基于GPS的物流车辆定位跟踪系统设计与实现.pdf

i 基于基于 gps 的物流车辆定位跟踪系统的物流车辆定位跟踪系统 设计与实现设计与实现 study on design and implementation of vehicle location tracking system based on gps 天津大学软件学院 二零一四年五月 领 域 软件工程 作者姓名 张 朋 指导教师 任 达 企业导师 高永福 万方数据 ii 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取 得的研究成果 除了文中特别加以标注和致谢之处外 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 天津大学天津大学 或其他教 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 学位论文作者签名 签字日期 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 天津大学天津大学 有关保留 使用学位论文的 规定 特授权 天津大学天津大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索 并采用影印 缩印或扫描等复制手段保存 汇编以供查阅 和借阅 同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘 保密的学位论文在解密后适用本授权说明 学位论文作者签名 导师签名 签字日期 年 月 日 签字日期 年 月 日 万方数据 iii 基于基于 gpsgps 的物流车辆定位跟踪系统的物流车辆定位跟踪系统 设计与实现设计与实现 摘摘 要要 通过查阅文献 在前人研究成果的基础上对物流车辆定位跟踪系统中 的相关技术进行重点研究 如常见的 gprs 定位系统 gis 以及 gps 等 其中 gprs 可以在较大范围内覆盖网络 实时 快速进行分组交换 gis 能直观展示地理数据 而 gps 可以进行快速定位 正式因为具备这些功能 使得信息在控制中心和物流车辆之间进行快速传输 能够智能控制和管理 目前 gis gps 定位技术都还有很多需要完善的地方 为了准确进行 定位 要有针对性地分析常见地图匹配算法所具有的特点 比较其优势和 劣势 首先要针对地图算法的基础进行深入分析 之后指出几大重要因素 方向变化 距离 连通以及方向的一致性等 接着 指出具体的改进方式 以分层的方式在短时间内对路段的简单地图进行匹配 通过对行车的历史 数据 电子地图信息等进行分析 为一些较复杂路段提供与之相匹配的解 决方案 考虑到方向角的变化 在匹配原则中成功引入意图导向 能够很 好地弥补其他算法的不足之处 一般而言 其他算法都是仅仅依据较复杂 路段下很难对当前定位点进行匹配 而这一政策的实行 大大提升了较为 复杂的路段地图匹配的效率 特别是平行路段 分岔路口等 可以大大避 免 gis 定位系统中车辆位置出现误差现象的发生 此外 本文还在 net arcgis server 等平台的基础上进行开发 使得该系统所具备的的功能得以 实现 关键字 物流车辆跟踪 全球定位系统 gprs gis 地图匹配算法 万方数据 iv study on design and implementation of vehicle location tracking system based on gps abstract through literature based on the results of previous studies on the logistics of the vehicle location and tracking systems to focus on research related technologies such as the common gprs positioning systems gis and gps which gprs network can cover a wide range real time fast packet switching gis can visualize geographic data and gps can quickly locate because with these official functions making information between control centers and logistics for rapid transport vehicle capable of intelligent control and management currently gis gps positioning technology are still a lot to improve the place in order to accurately locate should be targeted to analyze common map matching algorithm has the characteristics to compare their advantages and disadvantages