（控制理论与控制工程专业论文）车辆监控系统中web+gis服务的设计与实现.pdf

硕上论文 车辆脑控系统中w e bg i s 服务的设计与实现 摘要 作为监控系统重要组成部分的车辆监控系统已经得到广泛应用，而其传统的数据表 现形式却缺乏直观性和决策可视化。结合了i n t e m e t 和地理信息系统( g i s ) 优点的w e b g i s 能把地理位置和监控系统中的现场状态有机结合起来，使得数据表现直观性强，实 现了决策可视化。因此把w e bg i s 应用于车辆监控系统中是十分必要的。 论文首先根据项目对地理信息服务的需求设计了w e bg i s 的整体框架，将其划分 成三层结构：数据管理层、地理信息服务逻辑层和数据表现层，并对每层进行了研究分 析；运用专业g i s 软件对空间数据实施了裁剪与合并，并设计了x m l 数据实现了地图 图层的分层显示，有效解决了空间数据数量巨大，加载速度慢的问题；引入丌源空间数 据库来管理空间数据和属性数据，并把空间数据导入到空间数据库中，建立了空间索引， 解决了用文件管理空间数据和属性数据无法实现复杂空间查询和空间分析的问题；运用 a s p n e t a j a x 技术对开源地图引擎s h a r p m a p 进行了重新设计和封装，解决了原开源地 图引擎功能有限、封装性差的问题，更改了异步通信方式，提高了系统的实时性。 运用w e bs e r v i c e 技术、数据库连接技术、面向对象的设计思想，以前面所做的工 作为基础设计并实现了地理信息服务，并在车辆监控系统中取得了良好的应用效果。 关键词：车辆监控系统，g i s ，x m l ，a s p n e t a j a x ，空间数据库，地图引擎，开源 a b s t r a c t硕= | ：论文 a b s t r a c t a sa l li m p o r t a n tc o m p o n e n to fm o i t o r i n gs y s t e m ，v e h i c l em o n i t o r i n gs y s t e mh a sb e e n u s e d w i d e l y , b u t i t st r a d i t i o n a ld a t ap r e s e n t a t i o nm e t h o di sl a c ko fi n t u i t i v ea n d d e c i s i o n - m a k i n g v i s u a l i z a t i o n i n h e r i t e dt h e a d v a n t a g e s o fi n t e m e ta n d g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o ns y s t e m ( g i s ) ，w e bg i sc a nc o m b i n eg e o g r a p h i cl o c a t i o nw i t hf i e l ds t a t e si n m o n i t o r i n gs y s t e mt og i v eav e r ys t r o n gv i s u a li m p r e s s i o no ft h ed a t ap r e s e n t a t i o na n d r e a l i z ed e c i s i o n m a k i n gv i s u a l i z a t i o n s oi ti sv e r ye s s e n t i a lt oa p p l i c a t ew e bg i ss e r v i c e si n v e h i c l em o n i t o r i n gs y s t e m f i r s to fa l l ，c o n s i d e r i n gt h er e q u i r e m e n t so ft h eg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns e r v i c e si nt h i s d i s s e r t a t i o n t h ew h o l ea r c h i t e c t u r eo fw e bg i si sd e s i g n e da st h r e e - l a y e r e ds t r u c t u r e ：d a t a m a n a g e m e n tt i e r ，g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns e r v i c e sl o g i ct i e ra n dd a t ap r e s e n t a t i o n , a n d t h e ne a c ht i e ri ss t u d i e da n da n a l y z e dr e s p e c t i v e l y ；s p a t i a ld a t ai sc u ta n dm e r g e dw i t h p r o f e s s i o n a lg i ss o f t w a r e ，a n dx m l d a t ai sd e s i g n e dt oa c h i e v ed i s p l a yo fm a pl a y e r s ，s o l o a d i n gr a t ep r o b l e mb e c a u s eo fe n o r m o u sa m o u n to fs p a t i a ld a t ai s r e s o l v e de f f e c t i v e l y ； o p e n s o u r c es p a t i a ld a t a b a s ei si n t r o d u c e dt om a n a g es p a t i a ld a t aa n da t t r i b u t ed a t a , a n dt h e n s p a t i a ld a t ai si m p o r t e di n t os p a t i a ld a t a b a s e ，a tt h es a m et i m e ，s p a t i a li n d e xi se s t a b l i s h e dt o a c c e l e r a t et h es p e e do fd a t aq u e r y , a tf i n a l ，t h ep r o b l e mw h i c hc o m p l e xs p a t i a lq u e r ya n d s p a t i a la n a l y s i sc a nn o tb ea c h i e v e db yu s i n gf i l et om a n a g es p a t i a ld a t aa n d a t t r i b u t ed a t ai s r e s o l v e d ；o p e n s o u r c em a pe n g i n es h a r p m a pi sr e d e s i g n e da n dr e - p