问、 制图及分析功能， 大规模地进行现场数据采集和录入。 利用这个系统， 工作人员在到达现场前， 可以将施工区域及周边区域的地理背景、 线路设备资料下载到掌上 电脑中，通过它可直接在现场查询信息，为现场查勘、设计、施工提供了良好的服务平台。 主要功能包括： 图层信息分层控制功能 图层信息缩放漫游功能 图形信息标签使用功能 位置信息数据采集功能 设备信息台帐录入功能 设备信息图上查询功能 设备信息逻辑查询功能 设备信息空间统计功能 信息模糊检索定位功能 设备信息动态标注功能 点线面及角度测量功能 图形资料辅助修测功能 GPS 点位设备匹配功能 GPS 轨迹自动成图功能 显示区域 GPS 定位锁定 掌上掌上 GIS（HandGIS）应用前景分析）应用前景分析 有关的数据表明， 掌上设备去年同比增长在 16.9， 另据不完全统计到 2005 年的时候， 仅 WDC 大概全世界会有 4000 万4500 万的市场占有率。未来 5 年内，全球将有大约 10 亿 左右的移动设备用户可以实现移动在线处理 Internet 信息。在发达国家，掌上电脑的用户 总量是 PC 的两倍。1999 年中国掌上信息产品的产量突破 350 万台，2000 年达到 500 万台， 年均增长率在 35以上，这些都预示着掌上电脑产业已进入高速发展时期。因此，围绕掌 上电脑产品的技术与应用两方面都会孕育着巨大的商机。 在结合 GPS 基础上，掌上 GIS/GPS 的应用也必将随之加速发展，应用前景十分看好，应 用领域也十分宽广。我们公司也正在同 时进行以下相关应用的开发： 野外数据采集 野外测量成图 野外自助导游 野外设备巡视 野外设备巡测 车辆自助导航 金融保险行业 房产中介行业 楼宇物业管理 消防抢险 现场勘察与设计 公安执勤信息查询 水利/水情勘探 电力设备检测 通讯系统巡检 等等 当然，POCKET PC、PDA、PALM 也只是 PC 的延伸 而不是取代，受目前掌上终端技术发展的制约，特别 是显示器小的影响， 掌上 GIS/GPS 的应用也一定要根据实际情况， 开发的功能也不能一味的 求大、求全。否则反而会适得其反，丢掉其“随时、随地、随身”的特色。 掌上掌上 GIS（HandGIS）发展制约因数）发展制约因数 目前，影响掌上 GIS 应用与发展的主要因数，不是掌上 GIS 本身，而是来源于外部 通信。通信问题，是掌上 GIS 快速发展通道的一个瓶颈。掌上 GIS/GPS 要想得到更广泛的应 用与更快速的发展， 关键技术问题是如何将有用的数据从中心数据库移到手持设备上， 以及 如何快速将修改后的数据传回数据库。 当然，这并不意味着一定要在移动通信中直接解决 GIS 图形数据的传输，但做为整个 GIS 系统的一个组成部分，要能在移动中解决掌上 GIS 与桌面 GIS 的数据信息交换。这样掌 上 GIS 才更