the first in depth for the base map algorithm analysis after that several important factors the direction of the change distance direction communication and consistency then the way that specific improvements in layered manner in a short section of the simple map matching by driving lack of historical data the electronic map information for analysis providing matching solutions to some of the more complex sections taking into account the direction of the angle changes the matching principle guiding the successful introduction of intentions can well compensate for other algorithms place in general other algorithms are based solely on the more complex sections under very difficult match for the current anchor point and the implementation of this policy greatly enhance the more complex sections of map matching efficiency especially parallel sections turnoff and so on vehicle location can greatly avoid the occurrence of errors occur gis positioning system in addition we also develop basic net arcgis server on other platforms so that the system has the function can be achieved keywords logistics vehicle tracking gps gis map matching algorithm 万方数据 v 目目 录录 摘 要 iii abstract iv 第一章 绪论 1 1 1 论文的选题背景 1 1 2 国内外研究和应用现状 1 1 3 论文研究意义 3 1 4 论文的组织和主要内容 4 1 5 小结 5 第二章 物流车辆跟踪系统关键技术分析 6 2 1 gps 技术 6 2 2 gis web gis 9 2 2 1 gis 技术的应用 9 2 2 2 gis 的组成部分 11 2 2 3 gis 在车辆跟踪系统的作用 12 2 2 4 web gis 12 2 3 gprs 技术 16 2 3 1 gprs 技术特点 17 2 3 2 gprs 系统结构 20 2 3 3 gprs 在物流上的应用 21 2 4 小结 22 第三章 地图匹配算法研究 23 3 1 常用地图匹配算法分析 24 3 2 地图匹配算法的设计 27 3 2 1 地图匹配的要素 27 3 2 2 算法的设计 28 3 2 3 算法的基本流程 29 3 3 小结 29 第四章 系统总体分析与设计 30 4 1 系统设计目标 30 万方数据 vi 4 2 系统设计的原则 30 4 3 系统的开发环境 31 4 4 数据库设计 33 4 5 总体框架与功能模块设计 34 4 5 小结 35 第五章 系统的设计和实现 36 5 1 gps 终端模块介绍 36 5 2 gps 终端和控制中心的通信协议 37 5 3 监控中心的实现 40 5 3 1 坐标的转化 40 5 3 2 建立地图服务器 42 5 3 3 监控中心平台的主界面 42 5 4 小结 43 第六章 总结与展望 44 6 1 总结 44 6 2 展望 44 参考文献 45 致 谢 47 万方数据 第一章 绪论 1 第一章 绪论 1 1 论文的选题背景 随着时代的发展和社会的进步 物流业发展越来越快 货物运输量急 剧上升 同时 也逐渐暴露出一些问题 如运输效率非常低 成本高等 运输效率低 配送时间加长 会在一定程度对供应链的响应速度造成影响 最终加大运输成本 使整个供应链的成本保持居高不下的发展趋势 物流 界一直被这一问题困扰着 在整个物流系统中 有两个因素至关重要 分 别是车辆空驶率和车辆效率 为了达到降低物流成本的目的 降低空驶率 起着举足轻重的作用 gps 自开发以来 逐渐实现民用化 给人们的生活 带来了巨大变革 在物流中 gps 的运用十分普遍 在 gis 地图信息的帮助 下 物流中心可以实时追踪车辆的具体位置 在分析车辆位置信息之后 可进行合理调度 在大大降低物流成本的同时 可以显著提升 将电子地 图和 gps 结合在一起 