（计算机应用技术专业论文）基于移动gis的企业移动数据管理技术的研究与实现.pdf

摘要 近年来，随着移动g i s 技术的快速发展，企业移动数据管理对空间数据的要求也越来越迫切。 因此，如何把移动g i s 技术与企业移动数据管理融合在一起，结合二者的优点，使企业管理者可以 更快、更直观的了解、掌握和管理企业数据成为一个非常现实而有意义的问题。 本文在已有自主开发的移动数据库管理系统s w i f l d b 和移动地理信息系统s w i f l g i s 的基础上， 与企业数据管理整合，设计与实现了基于移动g i s 的企业移动数据管理平台( s w i f tb u s i n e s s m a n a g e m e n tp l a t f o r m ，简称s w i f t b m p ) ，为用户提供一种全新的企业移动管理模式。s w i f l b m p 主 要由s w i t t d b 、s w i f l g i s 和企业业务模块管理系统( e n t e r p r i s eb u s i n e s sm o d u l es y s t e m ，简称e b m s ) 构成。 本文扩充了移动地理信息系统s w i f l g i s 的功能。原有的s w i f t g i s 只支持栅格图片经过手工标 注生成的电子地图。本文在此基础之上，联系企业移动管理背景，将地图分为普通地图和专题地图 两类，并在这两种地图上分别实现了基本地理信息功能以及与业务模块集成的接口。 e b m s 主要基于软件复用的思想，采用构件技术来开发、维护、管理企业的业务模块。本文提 出了一种业务模块与s w i f l g i s 集成方法，实现了业务数据与两种电子地图中地理位置数据的动态连 接。用户可根据自己的业务需要，在e b m s 中选择合适的业务模块，设置相应的定制规则，实现业 务模块与地理位置的关联。 本文最后设计与实现了一个原型系统一个储运移动管理系统，以此为例，进一步阐述基于 移动g i s 的企业移动数据管理技术。 关键词：集成，移动g i s ，移动数据管理 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to fm o b i l eg i st e c h n o l o g yi nr e c e n ty e a r s ，e n t e r p r i s em o b i l ed a t am a n a g e m e n t h a sm a d ea ni n c r e a s i n gd e m a n df o rs p a t i a ld a t a t h e r e f o r e ，h o wt oi n t e g r a t et h em o b i l eg i st e c h n o l o g y w i t ht h ee n t e r p r i s em o b i l ed a t am a n a g e m e n ta n dt om a k ee n t e r p r i s em a n a g e r su n d e r s t a n d , m a s t e ra n d m a n a g et h ee n t e r p r i s ed a t af a s t e ra n dm o r ei n t u i t i v ei sav e r yr e a l i s t i ca n dm e a n i n g f u lp r o b l e m t h i sp a p e rd e s i g n sa n di m p l e m e n t sa ne n t e r p r i s em o b i l ed a t am a n a g e m e n tp l a t f o r mb a s e do nm o b i l eg i s ( s w i f tb u s i n e s sm a n a g e m e n tp l a t f o r m ，s w i f l b m pf o rs h o r t ) t h ep l a t f o r mi n t e g r a t e se n t e r p r i s ed a t a m a n a g e m e n tw i t hm o b i l ed a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e ms w i f l d ba n dm o b i l eg i ss w i f l g i st op r o v i d e u s e r san e wm o b i l em a n a g e m e n tm o d e s w i f l b m pi sc o m p o s e do fs w i f l d b ，s w i f l g i sa n de n t e r p r i s e b u s i n e s sm o d u l em a n