手机定位服务与电子地图.pdf

文章编号 167326338 2007 0320216203 手机定位服务与电子地图 张国生 1 高 博 1 2 姚慧敏 1 1 信息工程大学 测绘学院 河南 郑州 450052 2 信息工程大学 信息工程学院 河南 郑州 450002 摘要 随着电信与移动通信公司新一代网络的开通 数据业务将变得非常重要 其中以移动用户位置为中心的 信息服务成为关键内容之一 在手机定位服务中 必须通过电子地图系统将获取的终端位置转换成用户真正 关心的地理信息 首先介绍了手机定位服务的概念及常用的手机定位方式的特点 分析了手机定位服务中应 用布尔莎模型进行WGS284坐标系到地图坐标系的转换方法 阐述了手机定位服务可提供的功能和手机定位 服务中电子地图需要具备的功能 最后 分析了手机定位服务存在的缺点和使用中有待解决的问题 关 键 词 手机定位服务 布尔莎模型 电子地图 中图分类号 P208 文献标识码 A Location Based Service and Electron icalMap ZHANG Guo2sheng 1 GAO Bo 1 2 YAO Hui2min 1 1 Institute of Surveying and M apping Infor m ation Engineering University Zhengzhou450052 China 2 Infor m ation Engineering Institute Infor m ation Engineering University Zhengzhou450002 China Abstract Location Based Service is an important service in the new generation net work of telecommunication andmo2 bile communication Location infor mation gained from LBSmust be translated into geography information by electroni2 calmap In this paper the concept ofLBS and the character ofmethod of cell phone location finding strategy are in2 troduced Then the coordinate converting is analyzed and functions ofLBS system can provide and electronicalmap should be expatiated In the end shortcoming ofLBS is analyzed Key words Location Based Service Bursa2wolfmodel electronicalmap 在高速发展的信息时代 社会各行业都面临 着不断提高管理效率 有效利用现有资源去实现 资源增值及效益最大化的压力 随着计算机技术 和定位技术的飞速发展 全球定位技术 GPS 和 电子地图系统得到了更广泛的重视和应用 能够 在电子地图上实时动态地跟踪和显示目标位置 将开发好的电子地图更有效地与GPS技术结合 并且应用于导航系统中 实现GPS导航信息在电 子地图上的可视化 其应用前景十分广阔 据统 计 在人们的日常生活中 有80 的信息与位置 相关 为了寻找某个人 某个地点 常常耗去大量 的精力 伴随现代生活节奏的不断加快 实时地 理位置信息正在成为人们最渴求的信息之一 而 LBS正好可以满足人们的这种需要 在美国 这 一服务被称为WLS 即无线定位服务 W ireless Location Service 而且已经形成了颇具规模的行 业组织 1 1 手机定位服务及其特点 手机定位服务也称为基于位置的服务 LBS2 Location Based Service 它是利用移动运营网络 平台及定位相关设备 获取终端移动用户位置信 息 并通过在网络上的电子地图平台为终端用户 提供位置信息 经纬度坐标数据 服务的一种增 值业务 是目前可实现的一种低使用成本 高可 靠性 且能面向各行业用户定位要求的服务平台 与GPS定位服务相比 有明显的性价比优势 常用的手机定位方式主要有起源蜂窝小区 COO 增强观测时间差分E2OTD 到达时间TOA 到达角度AOA 信号衰减SA 无线网络辅助GPS 定位AGPS GPSONE等 各种定位方式的特点如 表1所示 和常用的定位方式相比 