可以得到较为直观的车辆速度 位置信息等 将这 些信息及时展现在电子地图中 如今 常见 gps 系统的定位精度接近十米 这些系统在 2000 年就已经关闭 sa 因此 通过 gps 系统定位可以得到一 些定位点 而在 gis 上则有可能出现定位点不在道路上的情况 同时 电 子地图自身也在一定程度上存在误差 所以 要采取适当措施将电子地图 和 gps 定位数据这两者之间进行匹配 使结果与实际情况相吻合 1 2 国内外研究和应用现状 在 1980 年初 gps 技术已经在科研院所进行研究 到了八十年代中 期 gps 接收机首次在我国出现 逐步应用在不同领域 在我国 gps 车 辆跟踪系统在成功研发之后就投入生产应用 但其应用发展非常缓慢 如 今 国内 国外专家研发出来的实现了实时动态数据和系统相连的地理信 息系统在实际应用中还存在很多不足之处 除此之外 在理论方面研究不 够深入 使得车辆定位和动态交通这两者之间的信息还没有很好地融合在 一起 同时 由于极度缺乏交通领域方面的人才 使得一些系统的开发工 作停滞不前 目前 有很多定位技术已经逐渐在车辆跟踪系统中普及 如图像处理 标签以及 gps 技术等 早在很久之前 在研制和开发车辆跟踪系统时 国 外就已经运用了 gps 技术 在系统的研发过程中 首要问题就是对测量误 差所导致的显示误差进行修正 换句话说 就是解决地图匹配问题 在查 阅国外大量相关文献之后 发现 bemstein 2002 等最先提出了以点到点 为基础的半确定性算法来解决地图匹配问题 达到一定的效果 地图匹配 容易实现 而且计算负载非常低 但是该算法的适应范围有限 又具备效 万方数据 第一章 绪论 2 率鲁棒性的特点 ouri olfson 2007 在此基础上继续进行探究 提出了 以权重为基础的地图匹配算法 使得匹配效率大大提升 在日本 ardeshiri 2006 等从安全应用方面着手来解决地图匹配问题 最终提出了以偏移 为基础的算法 而 samers saab 2008 在研发火车定位系统时 以分段为 基础来解决地图匹配问题 特别是对于火车定位中的地图匹配问题起到了 很好的效果 edward 2006 等为了更好地解决 gps 定位系统中的集成问 题 经过大量探索之后 引入卡尔曼滤波这一技术 起到了良好效果 在 土耳其 sudarshan 2007 针对地图匹配问题经过大量探索之后 提出了 新算法 就是对定位点进行分段处理 针对地图匹配算法这一问题 虽然 前人已经取得了很多研究成果 但是在复杂路段下的效率还有很大的上升 空间 所以 在德国 oliverpink 2009 等在解决匹配问题时 引入卡尔 曼滤波 隐形马尔科夫链以及统计学方法等 大大提升了匹配的效率 接 着 在英国 mhnwinte 2008 等在解决匹配问题时 成功引入人工神经 网络这一方式 使记载的历史行驶数据得以充分发挥作用 用该数据来训 练神经网络 促进匹配效率大大提升 唯一不足的是该算法实时性不够 s w chen 2010 sinn kim fong hwan kim 2008 等人在前人的基础 上 在解决匹配问题时 将模糊理论和神经网络技术结合在一起 在一定 程度上完善了地图匹配算法 在日本 koichi miyashita 2009 等为了更 好地改进车辆导航系统中的智能导航系统 通过将历史行车数据和 gps 定 位技术结合在一起 为使用者提供针对性预测 同时 服务也彰显出个性 化 此外 在短路径这一基础上 还提出了新的地图匹配计算方式 值得 注意的是 在运用数据 计算神经网络以及采取什么样的方法等方面都需 要大量的数据支撑才能获得令人满意的效果 总之 在车辆跟踪导航系统 的研究中 国外已经在地图匹配算法中进行了深入探究 借助数学工具来 提升匹配效率 同时 还存在不足之处 不仅对道路自身认识不够 而且 还不能充分运用历史数据 如果能够充分发挥地图元数据的作用 还可大 大提升匹配效率 随着社会的发展和经济的进步 我国在车辆跟踪系统方面的研究逐步 深入 在地图匹配算法上也初步取得一些成果 武汉大学的王建鹏 007 对车辆监控中 3s 技术的应用进行了深入探究 华中科技大学的王曦 2010 在对公交换乘管理系统进行研究时 在设计过程中成功构建路网模型 大 连理工大学的彭尉 2008 着重针对移动车辆的监控系统进行研究 湖南 大学的杨易 2009 在探究地图匹配算法时 提出以率决策为基础这一想 法 就是在推理过程中 运用 d s 论据 不同的道路信息对应着不同的可 万方数据 第一章 绪论 3 靠参数 能够很好地解决半确定性算法不够稳定的局限 同时 还能在一 定程度上提升该算法的鲁棒性 如今 国内在车辆跟踪方面的研究大多参 照国外研究成果 就地图匹配算法而言 依旧存在无法充分利用数据的缺 点 随着技术的发展 车辆跟踪系统逐步完善 目前正向着定位技术 地 图数据 软件 业务功能以及通信技术等方面的可扩展性在蓬勃发展 随 着时代的进步 地图数据 软件 通信技术以及定位技术等飞速发展 车 辆监控更加到位 在监控和调度车辆的同时 还会尽量满足一些有特殊需 求的用户 适当提供针对性的增值服务 例如采集企业信息 交通信息 车辆信息以及管理信息等 具有不可小觑的实用性 1 3 论文研究意义 车辆监控跟踪系统的应用范围非常广 除了应用于物流系统中 还对 出租车 私家车以及公交车等移动目标进行实时跟踪 