a g e m e n ts y s t e m ( e n t e r p r i s eb u s i n e s sm o d u l es y s t e m ，e b m sf o rs h o r t ) t h i sp a p e re x t e n d st h ef u n c t i o no fm o b i l eg i ss w i r g i s t h eo r i g i n a ls w i f i g i so n l ys u p p o r t st h e e l e c t r o n i cm a pg e n e r a t e dt h r o u g hm a n u a lt a g g i n gg r i dp i c t u r e i nt h i sp a p e r , c o n s i d e r i n gt h en e e do f e n t e r p r i s em o b i l em a n a g e m e n t ，t h em a p sa r cd i v i d e di n t oo r d i n a r ym a p sa n dt h e m a t i cm a p s b a s i c g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o nf u n c t i o na n db u s i n e s sm o d u l a ri n t e g r a t i o ni n t e r f a c e s a r ep r o v i d e do nt h eb o t h k i n d so f m a p s e b m s ，b a s e do nt h et h i n k i n go fs o f t w a r e 托u s e ，u s e sc o m p o n e n tt e c h n o l o g yt od e v e l o p ，m a i n t a i na n d m a n a g ee n t e r p r i s eb u s i n e s sm o d u l e s t h i sp a p e rp r e s e n t sam e t h o dt oi n t e g r a t eb u s i n e s sm o d u l a ra n d s w i f l g i s a c c o r d i n gt ot h c ro w nb u s i n e s sn e e d s ，u s e r sc a nc h o o s et h ea p p r o p r i a t eb u s i n e s sm o d u l e s ，s e t t h ec o r r e s p o n d i n gc u s t o m i z a t i o nr u l e sa n da s s o c i a t et h eb u s i n e s sm o d u l e sw i t ht h el o c a t i o n f i n a l l y , t h i sp a p e rd e s i g n sa n di m p l e m e n t sap r o t o t y p es y s t e m - - am o b i l es t o r a g ea n dt r a n s p o r t a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e mt of u r t h e re x p a t i a t eo ne n t e r p r i s em o b i l ed a t am a n a g e m e n tt e c h n o l o g yb a s e d0 1 1 m o b i l eg i s k e y w o r d s ：i n t e g r a t e ，m o b i l eg i s ，m o b i l ed a t am a n a g e m e n t 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：掣! 星窒 日 期：塑墨：蒸：望 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：鲍望奎 导师签名： 日期：边址2 1 7 第l 章引言 1 1 研究背景 第1 章引言 随着无线通信技术和移动终端的快速发展，企业管理人员希望能在任何时候、任何地点对企业 进行管理的愿望日益迫切。而在全球经济一体化的今天，大部分企业和管理部门的管理数据与空间 位置相关，例如客户的分布、市场的地域分布、原料运输、跨国生产、跨国销售等。企业信息系统 的应用领域由最初的局限于部门内部的事务性管理逐步拓展到与地理位置有关的诸多领域，如城市 规划、市政设施管理等。