GPRS方面的地理信息系统应用研究新

GPRSGPRS 方面的地理信息系统应用方面的地理信息系统应用 院系 青海师范大学计算机系 班级 09 级本科一班 姓名 叶明春 学号 200925150131 内容摘要内容摘要 21 世纪是信息技术高速发展的时代 地理信息科 学经历了从传统到信息化的发展历程 现代地理信息科学 作为传统地理科学和现代信息科学相结合的产物 目前已经 发展为集遥感 GPRS 定位 互联网技术于一身的综合学科 随着地理信息科学的发展 各式各样的地理信息系统也越来 越多的应用于我们的日常生活和科研学习当中 如电子地图 汽车导航 野外数据采集 地质勘探 天气预报 灾害预 防等领域 地理信息系统提供了卓越的查询 检索 统计 分析功能 可以作为移动通信企业进行管网设备管理 业 务查询等工作的有效工具 给我们的生活带来极大的便利 地理信息系统作为管理 分析 应用空间信息的技术系统 现已受到了世界各国的普遍重视 随着移动通信网络技术 的迅速发展 如何利用现有的移动网络资源建设移动地理信 息系统 GIS 以实现任何地点 任何时间的 GIS 服务 新型的 移动网络通信技术 GPRS General Packet Radio Service 业务为我们提供了一种可行性方案 本文旨在介绍和研究 GPS 定位方面的地理信息系统 首先阐述了 GPRS 以及 GIS 的基本概念 功能和特点 然后结合 GPRS 技术提出了构建 移动网络地理信息系统 GIS 的设想及应用展望 关键词关键词 GPRS 移动网络 地理信息系统 GIS 一 基于 GPRS 的移动地理信息系统 GPRS General Packet Radio Service 是一种基于 GSM 的高速率分组交换业务 它使用的是分组无线 IP 传输技术 它将移动通信网的数据传输速率提高到了 100kbps 以上 是 目前应用较好的无线通信网络技术 GPRS 网络构建在 GSM 网络基础之上 GPRS 与传统的 GSM 数据业务的本质区别在于 它提供的是一种基于分组交换的新型承载业务 它对原有的 GSM 网络子系统和无线子系统设备及功能进行了增强 在网 络子系统中增加了两个结点 GGSN Gate GPRS Support Node 和 SGSN Service GPRS Support Node 也即网关 GPRS 支持结点和服务 GPRS 支持结点 其中 GGSN 负责连接 GPRS 网络和外部分组交换网 包括 IP 网 X 25 网等 互联 的网关 SGSN 负责 MS 移动用户 的移动性及通信安全性管 理 并且通过增强型位置数据库 HLR 和增强型访问者位置 数据库 VLR 很好的支持了移动性管理与路由管理 在无线 子系统中通过增强 BSS 基站子系统 的功能以支持用户数据 的传送 通过增强 GSM 业务信道和控制信道的种类 实现了 GPRS 的多种业务服务 GIS Geographical Information System 地理信息系 统 是一种采集 处理 存储 管理 查询 分析 表达和 应用地理信息的计算机系统 是分析处理和挖掘海量数据的 通用技术 它主要包括计算机硬件 软件 地理数据和用 户等几个部分 GIS 系统是集信息科学 计算机科学以及现 代地理学等诸多学科于一体的新兴科学 是对地面 空间及 地下等一切可以用坐标或其他方式来定的客观存在进行显 示 查询和分析的一门科学 如果能将两者很好的整合 将会使移动 GIS 迅速发展 更好的满足人们的生产 生活的需要 我们经过探讨提出如 下设计构想 二 基于 GPRS 移动地理信息系统的实现方法 1 网络构建 GPRS 网络环境下的移动地理信息系统应包括客户端和 服务器端两部分 服务器端主要负责数据库管理 数据服务 和复杂的空间处理与分析 客户端主要负责简单数据的显示 查询 在具体设计中可构建为 集中处理模式 服务器型处 理模式 协作型处理模式或客户型处理模式四种类型中的 一种 应用服务中 两端所应具有的最基本软件应为操作系 统 两端的硬件平台和操作系统在设计时可以相同 也可以 不同 但是为了支持同一地理信息系统的应用 两端必须具 有同样的通讯协议 同时为了有效地降低数据的通讯量 可 以在客户端与 GPRS 服务器之间增加应用服务器完成数据处 理逻辑后 再将结果传给客户端 