此外 对一些特殊 车辆而言 如钞票运送车 警车 救护车 邮政车以及消防车等 可以进 行实时监控 还能在一定程度上达到远程调度的效果 在物流系统中引入车辆监控跟踪系统具有现实性 在推动信息化发展 的同时 还能大大提升交通运输的可靠程度和安全程度 此外 汽车的运 输效率大大提升 道路通行能力也得到提升 为了更好地解决应急问题 在现代物流中必须更精准地进行卫星定位 而且地理信息系统有待加强 使得从事物流的企业能进一步优化资源配置 在激烈的市场竞争中占据一 席之地 在车辆监控系统中 通过卫星定位可以精确判断车辆的具体地理 位置 对于抢劫 盗窃车辆能够起到很好的监控作用 在一定程度上能够 达到预防犯罪的效果 对于犯罪现象进行严厉打击 此外 还能快速灭火 对于紧急救援可以起到一定作用 维护社会的正常秩序 带来良好的经济 效益 随着社会的发展 智能交通系统进步飞快 如在移动设备中非常流行 的 google map 可以提供以位置为基础的服务 在车辆跟踪系统中正式采 用这样的模式 唯一区别就是表现形式存在差异 gps 定位技术为这些技 术奠定基础 电子地图能实时显示位置信息 这些功能都十分重要 在前 面的车辆跟踪系统中所提及的定位技术一般是指 gps 技术 但仍具有一定 的局限性 在定位方面精度有限 而且 对于城区而言 一般存在很多障 碍物 信号丢失现象时有发生 再加上电子地图自身还有待完善 所以 为了使所得结果更加精确 需要采取一定措施来对误差进行修正 对地图 匹配算法进行适当修正显得非常重要 万方数据 第一章 绪论 4 1 4 论文的组织和主要内容 通过查阅文献 在前人研究成果的基础上对物流车辆定位跟踪系统中 的相关技术进行重点研究 如常见的 gprs 定位系统 gis 以及 gps 等 其中 gprs 可以在较大范围内覆盖网络 实时 快速进行分组交换 gis 能直观展示地理数据 而 gps 可以进行快速定位 正式因为具备这些功能 使得信息在控制中心和物流车辆之间进行快速传输 能够智能控制和管理 目前 gis gps 定位技术都还有很多需要完善的地方 为了准确进行 定位 要有针对性地分析常见地图匹配算法所具有的特点 比较其优势和 劣势 首先要针对地图算法的基础进行深入分析 之后指出几大重要因素 方向变化 距离 连通以及方向的一致性等 接着 指出具体的改进方式 以分层的方式在短时间内对路段的简单地图进行匹配 通过对行车的历史 数据 电子地图信息等进行分析 为一些较复杂路段提供与之相匹配的解 决方案 考虑到方向角的变化 在匹配原则中成功引入意图导向 能够很 好地弥补其他算法的不足之处 一般而言 其他算法都是仅仅依据较复杂 路段下很难对当前定位点进行匹配 而这一政策的实行 大大提升了较为 复杂的路段地图匹配的效率 特别是平行路段 分岔路口等 可以大大避 免 gis 定位系统中车辆位置出现误差现象的发生 此外 本文还在 net arcgis server 等平台的基础上进行开发 使得该系统所具备的的功能得以 实现 本文按照下面的框架来进行论述 第一章简要介绍本文的研究背景 指出所要达到的研究目的 关注目 前国内 国外车辆监控系统的发展现状 同时 深入探究 gis 和 gps 的实 际应用现状 之后 提出课题研究内容 第二章着重分析物流中车辆跟踪 系统的关键性技术 gprs 定位技术 glswebgis 以及 gps 等 第三章从 概念入手来介绍地图匹配算法 再分析其技术特性 对这一算法进行了全 面深入的系统探究 在初步分析常见的地图匹配算法之后 对其优势 劣 势进行比较 指出该算法中的关键要素 对此给出针对性改性措施 第四 章从总体上对现代物流中车辆跟踪系统进行分析和探究 简要介绍了整个 系统的开发环境 指出了该系统的最终目标 同时 还对数据库进行分析 和设计 第五章制定总体研究框架 详细设计现代物流中车辆跟踪系统的 各个环节 使得其功能得以实现 同时 对本课题中所用的 gps 模块的相 关参数进行说明 指出该系统中通信传输中的协议细节 还介绍了 gps 坐 标转换的具体方式 第六章对系统的终界面进行介绍 本论文在课题完成 的情况进行总结 提出一些改进措施 更好地完善这一课题 万方数据 第一章 绪论 5 1 5 小结 gps 技术应用已经十分广泛 在社会中产生巨大反响 与此同时 gis 技术发展也非常快速 在实际应用中 将 gis 技术和 gps 技术结合起来 推动可视化技术和定位技术的发展 目前国内和国外很多学者已经在此方 面进行了深入研究 不管是在工业上还是民用方面都有着较大的市场前景 这对物流系统来说 起着举足轻重的作用 随着社会的发展 物流系统正 朝着降低成本 优化资源配置以及精细化控制等方向发展 万方数据 第二章 物流车辆跟踪系统关键技术分析 6 第二章 物流车辆跟踪系统关键技术分析 本文在针对物流车辆跟踪系统进行研究时 主要考察以下几种技术 gps 技术主要是对物流车辆进行定位 gis 技术 又可称之为地理信息系 统技术 可直观显示车辆的具体位置信息 在采用 gps 技术进行定位时 误差不可避免 为了提高精度 需要进一步对地图匹配算法进行完善 只 有在物流车辆中安装 gps 时 才能从其终端获取车辆的具体定位信息 为 了将所获得的数据传送到控制中心 需要 gprs 技术来进行无线传输 下 文针对这些技术进行具体分析 2 1 gps 技术 早在 1973 