因此，如何将移动数据库系统、移动地理信息系统与企业信息系统结合起 来，从而以更快、更直观的方法了解、掌握、管理企业数据就成为一个非常现实而有意义的问题。 移动数据库系统是移动计算环境下的分布式数据库，由于移动数据库的应用大都嵌入到诸如掌 上电脑、p d a 、车载设备等移动通信设备中，故移动数据库也称为嵌入式移动数据库【l 】。在数据库 系统的发展历史中，传统的分布式数据库是基于有线网络和固定主机的。进入2 0 世纪9 0 年代以来， 随着移动通信技术的快速发展，加上移动计算机和移动通讯设备的大量普及，许多计算节点要求随 时随地访问数据。要实现这种新的移动计算模式，必须得到移动数据库的支持，它将使得移动计算 不再只是一些简单的应用，也可以进行一些数据库特有的事务处理，从而使得企业数据管理系统具 有移动计算能力。 移动地理信息系统( 简称移动g i s ) 是一种在移动计算环境下管理地理空间分布数据的计算机 系统。自从2 l 世纪6 0 年代世界上第一个g i s 应用系统加拿大地理信息系统诞生以来，有关方 面的研究日新月异。在2 l 世纪8 0 年代末，美国军方一定程度上开放了全球定位系统( g l o b a l p o s i t i o n i n gs y s t e m ，简称g p s ) 技术，使得g i s 技术更是蓬勃发展。近年来，随着计算机硬件技术、 无线网络通信以及互联网技术的飞速发展，掌上电脑、个人数字助理( p e r s o n a ld i 【g i t a la s s i s t a n t ，简 称p d a ) 、智能手机( s m a r tp h o n e ) 等移动电子设备的出现，加快了移动终端设备与g i s 的结合。 移动g i s 具有跨平台、易集成、方便进行二次开发等特点，并为地理信息技术融入其它信息技术提 供了良好的技术基础。 传统的企业数据管理系统一般采用主流的数据库管理系统，着重对于非空间数据的存储、检索、 维护，并且以纯粹的数据表格、窗体和简单的曲线向管理者和使用者反映系统中的实体信息。它容 易忽略数据与空间地理信息的关系，表现出来的数据缺乏直观性和决策可视化。地理信息系统则可 以基于电子地图，将与空间位置有关的信息标注在电子地图上，直观形象地表达实体信息，实现地 理分析与主流商业应用的有机集成。例如：利用g i s 软件，人们可以将晦涩抽象的数据表格变为清晰 简明的彩色地图，帮助企业进行商业选址，确定潜在市场的分布、销售和服务范围，并寻找商业地 域分布规律、时空变化的趋势和轨迹。 目前，用于桌面系统的g i s 软件大多可以提供二次开发的功能，例如：通过m a p i n f o 软件可实 现地图与数据库的双向查询，并能使地图上的对象( 如建筑物、道路等) 与数据库中的相关数据连 接，数据库的查询结果既可以直接反映在地图上，也可以通过在地图上选择对象来查询相应的数据 库信息，以供管理、分析、决策。这就为系统的管理、使用提供了极大的方便，尤其适合管理人员 进行宏观查询和综合分析。但是，在移动g i s 领域，目前的产品和研究还只是提供单纯的地理信息 服务，例如：导航服务，路线优化服务等。移动用户同样具有信息管理的服务需求，因此建立移动 g i s 与企业数据管理系统的集成应用系统，能够充分发挥二者的优势，快速、全面、准确地管理数 据，为管理者的决策提供可靠的依据。 东南大学硕士学位论文 1 2 国内外现状 1 2 1 移动g i s 的发展现状 目前，国外主要的移动g i s 提供商纷纷推出了自己的产品或者解决方案。a u t o d c s k 、e s r i 和 i n t e r g r a p h 三大公司站在移动g i s 技术的前沿。他们取得成果如下： 1 a u t o d e s k 公司提供了a u t o d e s ko n s i t e 的“移动访问”模块唧】。 这是移动的企业级解决方案，包括软件、应用设计、开发服务、维护、培训和技术支持。o n s i t e 与m a p g u i d e 网络地图技术及公司最近开发的g i s 设计服务器( g i sd e s i g ns e r v e r ) 技术相集成，可 以传输交互地图、设计信息和商业定单到移动设备。o n s i t e 专为移动应用开发，通过j a v as e r v e r l e t 将野外作业队员的请求传递到中心地图数据库，将返回的定位结果数据目标经过改编以适应小的移 动屏幕，保持结果的智能性、交互性和与相关属性数据及数据库的连接。o n s i t e 并不是简单传送 平面栅格影像，而是传输矢量数据及其相关数据，用户可以查询、拉伸、修改、标注地图，然后可 以与中心数据库同步这些改变。 o n s i t e 基本上满足了野外工作者的需要，但仍具有一些不足之处，由于o n s i t e 的移动端没有独 立的移动数据管理功能，用户需要始终保持联机状态才能获取地理信息功能服务。 2 e s 提供了移动g i s 产品一a r c p 利儿j 。 e s r i 公司的a r c g i s 系列是一个全套的g i s 软件平台，包括：运行a r e i n f o 、a r c e d i w r 、a r c v i e w 的桌面计算机用户；使用a r c i m s 的w e b g i s 用户以及针对便携、移动用户的a r e p a d 。 