手机定位服务具有 以下3个特点 1 费用低廉 手机定位服务是移动通信的 收稿日期 2006212202 修回日期 2007203222 作者简介 张国生 1952 男 辽宁北票人 高级实验师 大专 主要从事地图制图与地理信息工程研究 第24卷第3期 2007年6月 测 绘 科 学 技 术 学 报 Journal of Zhengzhou Institute of Surveying andMapping Vol 24 No 3 Jun 2007 一个亮点 其市场潜力巨大 利用手机来定位不需 要添加附属设备 而且服务费用低 容易被广大手 机用户接受 2 快速得到当前位置 手机定位服务和 GPS卫星定位技术一样 具有很强的定位功能 真所谓 一机在手 走遍天下 无论走到何处都 可以方便地得到位置服务 此外 手机定位服务 可以在网络覆盖范围内的任何地方进行定位 克 服了GPS不能在被遮挡的地方 如室内 峡谷等 地方 定位的缺点 3 可以进行信息传递 因为手机本身就具 有通话和短信功能 可同指挥中心以及你的朋友 随时发送信息 相互联络 传送着定位信息之外 的其他信息 这是GPS不容易具备的功能 表1 各种定位方式的特点 定位方式 基于网络 或手机 优点缺点 COO网络 无需对网络和 手机进行修改 相对较低的精度 E2OTD网络定位精度较高需对手机进行修改 TOA网络使用现存的网络相对较低的精度 AOA网络需要复杂的天线 SA手机技术复杂可靠性差 AGPS手机免费 定位精度高需要新型手机 GPSONE手机免费 定位精度高需要新型手机 2 定位数据的处理 由于手机定位服务常用的定位方式都和基站 的具体位置有关 1 而基站位置的测定一般都是 使用GPS 因此 通过LBS提供的坐标都是 WGS284坐标系下的坐标 它是一种地心坐标系 而给用户提供信息的地图是属于某一国家坐标系 或地方坐标系的 因此 必须对GPS测量结果进 行坐标转换 大地直角坐标转换主要有3种模型 即布尔 莎模型 莫洛金斯基模型及武测模型 对于普通 应用 使用布尔莎模型即可满足需求 布尔莎模型转换公式为 X2 Y2 Z2 X0 Y0 Z0 1 K R X1 Y1 Z1 1 其中 R 1 Z Z Z1 X Y X1 为旋转矩阵 将 其代入 1 式 经整理后可得 X2 Y2 Z2 T X0 Y0 Z0 X1 Y1 Z1 K 0 Z1Y1 Z10 X1 Y1X10 X Y Z X1 Y1 Z1 2 式中 X1 Y1 Z1 X2 Y2 Z2分别为同一点在GPS 坐标系中和地图坐标系的大地直角坐标 X0 Y0 Z0为两个坐标系的坐标原点平移量 K为 无量纲的尺度因子 X Y Z为坐标轴旋转角 实际应用中 对上述7个参数可采用地面控制点 平差的方法求解 若只有1个地面控制点 也可只 解求 X0 Y0 Z0 舍去 X Y Z及K这4个 参数 由于3参数转换未考虑3个坐标轴旋转角及 比例因子 会带来一定的误差 可以证明此舍入误 差对大地坐标的影响为 B XsinL YcosL L XtanBcosL YtanBsinL Z 根据在北京地区的实测结果 此舍入误差为 10 m左右 2 并非可以忽略不计 因此 应尽可能 使用7参数转换 通过布尔莎模型转换后就可以使LBS系统的 定位数据和电子地图的坐标系统一致 从而可以 根据定位坐标查询各种相关的信息 如兴趣点信 息 导航信息等 3 手机定位服务的主要功能 随着社会发展 超大城市的出现 地理信息与 位置信息越来越受到人们重视 甚至在日常生活 中潜移默化地改变着人们的生活 例如寻找餐 馆 旅店 娱乐中心 购物中心 银行 旅游景点等 等 只要轻点鼠标或触摸屏幕 需要的信息便出现 在面前 随着技术和网络环境的发展 位置信息 服务将成为最好的向导 位置服务系统结合完备的无线网络和地理信 息数据以及信息搜索引擎 可以提供给用户丰富 的位置信息服务 具体应用如下所述 3 1 人身安全和紧急救助 目前 我国人身安全和紧急救助报警只能依 靠固定电话 这给急需报警而附近又无固定电话 的报警人带来极大的不便 甚至使突发病人和人 身受到突然攻击时的报警变得不可能 利用移动 712第3期张国生 等 手机定位服务与电子地图 位置服务手机的持有者只需按下几个按钮 警务 中心和急救中心在几秒钟内便可知报警人的位 置 因而可以提供及时的救助 美国已规定至 2001年10月所有手机必须具有定位报警功能 欧洲一些国家也开始了这方面的应用 在我国可 应用于以下领域 1 人身受到攻击危险时的报警 如国外 911 国内110服务 2 特殊病人的监护与救助 如120救助 3 独生子女位置的监护与救助 4 