年时 美国就已经开始着手研发新型卫星定位系统 并成功 研制出 gps 全球定位系统 其中 gps 是授时与测距导航系统 全球定位 系统的简称 该定位系统是用无线电来进行导航 是在卫星的基础上进行 研发 不管在陆地海洋还是航空航天中都能使用 具有全球性 可以全天 连续使用 能够进行实时导航 同时 还具备定时 定位的功能 为使用 者提供非常精确的时间 速度以及三维坐标等 这一系统不仅应用非常广 泛 而且还具有很多显著特点 如精度和效率都非常高 易于操作 功能 齐备 能够全天使用等 1 定位精度高 通过大量实践表明 gps 定位精度非常高 在 1000 千米内可以达到 10 9 在 100 500 千米内可以达到 10 7 在 50 千米内仍可达到 10 6 当某 一工程的定位精度位于 300 1500 米之间时 连续观察实践超过一小时时 所产生的平面误差不超过一毫米 将这一数据和 me 5000 电磁波测距仪所 测得的边长相比 可知出现的最大较差为 0 5 毫米 误差为 0 3 毫米 2 观测时间短 随着技术的突飞猛进 gps 系统不断改进 软件更新速度非常快 到 目前为止 对于距离在二十千米之内的相对静态进行定位时 所花时间在 15 20min 之间 在采用快速静态相对定位进行测量时 在基准站和流动站 之间的距离不超过十五千米的情形下 观测流动站的时间非常短 一般只 要 1 2min 之后 可在任意时间进行定位 观测每个流动站的时间非常短 仅需几秒钟 3 测站间无须通视 在采用 gps 技术进行测量时 测站之间并不要求互相通视 只要测站 上方比较开阔就可进行测量 所以 大大降低成本 因为测站点之间不需 互相通视 点位位置可进行调整 根据实际需求调解其稀疏程度 以便灵 万方数据 第二章 物流车辆跟踪系统关键技术分析 7 活选点 而在经典大地网中测量过渡点和传算点的工作则可以省去 4 可提供三维坐标 在经典的大地测量中 应该采取不同的方式来测量高程和平面 但在 采用 gps 技术进行测量时 可一次性准确测定每个站点的三维坐标 就现 阶段发展现状而言 gps 的测量精度已经达到了四等水准 5 操作简便 随着技术的不断发展 gps 接收机经过改进之后 逐步朝着自动化的 方向发展 甚至有些已经走向 傻瓜化 接收机的重量在逐渐减轻 体积 越变越小 大大降低了测量时的劳动强度 同时也在一定程度上缓解了工 作人员的紧张情绪 野外工作难度大大降低 变得更加轻松 更加愉快 6 全天候作业 就目前发展现状来说 在采用 gps 技术进行观测时 可在任意时间进 行 根本不受气候变化的影响 及时刮风下雨 白天黑夜 起雾下雪等都 不会对测量产生任何影响 7 功能多 应用广 gps 定位系统应用非常广泛 除了测定速度和时间之外 还能用于导 航和测量中 在测定时间时 精度可达几十毫微秒 而在测定速度时 精 度可达到 0 1 m s gps 系统有着广阔的应用前景 该系统的设计主要是 用于军事中 如收集情报 进行导航等 随着社会的发展 该系统逐渐推 广 除了实现以上目的之外 还能用于卫星定位中 根据 gps 卫星传来的 导航定位信号能进行静态定位和动态定位 其中前者精度可达 cm 级或 mm 级 而后者精度可达米级甚至亚米级 在测量速度时 精度可达亚米级 厘米级 而在测量时间时 精度可达毫微秒级 gps 系统通过不断实践 证实了其存在广阔的发展前景 gps 系统可分为三大组成部分 分别是用户设备 地基监控以及空间 星座等三大部分 其中 用户设备部分主要负责观测卫星并接收其信号 将信息及时记录下来 进行相关处理之后 可为导航提供定位信息 地面 监控部分又可分为三个部分 分别是注入站 监控站以及主控站 整个系 统由中心统一控制 实现跟踪卫星和时间同步进行定轨的目标 空间星座 部分包含二十四颗卫星 这些卫星全部分布在间隔相等的六个轨道上 除 了提供时间和星历信息之外 还能对载波和伪距信号进行发射 一些其他 信息也可由此提供 gps 卫星网会将两个不同频率的定位导航信息发送到 地面上 涉及 p 码和 c a 码这两个定位码信号 其中前者只有美国军方可 以使用 而后者则在全球实现了民用化 gps 接收机可以接收信号 用户 万方数据 第二章 物流车辆跟踪系统关键技术分析 8 通过这些信号来测量接收机和卫星二者之间的伪距 之后列出相关方程进 行求解 就可准确定位 gps 接收机的位置 为了成功解出该接收机的具体 位置信息 必需接收四颗以上的卫星所传送的信号 gps 卫星中轨道的分 布使得不管在地球的那个位置都能实现这一目标 如今 可采取两种方法来进行 gps 定位 主要是相对和绝对定位方式 其中 相对定位方式 也可称之为差分 gps 定位 主要是依据 gps 定位 误差所具有的相关性来进行定位 在运用基准站进行计算时 各种影响都 会在一定程度上造成误差 对误差进行适当修正 将修正信号传送给使用 者 这样 使用者在实际应用 gps 接收机进行测量时 可以消除误差 就 绝对定位方式而言 参照地球质心来判断位置信息 最终可以确定在 wgs 84 坐标系中接收机天线所处的绝对位置 在采用绝对定位方式进行 定位时 所需设备非常少 一般只需一台接收机即可 所以可以称之为单 点定位 在采用单点定位方式进行作业时 虽然操作起来非常简便 但是 会受到很多因素的影响 如信号传播 钟差以及星历误差等 不能达到较 高的定位精度 