a r e p a d 是a r e g i s 实现移动g i s 和野外计算的解决方案。它通过移动和手持设备为野外工作者 提供了制图、g i s 和g p s 集成以及数据访问功能。由于野外采集的数据需要频繁、快速返回与在线 g i s 数据库进行更新，系统将移动设备看做其中的一部分，形成以数据管理服务器为核心，通过移 动设备完成数据管理事务的体系机构。a r e g i s 通过在a r e g i s 桌面端增加一组工具来为a r e p a d 提供 数据。当连接或浏览空间数据库时，这些工具可以将选中要素转换成一种内部文件格式 曲a p e f i l e s ，然后可以在a r e p a d 中进行编辑。通过将修改后的s h a p e f i l e s 重新检入空间数据库， 父空间数据库的信息被更新。 a r e p a d 虽然提供了空间数据的获取、编辑功能，但是它针对的是野外工作者的数据采集、制图 等功能，而企业级的移动数据管理，不仅需要空间数据，而且需要企业的业务数据与空间数据进行 有效集成，a r c p a d 不能用于企业级的移动数据管理。 3 i n t e r g r a p h 的移动g i s 解决方案一i n t e l l i w h e r e i j 引。 i n t e l l i w h e r e 功能着重于无线通信和l b s 的工业应用。为用户提供实时、基于位置的信息服务以 满足设备与数据的独立。这个解决方案具有开放性、可伸缩性，它与g e o m e d i a 技术相辅相成，特别 是g e o m e d i a 的网络企业( w e b e n t e r p r i s e ) 产品。g e o m e d i a 使用无线应用协议( w a p ) 提供地图和 基于位置的信息服务。g e o m e d i ai n t e l l i w h e r e 主要由三个相对独立的功能模块组成提供服务： 1 ) l o c m i o ns c r v e r 用于获取移动用户空间定位信息，提供g i s 和其他信息接口( 如p d a ) 进行 数据返回； 2 ) i n t e l l i w h e r eo nd e m a n d 用于基于p d a 空间地理信息显示、查询、检索及分析，如基于屏幕 区域的显示工具： 3 ) r e t r i e r e rs e r v i c e 允许室外工作者及时把现场情况以表格的形式更新到中央数据库，及时交 换敏感数据。 i n t e l l i w h e r e 在l b s 领域提供了较为完善的解决方案，但是也存在一个同样的问题，用户需要时 刻保持移动设备处于联机状态才能正常处理数据。 由上面的介绍可以看出，国外的移动g i s 产品或解决方案大多集成了多种技术，提供了一整套较 完善的行业解决方案。但是它们有的仅提供单纯的地理信息服务功能，有的虽然针对企业应用，但 是在移动端都没有提供完善的移动数据管理功能，数据的交换需通过网络与中央数据库实时连接， 2 第1 章引言 不能很好的解决网络断接时存在的问题。 在我国，移动g i s 也有了长足的发展，很多公司都推出了比较成熟的软件产品，如： 1 北京灵图软件技术有限公司推出的在移动信息设备上提供地理信息以及位置信息服务的 s m a r t i n i - i a n d 软件产品p 3 1 。 2 北京慧图公司新近推出一种可运行于掌上电脑、进行移动制图和g i s 应用的野外地质数据采集 系统：t o p m a pc e g e n i u s 3 4 。 3 北京超图公司开发的地理信息系统开发平台e s u p e r m a p 【3 5 】。 4 台湾“英瑞得信息”公司设计出支持g p s 全球卫星定位系统专用软件“w a l k m a p 地图随身 走”【3 6 】。 5 台湾通路股份有限公司设计出全台p d a 电子地图产品地图领航员p a l m p i l o tf o rp a l m 和地 图探险家m a pe x p l o r e2 0 0 lf o rw i nc e j 。 从上面的介绍可以看出，国内的这些产品具备一些共同的基本功能，如：地图显示、g p s 定位 与导航、距离量算、用户标注、路径选择、语音提示、人性化的界面等。虽然国内移动g i s 的产品 为数众多，但是大部分产品是专业的电子地图或导航软件，并没有将数据管理功能与地理信息服务 功能集成起来。因此，用户很难通过移动g i s 产品对企业业务数据进行管理，这样就造成了地理实 体信息与后台企业业务数据的脱节。 1 2 2 移动数据管理的发展现状 在移动数据管理领域，o r a c l e 公司推出了支持移动计算机访问数据库的产品m 0 b i l ea g e n t 。 m o b i l ea g e n t 将传统的客户服务器结构扩展到了移动计算环境，形成了客户a g e n t j 艮务器三层结构， 来支持移动用户对信息的高效、安全的访问。