即设计为三层客户机 服务 器结构 2 空间数据的存储与组织方法 空间数据存储模型可分为文件型 数据库型和混合型 一般数据库型和混合型比较适合网络地理信息系统应用 但随着关系数据库技术和客户 服务器技术的发展 利用关 系数据库技术存储空间数据已开始占主导地位 特别是数据 完整性 并发控制 安全恢复机制等方面所具有的独特优 势 使我们不得不考虑在构建移动网络地理信息系统的空间 数据时应选用关系数据库来存储 3 GIS 软件的开发与使用 由于 GPRS 可以方便的实现与 Internet 的互联 而且众 所周知 Internet 技术的强大生命力 因此 WebGIS 开发将成 为未来移动网络地理信息系统开发的重点 Java 应该是开 发 WebGIS 的一个很好工具 因为 java 可以解决系统应用跨 平台问题 它开发的软件可以应用于 Windows Macintosh Unix 等不同的操作系统 具有较强的 网络服务功能 同时 Java 提供面向对象和多线程程序设计 的特性 单个的 GIS Applet 程序还可以嵌入 Web 页面中 使 Web 页面成为交互式的 9 13 另外各种组件技术将在开发 WebGIS 中发挥越来越大的作用 它们将使 GIS 软件的可配置 性 可扩展性及开放性更强 使用更灵活 二次开发更方便 三 建设与开发移动地理信息系统应注意的重点问题 在移动环境中 一个移动终端可能会漫游到任何地方 而这些地方是不可预知的 这种平台的移动性可能会导致系 统访问的变化和资源的移动性 这就要求在构建移动地理信 息系统时要充分考虑如何利用 GPRS 的网络互联性 实现在 任何地点 任何时间能与移动终端互联 2 嵌入式开发 移 动终端应使用嵌入式处理器 嵌入式处理器的应用软件开发 要求程序的简洁与高效 便于固化在存储芯片或单片机中 3 开放性 移动地理信息系统的开放性重要标志在于系统资 源 功能的共享 通过数据文件转换或通过数据动态交换 DDN 实现系统资源共享 以及通过动态连接库 DLL 实现系 统功能交换局限性很大 主要包括通 Internet Intranet 构建全球性 内部开放式网络 不同来源 不同分辨率 存 放在不同地点空间数据的共享 对系统的开放性提出了更高 的要求 四 关键的技术及实例讨论 1 移动数据库建设 移动数据库是当前国际数据库界的一个新的研究方向 移动数据库是指移动环境中的分布式数据库 是分布式数据 库的延伸和发展 基于 GPRS 的移动地理信息数据库建设将 主要涉及 1 移动数据库复制 缓存技术 它是解决移动数 据库断接性的关键技术 最有代表性的是两级复制 CODA 系 统及缓存失效广播技术 2 移动查询与移动事物处理 其 主要问题是移动事物处理中的过区切换及数据一致性问题 3 移动数据库的安全技术 由于移动信息的处理中的不安 全因素很多 但是在实际工作中很多领域的信息又急须加密 因 此移动网络中数据的安全性要求越来越高 目前应用较为 广泛的是个人身份认证 数据库加密以及身份保护等 2 智能代理 移动智能代理是一个具有问题求解机制的计算单元 GIS 移动智能代理有助于解决位置定位 事物处理等 智能 代理在基于 GPRS 的移动地理信息系统中的未来发展趋势是 结合计算机网络和通信的智能代理实现跨区域 跨平台的 数据交换与共享 真正实现 GIS 数据的互操作性 3 数据发掘 Data Mining 由于地理信息空间数据库的不断扩大 如何从激增的数 据背后发现更多的信息 从空间数据库中自动发现知识 用 来支持事物处理 遥感解译自动化和 GIS 空间分析的智能化 数据发掘技术作为实现这一想法的核心技术正在受到人们 的普遍重视 数据挖掘技术未来将实现多学科综合 这其中 可能包含机器学习 模式识别 统计学 智能数据库 知 识获取 数据可视化 高性能计算 专家系统等多个领域 数据挖掘将应用在信息管理 过程控制 科学研究 决策 支持 4 移动计算 移动计算是指 利用移动终端通过无线通信网络与远程 服务器交换数据的分布计算称为移动计算 Mobile Computering 如何更好地利用 GPRS 无线蜂窝数字通信网络 实现移动计算的物理网 将是未来的一个研究重点 5 应用实例 在这一部分 我们将列出一些使用手机 GR47 模块的应用实例以供参考 第 一个例子显示了使用 AT 