在采用差分 gps 定位技术进行测量时 改正数从接收基准 站进行发送 适当修正测量结果 在一定程度上可以消除在研究和实际运 用车辆跟踪系统时所具备的的相关性产生的误差 使得定位结果的精度大 大提升 早在 1990 年时 gps 定位技术已经出现在我国 随着市场需求的逐 渐扩大 技术在不断改进 用户需求更加明确 卫星导航定位有着广阔的 市场前景 在应用行业中已经进入高速发展阶段 卫星导航定位技术已经 在很多领域逐渐扩大影响力 应用范围越来越广 已不再局限于传统的军 事和测量中 而是逐步拓展到一些新型行业中 在地下管道 有线电视以 及电力中已经广泛使用这一技术 主要是规划和建设道路 通信行业运用 该技术可以做时间同步 在医疗部门 银行等金融机构 消防以及公安系 统等单位中 该技术主要是用来完善报警系统和实施紧急救援 在运输单 位和交通部门中 该技术主要是用来构建监控系统和 its 系统 对于提供 gis 数据的运营商而言 主要是通过该技术来采集相关地理信息数据 同 时 还提供相关信息服务 在电视 广播等行业中 该技术一般是和罗盘 制造卫星电视一起来定向接收天线 在电子商务中 该技术应用更加广泛 甚至拓展到物流配送和 crm 客户管理体系中 在船舶 汽车等行业中 该技术主要是用来导航 对于通讯设备供应商和电脑制造商而言 正在努 力促使卫星导航定位接收器 电脑和通讯等朝着一体化方向发展 使得各 类移动信息实现终端应用 万方数据 第二章 物流车辆跟踪系统关键技术分析 9 2 2 gis web gis 最近几年 随着全球先进技术的发展 地理信息系统 gis 受到市 场的青睐 所谓地理信息系统 主要是指获取地理空间数据之后 进行整 理与分析的过程 现如今 地理信息系统作为一门新的学科 传播着先进 的理论与技术 由于互联网的发展 使得全世界进行数字时代 不管是哪 一个行业 都可以运用地理信息系统来完成相关业务 提高工作效率 增 加经济效益 目前 学术界存在许多种解决空间问题的工具 对于地理信息系统而 言 它不仅是一种解决问题的方法 而且还是一项先进的技术 引导着该 行业的发展 一般来说 地理信息系统可以从学科 系统学和功能三个方 面进行研究分析 首先 关于功能方面 现有的地理信息系统不仅能够获 取 显示与编辑空间数据 而且还能够分析与输出数据 从而可以清楚知 道空间地理位置 其次 关于系统学方面 地理信息系统作为一个完整的 系统 不仅具有许多功能特点 而且具有独特的结构 最后 关于学科方 面 地理信息系统不仅涉及到计算机学与地理学 而且还涉及到测量学与 测量学 具体来说 就是从这些学科衍生出来的 形成一门独立的学科 具有巨大的发展潜力 总之 与其他信息系统不同 地理信息系统的操作对象是地理空间数 据 因此 地理信息系统不仅是一个管理空间数据的系统 而且还是一个 分析数据库管理系统的系统 直至今日 地理信息系统已经由萌发时期转变为成熟稳定的时期 同 时 已经广泛应用于许多领域 并取得了一定的成就 最近几年 随着全 球互联网的快速发展 形成了完整的地理信息系统 由于技术不断成熟 gis 获取地理空间数据信息的能力更强 不管是路径优化方面还是 gps 方 面都起着非常重要的作用 目前 所谓地理信息系统 主要是在地理空间 数据库的前提下 根据信息科学与系统工程等相关理论 结合计算机软硬 件 研究分析地理空间数据 为决策与管理起着有价值的指导作用 是一 项技术系统 换句话说 所谓地理信息系统 是指对地理空间数据进行分 析与处理的过程 属于先进的技术手段 2 2 1 gis 技术的应用 最近几年 由于全球经济的快速发展 地理信息系统逐渐成为一门成 熟技术 并取得了巨大的成就 目前 gis 已经广泛应用于许多领域 如 环境评估 灾害预测 城市规划 交通运输以及农林牧业等 根据这些应 用领域的特点 研究分析地理信息系统 具体作用如下 万方数据 第二章 物流车辆跟踪系统关键技术分析 10 1 资源管理 resource management 目前 不管是农业还是林业都要运用地理信息系统 这是因为 gis 能 够解决这两个领域中的森林 土地等资源问题 正确统计与描绘这些资源 的数量与分布 因此 从资源管理角度出发 地理信息系统不仅需要解决 模式问题 而且还需要解决定位问题 在现实生活中 资源配置问题涉及 很多方面 不仅包括能源保障 公用设施 而且还包括救灾减灾物资的供 应 总之 在资源管理中 地理信息系统最终实现的目标是将有限资源进 行充分利用 发挥最大经济效益 保证不能浪费资源 2 城市规划和管理 在实际项目中 空间规划是一项比较复杂的环节 所以地理信息系统 起着重要的作用 同时 不管是城市规划还是城市管理都要涉及到空间规 划 比如 发达城市要进行基础设施建设时 必须保证公共设施 学校等 覆盖范围较大 合理设计与分配绿化地带的比例 实现资源的合理配置 3 地籍管理 土地信息系统 目前 除了地块轮廓变化之外 地籍权属关系与土地性质都属于土地 管理范畴 如果成功运用地理信息系统 就能提高工作效率 降低成本 一方面是保护环境 制定可持续发展战略 提高环境质量 另一方面是制 定合理的决策 管理环保设施 评价环境影响 实现土地资源的合理配置 4 应急响应 emergency response 一般来说 应急方案主要应用于重大自然灾害或人为灾害 当战争 洪水等灾害发生时 就要及时启动应急方案 