这种客户a g c n t j 艮务器结构是一种无连接结构，移动 计算机与服务器之间的通信全部交给a 瘩锄t 完成。因此，移动计算机与服务器之间没有直接的连接。 并且，客户机与a g e n t 之间的连接是面向消息的。这种面向消息的机制可以大大优化在低速无线网络 链路上的通信量，从而提高事务处理的总体性能。 s y b a s e 公司推出t s y b a s es q l a n y w h e r e 和s q l r e m o t e 两种产品，采用数据复制技术来支持移动 数据管理。s q l a n y w h e r e 是一个具有完全事务处理能力的数据库服务器产品，它需要的管理开销较 少，对物理资源要求低，因此可以应用于大部分计算机上。针对移动计算环境频繁断接的特点，s q l r e m o t e 采用基于事务日志的双向数据复制；针对移动计算环境低带宽的特点，采用基于消息的连接 方式，只需要交换数据库的更新部分即可，而不必交换整个数据库。 m i c r o s o f t 公司推出了s q ls e l v 0 1 2 0 0 0w m d o w s c ee d i t i o n ( s q ls e r v 钉c e ) 。它是为快速开发 能够将企业数据管理能力扩展到移动设备的应用程序而准备的精简数据库。s q ls e r v e rc e 与s q l s e r v e r 类似，拥有能够帮助最大限度减少开发时间的工具、应用程序编程接口( a p t ) 和 t r a n s a c t - s q l 语法。s q ls e r v e rc e 引擎提供了一套基本的关系数据库功能，包括优化查询处理器 和对事务及各种数据类型的支持，同时拥有保留重要系统资源的精简区域。通过超文本传输协议 ( h t t p ) 和加密支持实现的远程数据访问和合并复制可以确保来自企业s q ls e r v e r 数据库的数据 得到可靠的提交、脱机处理以及日后与服务器的同步。 虽然很多厂商纷纷推出自己的移动数据库管理系统，但是这些产品通常作为移动终端上的个人数 据管理系统的组成部分，并没有与移动g i s 系统进行集成。因此，移动数据库所管理的数据与地理 实体信息之间彼此独立，很难为用户提供基于位置的企业数据信息管理。 1 3 论文的研究工作和创新 目前，移动g i s 产品都具备一些共同的基本功能，如：地图显示、g p s 定位与导航、距离量算、 用户标注、路径选择、语音提示、人性化的界面等。但都是基于某种应用的单一的移动g i s 产品， 3 东南大学硕士学位论文 距离企业级的通用解决方案还有一定的距离。而移动数据库产品基本没有对g i s 功能的支持。 论文的工作是以东南大学计算机学院自主开发的移动数据库管理系统s w i f t d b 、移动地理信息 系统s w i f l g i s 为基础，与企业数据管理整合，提出一套企业移动管理解决方案，为用户提供一种全 新的企业移动管理模式，将移动终端与整个企业数据系统融为一体，使用户摆脱传统桌面终端的束 缚，随时随地获取并处理企业业务信息，提高工作效率，大大拓展企业信息系统的时空覆盖范围。 基于移动g i s 的企业移动数据管理技术集成了基本的地理信息管理功能和企业数据管理功能， 主要为用户提供基于位置的企业移动数据管理服务，在移动中随时随地管理企业数据信息。论文给 出了基于移动g i s 的企业移动数据管理技术的相关技术以及实现方案。 论文主要解决了以下四个问题： 1 本文以移动数据库管理系统s w i f t d b 、移动地理信息系统s w i f l g i s 为基础，与企业数据管 理整合，提出一套企业移动管理解决方案，为用户提供一种全新的企业移动管理模式。 2 扩充了移动地理信息系统s w i f l g i s 的功能。原有的s w i f l g i s 系统只支持栅格图片经过手 工标注生成的电子地图。本文在此基础之上，联系企业移动管理背景，将地图分为普通地 图和专题地图两类，并在这两种地图上分别实现了基本地理信息功能。 3 设计与实现了基于移动g i s 的企业移动数据管理平台( s w i f tb u s i n e s sm a n a g e m e n tp l a t f o r m ， 简称s w i f l b m p ) 。s w i f t b m p 主要由s w i r d b 、s w i f l g i s 和企业业务模块管理系统( e n t e r p r i s e b u s i n e s sm o d u l es y s t e m ，简称e b m s ) 构成。e b m s 主要基于软件复用的思想，采用构件技 术来开发、维护、管理企业的业务模块。 4 提出业务模块与s w i t t g i s 系统的集成方法，实现了业务数据与两种电子地图中地理位置数 据的动态连接。用户可根据自己的业务需要，在e b m s 中选择合适的业务模块，设置相应 的定制规则，实现业务模块与地理位置的关联。 