命令建立一个 TCP 会话的步骤 第二个则是嵌入式应用 的范例 使用使用 ATAT 命令接入命令接入 GPRSGPRS 网网 GR47 提供一系列 AT 命令来完成 TCP IP 协议的功能 以简化应用集成的流 程 相关的命令可以让应用设计者建立和取消 UDP 和 TCP 协议 控制 GPRS PDP context 的建立 传送数据 检查 IP 的状态信息等 启动 TCP 会话功能的步骤如下所示 1 at cgdcont 1 IP CMNET write PDP context information connect to China Mobile GPRS network 2 at e2ipa 1 1 active IP session using stored PDP context 3 at e2ipi 0 return currently assigned IP address 4 at e2ipo 1 166 111 8 238 23 initiate a TCP connection to the module 5 at e2ipc close a currently opened IP connection 当模块处于数据传输状态中时 需要激活 DTR 来转换回在线命令模式 ATO 则被用于再次转换回数据模式 嵌入式应用接入嵌入式应用接入 GPRSGPRS 网网 以下描述示范怎样激活 PDP 文本 开始 TCP 对话以及接收数据 这只是整 个程序的一部分 不能单独运行 Reset the IP error flag by reading it gtf APPS IP ERROR TRIGGER Err pdpa 1 1 prtf n PDP activate result d n Err if Err 0 Val ipi 0 prtf IP Address x Val else prtf n PDP activation failed n return Err ipo 1 if Err 0 prtf n TCP Socket open failed n else prtf n TCP Socket Opened n Err tcpc SckNum Port Address if Err 0 Err TCP CONNECTING Err TCP CONNECTED while Complete Receive some data if gtf APPS IP DATA RECVD prtf n IP DATA RECVD len RXTX SIZE Err tcpr SckNum RxTxBuf if Err 0 prtf n Error in TCP Receive d n n Err else if gtb APPS IP TCPSTATUS BYTE TCP CONNECTING prtf n Delaying while TCP Connect occurs n n else prtf n Received d bytes of data n n len Err ipc SckNum if Err 0 prtf n Socket close failed n Err pdpa 0 1 prtf n PDP deactivate result d n Err 五 结束语 由于移动通信 GPRS 业务的迅速发展 以及它可以方便 的实现与 Internet 的互联 传输与处理集声音 文字 图 形 图象的为一体数据 移动地理信息系统 GIS 与 GPRS 业 务的相互整合 必将使移动 GIS 的未来发展跨上一个新的 台阶 在本人的工作中应用基于 GSM GPRS 的 TCP IP 协议 为很多应用提供了更高级的解决方案 它具有无线通信的 灵活性和移动性 TCP IP 协议提供对因特网 永远在线 的通信方式 以及相对于 SMS CSD 等更为经济的解决方案 移动手机 GSM 模块 支持 TCP IP 协议及嵌入式应用 是很 完善的无线通信解决方案之一 参考参考文献文献 1 ETSI GSM 03 60 Digital cellular telecommuncations system Phase2 General Packet Radio Service GPRS M Servi