选择最优的人员撤离路线 保障生活设施与配备运输工具 保护人们的生命安全 5 地学的研究和应用 地学不仅研究空间决策支持 地形分析 以及制图 而且还研究空间 统计分析 流域分析 因此 这些领域都可以运用 gis 获取地理空间位 置 解决相应的问题 6 商业与市场 关于商业设施 就必须综合考虑市场发展趋势 比如 在建立大型商 场时 通过调查周围居民区的规划与人数 才能合理选择商场地址 如果 忽略这些因素 就会降低消费者数量 减少经济效益 除此之外 必须从 性别 文化和年龄等角度出发分析这个地区的人口结构 为大型商场的市 场定位奠定基础 目前 国内外企业使用地理信息系统 主要借助 gis 的 强大数据库 清晰空间思路来解决这些问题 另外 房地产行业也开始运 用地理信息系统 提高了房地产销售数量 增强了市场竞争力 万方数据 第二章 物流车辆跟踪系统关键技术分析 11 7 基础设施管理 随着社会经济的发展 城市的各个角落都有道路交通 电信 排污设 施等基础设施的身影 它们普遍存在人们的生活中 同时 在建设基础设 施时 必须考虑城市的地理位置 气候特征 因此 如果能够运用地理信 息系统来完成统计与管理这些设施 那么就可以高效地完成工作 实现最 大经济效益 8 选址分析 一般来说 在选定一个具体位置之前 通过采取现场调查的方式 了 解地形特征 熟悉交通条件 掌握资源的主要来源 观察周围环境状况 挖掘市场潜力 保证经济效益 降低成本 目前 通过运用地理信息系统 不仅全面掌握这些信息 而且还能够充分发挥空间分析能力 保证资源的 合理配置 9 网络分析 许多城市已经出台了许多关于地下管线突发事件 交通拥挤等应急方 案 通过建立相应的计算机模型 解决相关问题 降低人力 物力的损失 及时保障人们的生活 目前 地理信息系统网络不仅运用于警务的路径优 化 而且还运用于医疗救护的路径优选 保证以最短的时间到达目的地 10 可视化应用 目前 可视化技术广泛运用于各种领域 不管是旅游胜地的三维模型 还是大型建筑工程都涉及到可视化技术 所谓可视化 主要是在数字地形 模型的前提下 从多角度进行设计 呈现完美的画面 同时 促进城市规 划与大型工程管理的快速发展 11 分布式地理信息 经过几十年的发展 地理信息系统结合了 internet 技术的优势 不仅 实现了远程空间导航 而且能够进行信息共享 完成分布式存储 向前迈 出了关键的一步 2 2 2 gis 的组成部分 根据不同的应用 可将地理信息系统分为 5 个部分 这 5 个部分包括 硬件 数据 软件 方法以及人员 关于数据部分 主要代表着 gis 的关 键环节 关于硬件与软件部分 是 gis 正常运行的必要条件 关于方法部 分 为解决 gis 问题提供了思路 关于人员部分 不仅是影响着其他部分 而且是 gis 建设的能动性因素 在地理信息系统中 软件有数据库管理软 件 系统开发软件等 而硬件有存储设备 网络设备等 如果选择不合适 的 gis 软件 就会影响其他软件的功能 导致系统出现故障 延迟系统建 万方数据 第二章 物流车辆跟踪系统关键技术分析 12 设时间 降低工作效率 同时 地理信息系统的灵魂是数据 保障着系统 建设的正常运行 因此 只有正确处理与组织数据 才能完成系统建设 在整个过程中 会遇到较多的问题 根据实际情况 选择一定比例尺的数据 分析现有数据的形势 选择满足要求的数据精度 保证 gis 软件能够使用数据格式 选择合适的方法进行处理 实现数据集成 定期进行数据更新 维护系统的正常运行 所谓方法 是指运用先 进技术 采取相应的解决方案 实现完整的系统建设 如果使用不当的方 法 就会影响系统的实用性与可靠性 使得系统无法正常运行 在地理信息系统中 人是重要的组成部分 如果人员组织管理能力强 就会加快系统建设的进程 提高人员技术水平 根据不同分工 可将系统 人员分为许多种类型 比如经理 数据人员和开发人员等 要想成功建设 地理信息系统 就必须进行合理分工 共同协助完成 2 2 3 gls 在车辆跟踪系统的作用 经过几十年的发展 gis 技术已经广泛应用于各种领域 不仅建立了 许多领域的决策支持系统 而且还收集了许多空间数据 形成相应的数据 库 在这种情况下 用户可以查询空间数据 得到准确的空间位置 对决 策起着指导作用 所谓车辆跟踪系统 主要是指跟踪与监控车辆 管理车 辆的运行 所以 必须依靠地理空间数据才能发挥其作用 一般来说 不 管是可视化还是动态管理都离不开 gis 技术 在车辆跟踪系统中 gis 技 术具有重要的作用 具体表现在 通过电子地图来确定车辆具体位置 采取可视化方式来监视 由于系统的优势 可以实现缩放 漫游等功能 分析空间数据 得到具体的地理位置 充分发挥 gis 技术的优势 选择最佳的路线 提供优质的服务 建立导航系统 2 2 4 web gis 随着全球互联网的发展 web gis 逐渐成为具有成熟技术的计算机信 息系统 它不仅可以存储 分析与显示 而且还可以兼容 处理与应用 换句话说 就是将网络与地理信息系统相结合 所谓 web gis 主要是指 通过互联网获取地理信息 运用浏览器来浏览信息 从而得到地理空间数 万方数据 第二章 物流车辆跟踪系统关键技术分析 13 据 提供服务性的功能 对于 web gis 系统而言 它具有独特的优势 主 要体现在以下几点 可扩展性 根据现有的地理空间数据 结合相关的设施 