4 第2 章基于移动g i s 的企业移动数据管理平台的总体设计 第2 章基于移动g i s 的企业移动数据管理平台的总体设计 2 1 移动计算环境的特点 在传统的计算环境中，节点都是依靠固定网络连接在一起来保持持续连接性。而在移动环境下， 用户可以携带移动设备自由移动，通过移动通信网络保持与固定节点和其他移动节点的连接。与传 统环境相比，移动计算环境具有以下特剧3 】： 1 用户的移动性。用户可以在移动过程中进行各种操作。 2 网络带宽的不对称性。下行( 服务器到移动端) 带宽大于上行( 移动端到服务器) 带宽。移动 端甚至可以在不能发送信息的情况下仍可以接收到服务器发送给它的信息。但即便如此，下行 带宽一般也只有1 0 - 2 0 k b s ，无线局域网可能达到1 0 m b s 。 3 频繁断接。移动端可能因为用户主动关机或网络不稳定而间歇性的入围、断接。 另外，移动设备也有其特殊之处： 1 电源能力有限。移动设备通常采用电池供电，电源一般只能维持4 8 小时。 2 计算能力有限。目前移动设备最常用的主频是i n t e l 公司的4 0 0 m h z 的x s c a l e p x a 2 5 0 处理器， 不适合计算量很大的应用。 3 存储能力有限。内存和硬盘容量相对较小，有些设备甚至没有硬盘，因此数据的存储要充分利 用和优化内存资源，提高系统性能。 4 屏幕面积小。要优化用户界面控制，既要提供丰富的功能选择，又要方便用户的操作。 2 2 已有工作基础 本节主要介绍与本文研究内容相关的一些已有的工作，包括已有的移动数据库管理系统 s w i r d b 的总体结构和关键技术，以及移动地理信息系统s w i f l g i s 已解决的相关问题。 2 2 1 移动数据库管理系统s w i f t d b 移动数据库管理系统s w i f l d b 是基于移动g i s 的企业移动数据管理技术的基础。s w i f l d b 是由 一个运行在移动终端上的嵌入式数据库管理系统( e d b m s ) 和运行在企业中心数据库所在的固定网 络上的同步服务器两部分组成。本节主要介绍s w i f t d b 的总体结构和关键技术。 2 2 1 1s w f f t d b 的总体结构 在移动计算环境下，s w i f l d b 系统的总体结构如图2 1 所示，它由五类结点组成【4 】： 1 数据库服务器：即企业的中心数据库服务器，它可以是s y b a s e ，o r a c l e ，d b 2 ，s q ls e r v e r 等 各种主流的数据库管理系统。 2 同步服务器：与数据库服务器通过可靠的高速局域网连接，负责向移动终端上的嵌入式数据库 复制相应用户所需的、中心数据库中的数据，并实现复制数据与中心数据库的双向同步。 3 移动支持结点( m o b i l es u p p o r ts t a t i o n ，简称m s s ) ：m s s 也位于高速网络中，并具有无线联网能 力，它们用于支持一个无线网络单元( c c l d 内的通信。该单元内的移动客户端既可以通过无线链 路与m s s 通信，从而与整个固定网络连通，也可以接收由m s s 发送的广播信息。服务器与 5 蔓曼查兰塑圭兰壁堡兰 m s s 可以是同一台机器。 4 移动客户端( m o b i l e c l i e n t , 简称m c ) ：m c 的处理能力与存储能力相对于服务器来说非常有限 且具有移动性( 即可以出现在任意一个无线单元中) 。m c 可能是任何一种移动终端，比如笔记 本、p d a 、掌上电脑、手机等。 5 嵌入式数据库( e m b e d d e dd a t a b a s e 简称e d b ) ：移动终端上的本地数据库，由相应m c 上的 e d b m s 管理，通常是用户从中心数据库复制的自己所感兴趣或常用的一部分数据，与中心数 据库是士从关系通过同步服务器从中心数据库下载数据并保持数据的职向同步。 图2 - 1 移动数据库系统体系 2 2 1 2 移动数据库s w i f t o r 的事务管理 在移动计算的环境的f ，由于无线呵络的不稳定性，移动终端和网络的断接是频繁的，因此，其 事务管理方式与传统的分布式数据库的数据管理方式必然存在着很大的区别。在传统的分布式数据 库中，一个数据对象可能在不同的终端上有多个副本，且每个副本的关系是对等的物理上分布的 多个副本在逻辑上实际上是一个数据对象在一个事物中可能访问到其它节点上的数据。而在移动 计算环境下，中心数据库与移动端的嵌入式移动数据库( e d b ) 实际上是主从的关系e d b 实际上 是中心数据库中的一种c a c h e ，移动终端上的事务要么访问本地的e d b ，要么直接访问中心数据库， 不会访问其它终端上的e d b 。 移动数据库的主要功能体现在阿络断接的情况下用户仍能访问移动终端上的数据库，等到网络 恢复时，再通过同步模块对移动端数据库与中心数据库进行同步。s w i f l d b 中主要有四种类型的事 物： 1 弱事务：在网络断接的情况下对本地的嵌入式移动敷据库中数据进行的若干操作所构成的事务。 2 移动事务：移动终端在两次同步之问所执行的所有更新操作的集合。 