生活中遇到各种困难时的求助需求 3 2 机动车反劫防盗 与目前其他几种防盗系统相比 位置服务所 采用的定位系统具有以下的特点 1 定位系统体积小 重量轻 可放置机动车 任意位置不易被窃车者发现 2 不受遮挡的影响 室内室外均可实现定 位 3 与GPS定位相比 成本低 若使用手机作 为定位终端价格可在千元以下 4 定位系统的安全运行可完全由我方控制 不必依赖国外 3 3 集团车队 人员和租赁设备的调度管理 在许多情况下 集团车队和人员的管理者需 要及时调度所属的车辆和人员 以提高工作效率 提升服务质量 如邮政快递 应急维护服务等 管 理者希望距离客户最近的车辆和人员在最短的时 间内到达用户位置 借助于移动位置服务 管理 者可随时了解车辆和人员的位置 因而可根据客 户随时的要求 迅速调度车辆和人员 与GPS相 比 位置服务所采用的定位技术的特点是 当车辆 和人员进入遮挡物下或建筑物内时 管理者仍可 方便地确定其位置 进行调度管理 目前租赁公司很难解决的问题是 一旦设备 租出后 不能随时掌握这些设备的情况 有了移 动位置服务系统 租赁公司可随时了解设备是否 被租赁人转租 复印机已复印的数量等 3 4 与位置相关的信息服务 位置服务可提供与位置相关的各种信息服 务 当用户在陌生地区需要知道距离最近的商 店 银行 医院时 只需数秒 手机显示屏上便可出 现用户所需的位置信息 当用户随时随地想购买 自己喜欢的商品时 定位系统与信息数据库结合 可引导用户购买 还可和互连网站商合作 为用 户提供丰富的信息服务 该项业务也将在我国蓬 勃兴起 3 5 物流管理 可对全国流动的货运车辆 火车车厢 专业车 队如运钞车 邮政速递车等进行位置监控管理 合 理调度车辆 减少空载 3 6 广告 上述应用的推广将会吸引众多的广告商在定 位服务中插入广告业务 具体做法是在用户接收 定位信息服务显示前增加1 2 s广告显示 可达 到好于一般纸页广告甚至电视广告的效果 3 7 友情 娱乐性服务 用户可利用定位系统随时获知朋友的位置 发出问候信息 可和朋友玩基于位置的游戏 4 手机定位服务中电子地图需要具备的功能 LBS服务中技术核心除了定位信息外 另一 个就是地理信息 两者相辅相成 缺一不可 一个 经纬度位置对于正常的使用来说 并不代表任何 意义 必须将其置于一个地理信息中 才能代表为 某个地点 标志 方位等 才能被人们所理解 因 此 除了通过定位操作平台获取到终端的位置之 外 必须通过电子地图系统将经纬度转换成用户 真正关心的地理信息 如地图 路径搜索结果等 在LBS系统中 电子地图必须可以提供以下7方 面服务 1 地图绘制 Mapping 电子地图系统根据 LBS客户端的请求 地图范围 图层和绘制样式 等 返回地图数据 地图数据可以是栅格形式 的地图 也可以是特定格式的矢量数据 2 目录服务 Directory 主要是指 PO I 兴 趣点 的查找 3 路径搜索 Route 主要提供两点之间各 种方式 自驾车 公交车 步行 的行驶路线 路 径搜索服务是LBS业务中非常重要的一种服务 也是体现移动网络优势和特点的业务 是实现导 航服务的基础 4 地理编码 GeoCode 把一个街道地址或 邮政编码编码成一个地理位置 5 逆地理编码 Reverse Geocode 把一个 地理位置反编码成一个街道地址或邮政编码 6 测算 Cogo 进行几何要素的测算 7 导航 Navigation 下转第222页 812 测 绘 科 学 技 术 学 报2007年 图5 含两个相切割的逆断层的TI N 4 结论 提出了建立含交叉断层的3维复杂地质体模 型的算法 从实验数据得到的结果看 达到良好的 效果 单个岩层的断层模型建立起来之后 缝合 多个岩层和断裂带建立含断层的3维复杂地质体 模型 并利用OpenGL实现各种数据的图形显示 和可视化操作 能够准确反映交叉断层的存在状 态 参 考 文 献 1 陈学习 吴立新 基于钻孔数据的含断层地质体三维建模 方法 J 煤田地质与勘探 2005 33 5 528 2 吴立新 史文中 地理信息系统原理与算法 M 北京 科 学出版社 2003 2762281 3 朴成日 高 诚 曹茂春 等 带内边界约束散乱数据的 Delaunay三角剖分算法研究 J 计算机工程 2001 27 5 1052 106 4 毛善军 马洪兵 自动构建复杂地质体数字高程模型的方 法研究 J 测绘学报 1999 28 1 57261 5 郝海森 吴立新 基于强约束Delaunay2TI N的三维地学模 拟与可视化 J 地理与地理信息科学 2003 19 2 15218 6 Wu Qiang Xu Hua An appro