尽量少做 一些变化或者不做改变 就可以应付后面 gis 系统出现的问题 获取新的 空间数据 互操作性 对于不相同的 web gis 系统 规定数据可以进行无缝传 输 减少时间 一般来说 一个应用系统可以通过主程序来调用其他应用 系统 完成相关的任务 交互性 随着社会的发展 用户的需求日益增多 只有用户身份合 法 才能定期更新空间数据 删除多余的数据 分布式特征 不仅包括数据分布 而且还包括应用分布 web gis 除了吸收传统 gis 的优点之外 还弥补了传统 gis 的不足 同时也具有独特的优点 1 系统开发与维护成本不高 与其他客户端相比 web gis 的操作步骤比较简便 不仅不需要对用 户进行培训 而且也不需要重新安装软件 就具有 gis 系统的功能 因此 通过该客户端 就可以实时动态观察 浏览空间数据等等 对于要求特别 高的用户 就可以下载免费的小插件 如 java applet activex 等 不仅 大大降低了用户的费用 而且还便于维护 2 真正实现信息共享 在实际生活中 用户只要使用 ie 等浏览器 就可以浏览与共享空间数 据 同时 随着全球经济的发展 人们生活水平越来越高 许多家庭已经 安装网络 使用家庭计算机 从而任何一个人只要通过网络就可以获取 web gis 发布的相关信息 实现了 gis 的根本目标 3 强大的可扩展性 最近几年 internet 工程任务组研发了 internet 技术 这种技术是 internet 系统的重要组成部分 规定的标准不仅是开放的 而且还是符合工 业化标准的 由于外部空间比较广阔 使得其他信息服务能够很容易地与 web gis 服务器相结合 共同完成相关任务 并具有多功能的特点 4 地理信息的分布式存储 由于 web gis 服务器解决了元数据 平衡网络负载以及数据迁移等常 见计算机的问题 根据 internet 提供的平台 可以进行空间计算 为分布 式对象技术奠定了基础 5 平衡高效的负载 万方数据 第二章 物流车辆跟踪系统关键技术分析 14 与传统 gis 服务器相比 现有的 web gis 不再采取文件服务器结构方 式 工作效率比较高 充分发挥网络资源优势 同时 对于数据量比较小 的任务 一般需要客户端来完成 而对于基础性与全局性的任务 则需要 服务器来完成 在这种情况下 服务器与客户端之间分工明确 提高工作 效率 实现计算机与网络负载的平衡 是目前比较受欢迎的模式 根据不同原理 可将 web gis 分为三种类型 1 瘦服务器胖客户端 结构 2 胖服务器瘦客户端结构 3 基于浏览器 客户端的结构 1 瘦服务器胖客户端结构 所谓瘦服务器胖客户端结构 是指通过分析数据 由客户端来输出结 果 对于分析数据的工具来说 首先存在于服务器端 只有服务器被客户 端访问时 才会下载到客户端 这样一来 客户端就可以处理一些用户的 请求 如果分析任务已经或下载在客户机 那么空间数据就会由本机进行 处理 提高了服务器的工作效率 与之前模式相比 这种模式的优点为 1 根据实际情况 用户可以控制空间数据 并进行分析 2 用户可以 充分利用计算机的优势 3 响应速度比较块 然而 当客户端需要下载 软件或服务器需要传输数据时 如果网速与带宽比较好 用户等待时间短 否则 用户将会等待很长一段时间 2 胖服务器瘦客户端结构 与上述模式不同 这种模式离不开服务器 对数据的分析与输出 只 能由服务器来完成 当用户使用浏览器进行操作时 都需要向服务器提出 申请 经过服务器处理之后 就会将结果发送给用户 因此 gis 局域网 与这种模式相同 使得客户端的主要任务不仅是向服务器提出申请 而且 还要将结果返回服务器 与其他模式不同 该模式有很多的优点 1 用 户不需要培训就可以使用服务器的高功能 实现 gis 的复杂操作 2 进 行数据操作 保证其准确性 3 由于服务器性能很高 所以用户不需要 下载软件 就可以顺利访问复杂的数据库 用户通过 internet 得到数据 与此同时 胖服务器瘦客户端模式是依赖服务器来完成全部的任务 即使是数据量非常小的任务也需要向服务器申请 导致服务器忙碌 负载 较多 另外 当网络传输速度较慢时 响应速度也会变慢 尤其是传输文 件字节非常大时 用户需要等待很长的时间 由此看来 客户端会受到其 他因素的影响 使得部分 gis 功能无法发挥其优势 3 基于浏览器 客户端的模式 综上所述 不管是胖服务器瘦客户端结构还是瘦服务器胖客户端结构 都会受到其他因素的影响 所以 国内外学者尝试从这混合体系中寻找平 zkq 20150910 万方数据 第二章 物流车辆跟踪系统关键技术分析 15 衡点 使得客户端与服务器相互协作 在这种模式中 需要使用高性能的 服务器来完成复杂的数据分析 而需要客户机来控制相关任务 因此 吸 收了其他模式的优点 较好地适应了社会的发展 综上所说 这三种模式具有各自的优点与缺点 在本文论文中 主要 采取浏览器 客户端模式 便于用户的使用 实现数据的分析 目前 服务 器主要处理交通转移 最优路径选择等问题的数据 而客户端主要处理如 缩小 放大等基本操作问题 实现相应的功能 随着全球网络的快速发展 web gis 逐渐成为成熟的技术 作为网络 gis 的重要组成部分 因此 不 管是客户机 服务器模式还是分布式数据管理都需要 web gis 服务器 然而 不仅必须考虑用户与浏览器的交互 而