3 联机事务：移动终端与厢络保持连接时直接在中心数据库上执行的事务。 4同步事务：在执行职向同步时，移动客户端对本地移动数据库所做的修改通过同步舷务器上载 到中心数据库再将中心数据库中的最新数据下载到本地移动教据库上，使得中心数据库与本 地数据达到一致的过程。 第2 章基于移动g i s 的企业移动数据管理平台的总体设计 2 2 1 3 移动数据库s w i f t d b 的同步处理4 l 移动数据库s w i f l d b 的同步模块主要负责将用户所关心的数据下载到移动终端的移动数据库中， 以便在网络断接时仍能访问本地数据库，并在网络重新连接时，将本地数据库中的更新上载到中心 数据库，使中心数据库和本地数据库重新达到一致。 s w i f l d b 的同步处理过程中主要有上载和下载两部分组成。 1 上载考虑到移动终端资源的有限性及通信的代价，s w i f l d b 的e d b m s 并没有记录详细的数 据更新日志，而是在日志中记录自从上次同步之后所有插入、更新、删除操作的s q l 语句，启 动上载过程时，不是上载e d b 中需要同步的更新数据，而是上载相应的s o l 语句。同步服务 器根据复制时的订阅条件对上传的s q l 语句进行适当的改写，构成同步事务提交给中心数据库 执行，这样就把e d b 中从上次同步以来的离线操作都反映到中心数据库中。 2 下载下载分两种情况：一是初次下载某一数据，同步服务器根据用户请求按照其订阅条件从 中心数据库筛选数据并下载给相应e d b ：二是执行双向同步时，首先按传s q l 的方式上载e d b 中对数据库的更新，由同步服务器向中心数据库提交同步事务，并由订阅时自动生成的触发器 和存储过程跟踪被订阅数据的变化，检查同步冲突，最后检查相应e d b 所订阅的数据，将变化 的部分增量下载到相应的e d b 中，使它重新与中心数据库取得一致。 2 2 2 移动地理信息管理系统s w i f t g i s l 2 i s w i f l g i s 是一个以掌上设备为开发平台、基于卫星导航定位和移动地理信息系统等技术的个人 城市导航系统，主要实现g p s 定位与导航、用户标注、路径选择、添加信息点等功能。s w i f l g i s 主 要由地图管理和地图查询两部分组成，系统结构如图2 2 所示。 1 地图管理：主要对地图上基本图元空间信息及属性信息的操作与管理，包括图元管理、图层管 理和数据采集。 1 )图元管理主要负责数据处理：数据存储与组织( 矢量栅格模型) ；图形交互与显示( 各种成 果表现方式) 。管理各图元的属性信息的之间的转换。属性数据( 非定位数据) 是指地理 实体所具有的各种性质。从一般g i s 数据库中抽取出与专题相关的空间位置索引信息并加 入专题数据的属性信息。存放地图中基本图元的空间位置信息。 2 )图层管理：在这个系统中图层被分为两大类吁格图层与矢量图层。 3 ) 将栅格地图转换成电子地图，电子地图与矢量图层的结合，矢量数据的分析索引的建立等。 4 )数据采集：从g p s 获得坐标信息并附上坐标的属性信息生成用户自定义的地标信息存入数 据库。 2 地图查询：根据空间实体的位置、拓扑关系和几何特征进行查找与设置。进行空间查询与分析 ( 空间检索、空间拓扑叠加分析、空间模型分析) 。该模块包括公交路线查询和城市实体信息等 专题查询。 3 g p s 管理：利用串口通信获取g p s 信息，g p s 信息被送到地图管理模块分析，并将分析后得到 的正确g p s 信息通过数据库管理接口存入数据库。 7 东南大学硕士学位论文 图2 - 2s w i f l g i s 体系结构 2 2 2 1s w f f t g i s 电子地图文件的生成 在s w i f l g i s 中通过对b m p 、j p g 图片进行手动标注来生成带有经纬度信息的电子地图。考虑 到实际使用的地图不会跨越很大的地理范围，不需考虑经纬度的曲度，地图可以用平面x y 坐标系 来表示，平面x y 坐标系内每一个象素点可以与地理经纬度坐标值一一对应。手动标注的时候只需 要找到地图上任意两个不同的点，以地图左上角为坐标原点，则得到这两个标注点的坐标p l l ， y 1 ) 、p 2 ( x 2 ，y 2 ) ，分别给出这两个点的精确经纬度( a l ，b 1 ) 和( a 2 ，1 3 2 ) ( 可以直接将g p s 输 出的精确经纬度作为标注点的经纬度) ，知道了地图上任意一个点的在平面坐标系的坐标( x ，y ) ， 则相应的经纬度为州 口= a l + 2 - a 1 ) ( x x 1 ) ( x 2 一x 1 ) = p l + ( f 1 2 - f 1 1 ) x ( y - y 1 ) ( 】，2 一y 1 ) 公式2 - l 图形文件一经标注就成为电子地图存入数据库，其经纬度信息是关联地图和数据库中空间数据的重 要纽带。 2 222 基于格网的栅矢一体化的数据结构 表达地理空间有两种基本的数据结构，第一种是栅格数据结构，又称为网格数据结构。它将平 面划分为m x n 个正方形小方格，每个小方格用g ，力坐标标识，即自然地理实体的位置和形状用它 们所占据的栅格行列号来定义。另一种是矢量数据结构，它通过记录坐标的方式，尽可能精确地表 示点线多边形等地理实体，自然地理实体的位置是用其在坐标参考系中的空间位置来定义的，允许 任意位置长度和面积的精确定义。 s w i f t g i s 采用栅格地图做为背景层，对于不同栅格地图的图元要素以矢量数据形式存入空间数 据库中，将不同类、不同级别的图元要素进行分层存放，这样一个综合地图可包括多个专题图层( 以 下简称为图层) ，每一层描述所研究区域的一类特征。为了提高从图形到数据库查询的速度，我们将 地图划分为若干大小相等的格网( 如1 6 x 1 6 或2 5 6 x 2 5 6 ) ，每个格网为一对象集合，可以含1 至任 意个图形对象，格网是图形定位的最小单元。若一电子地图的x 方面坐标跨度为( a l ，a 2 ) y 方向 坐标跨度为( b 1 ，b 2 ) ，每个格网的x 坐标跨度为a ，y 坐标跨度为p ，格网从地图左上角开始 从左至右从上至下进行编号，则坐标值为白，夕) 数据所在的格网号为【6 】 8 第2 章基于移动g i s 的企业移动数据管理平台的总体设计 u 警i j 掣+ 警 公式2 - 2 同一背影地图的格网划分唯一，每一图层根据其图层特征与数据逻辑关系，将具有相同逻辑属性的 相邻格网组合j ( b l o c k ) ，因此每个图层都有自己的区域索引表来记录区域与格网之间的对应 关系以及区域与区域之间的拓扑关系。 目前，国内外已出现很多的个人城市导航产品，它们为用户提供完善的g p s 定位、距离量算、 行车路线查询与导航、城市实体查询、语音提示、人性化界面等功能。而s w i f l g i s 与专业导航产品 相比，仍然存在很多局限性，首先是无法获取全国最新地图数据，无法提供最新的电子地图；另外 由于电子地图是由栅格图片经手工标注生成的，必然存在定位的精确度不够等问题。 虽然s w i f l g i s 在个人城市导航方面存在不足，但是可以与企业移动管理集成，为企业提供基于 位置的企业移动数据管理功能。企业移动管理过程中用到的电子地图相对简单，并且基本不需要基 于g p s 的精确导航，s w i f l g i s 可以满足作为企业移动管理载体的需要。本文将深入地研究基于移动 g i s 的企业移动数据管理技术，并设计与实现基于移动g i s 的企业移动数据管理平台。 2 3 基于移动g i s 的企业移动数据管理平台设计目标 基于移动g i s 的企业移动数据管理平台s 诵佃m p 主要由3 部分组成。 1 移动数据库管理系统s w i f i d b ：s w i f t d b 为基于移动g i s 的企业移动数据管理平台提供移动环 境下的数据管理支持。移动数据库a p i 封装了对地理空间数据库和企业业务数据库中记录的查 询、更新、同步操作，并将操作结果返回给用户。 2 移动g i s 系统s w i f l g i s ：s w i f l g i s 提供基本g i s 功能和业务模块接口的功能。通过s w i f i g i s ， 用户可以进行相关的地理信息处理，如显示、查询、计算和漫游等。同时，它也可以将地理位 置信息与企业数据管理相结合，为用户提供基于位置的企业数据管理服务。 3 企业业务模块管理系统e b m s ：e b m s 是企业运行在移动数据库s w i f l d b 、移动地理信息系统 s w i f t g i s 上的企业移动数据管理工具。e b m s 主要基于软件复用思想，采用构件技术来开发、 维护、管理企业的业务模块。 基于移动g i s 的企业移动数据管理平台的设计目标主要是通过移动g i s 与企业数据管理业务集 成，构建通用的企业移动数据管理平台。在该平台上，用户可在自己的权限范围内，根据自己的业 务需求，在e b m s 中选择相应的业务模块。同时，用户可设置该业务模块的相关属性，并与位置信 息链接，实现业务模块与地理位置的集成。图2 3 是企业移动数据管理平台的架构图： 9 东南大学硕士学位论文 图2 3 基于移动g i s 的企业移动数据管理平台架构图 2 3 1 移动g i s 系统s w i f t g i s s w i f l g i s 是企业移动数据管理平台的载体，它一方面提供基本的地理信息服务，另一方面为动 态添加并运行与位置相关的业务模块提供接口，实现与后台数据系统的无缝集成。在原有s w i f l g i s 的基础上，本文工作扩展了s w i f l g i s 的地图管理功能，将地图分为普通地图和专题地图，以便更友 好地支持企业移动数据管理的需求。 2 3 1 1 普通地图与专题地图的定义 不同行业的移动数据管理对地理信息功能的要求差异很大，如物流行业需要基于真正的地图进 行比较精确的导航、定位、路径查询和城市实体查询等功能；而大型仓库管理系统则基本不需要基 于g p s 的导航，它们更需要类似仓库货架分布图这样的示意图或布局图，支持货物属性信息与位置 信息的相互查询、货位位置的查找定位等功能。因此，s w i f l g i s 为了满足各行业的需要，为用户提 供了普通地图和专题地图两种类型的电子地图，并在两种类型的电子地图上都提供业务模块定