a c k a g e dw i t ha s p n e t a j a xt e c h n o l o g yt or e s o l v ep r o b l e m so fl i m i t e df u n c t i o n sa n dp o o re n c a p s u l a t i o no ft h e o r i g i n a lm a pe n g i n e ，t h ew a yo fa s y n c h r o n o u sc o m m u n i c a t i o ni sc h a n g e da n d t h es y s t e m s r e a l - t i m ei si m p r o v e d i nt h ee n d ，g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns e r v i c e sw h i c ha r ed e s i g n e da n da c h i e v e dw i t hw e b s e r v i c et e c h n o l o g y , d a t a b a s ec o n n e c t i o nt e c h n o l o g ya n do b j e c t o r i e n t e dd e s i g ni d e a s a c c o r d i n gt ow f i a ty o uh a v ed o n ea b o v eh a v eg a i n e dg o o dr e s u l t si nv e h i c l em o n i t o r i n g s y s t e m k e yw o r d ：v e h i c l em o n i t o r i n gs y s t e m , g i s ，x m l ，a s p n e ta j a x ，s p a t i a ld a t a b a s e ，m a p e n g i n e ，o p e n 。s o u r c e 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本 学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或 公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使 用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文 中作了明确的说明。 研究生签名： 丕垂堑：渊年7 月，日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或 上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并 授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密 论文，按保密的有关规定和程序处理。 文呵年- 7 月f 日 硕士论文 车辆监控系统中w e bg i s 服务的设计与实现 1 绪论 1 1 课题研究的背景及意义 目前监控系统已被广泛应用于社会的各个领域，几乎所有行业都不同程度地采用各 种测控、监控设备。监控系统已几乎渗透到每个国家的政治、经济活动的一切领域【l j 。 一般监控系统的体系结构如图1 1 1 所示。信息采集处理主要是对现场中的各种模拟或 数字量进行检测、采集和必要的预处理，并对上层下传的信息形成一定的处理输出；状 态分析是将下层上传的数据、监控过程中发出的指令和输入的数据进行分析、归纳、整 理、存储；决策调度是在状态数据的基础上，根据事先决定的控制策略形成控制输出【2 圳。 控对象 图1 1 1 监控系统体系结构图 现场中被控对象的地域分布可能十分广泛，并且多数情况下都与地理位置相关联， 同时传统的现场状态信息的表现形式枯燥无味，缺乏直观性，无法有效表达被控对象的 空间、属性和时间信息的动态变化及其演变趋势。而在空间分布和数据表现形式上地理 信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m 简称g i s ) 有着独特的优势，它是以采集、存 储、管理、处理分析和描述整个或部分地球表面与空间和地理分布相关数据的空间信息 系统 4 】。g i s 最初是解决地理问题的，随着科学技术的发展，它已渗入到与地理位置有 关的其他各个领域。因此监控系统可以根据自身的特点将现场状态与g i s 有机地结合起 来，按照用户的需求将各种现场状态信息准确真实、图文并茂地输出给用户，这样可以 更加直观地表现被控对象的空间位置、相关属性数据及其运动轨迹，提供与空间位置及 其拓扑关系相关的查询、分析及各种辅助决策功能，最终实现被控对象的有效调度与控 制【5 1 。 g i s 不仅包含空间特性，而且涵盖时间特性；它不仅能反映事物和现象的存在状态， 还能表达其发展变化过程及规律，提供历史分析与趋势分析的功能。因此将g i s 作为监 控系统的一个辅助应用，不仅可以优化监控系统，完善其功能，促进其发展，而且还能 】绪论硕上论文 把g i s 在监控系统中的成功应用经验推广到其他领域，服务于全社会。 1 2 国内外研究现状 g i s 是2 0 世纪6 0 年代中期在地理学、地图学、测量学和计算机科学等学科基础上 发展起来的 6 】，它最初用于解决地理问题。1 9 6 3 年加拿大测量学家r ft o m l i n s o n 首先 提出了地理信息系统这一术语，并建成世界上第一个g i s - - 力n 拿大地理信息系统c g i s ， 并用于自然资源的管理和规划。2 0 世纪8 0 年代以后，地理信息系统的应用领域迅速扩 大，从资源监控、调度到应急指挥，从商业服务区域划分到政治选举分区等，涉及到了 许多领域。2 0 世纪9 0 年代以后，国家级乃至全球性的地理信息系统已成为公众关注的 问题，例如地理信息系统已列入美国政府制定的“信息高速公路”计划；美国副总统戈 尔提出的“数字地球”战略也是以地理信息系统为基础的【7 】。 我国地理信息系统方面的工作自2 0 世纪8 0 年代开始。以1 9 8 0 年中国科学院遥感 应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室为标志。当前g i s 产业已成为i t 产业 中发展最快的产业之一。在市场需求的引导和政府的大力支持下，一批高等院校已设立 了一些与g i s 有关的专业与学科，一批专门从事g i s 开发的高新技术产业相继成立，一 批拥有自主知识产权和相当技术实力的g i s 软件企业，其技术实力已经和国际水平相当 接近 7 1 。 而w e bg i s 借助网络技术的快速发展，使得g i s 的应用更加广泛，也更加普遍。 1 3w e bg i s 相关技术发展状况 w e bg i s 是g i s 发展的重要方向，它的发展离不开g p s 技术、空间数据管理技术、 g i s 软件以及网络技术的发展。 用于获取物体的位置、速度和时间信息的g p s ( g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m 全球定 位系统) 是美国国防部从2 0 世纪7 0 年代开始研制的，历时2 0 年，耗资3 0 0 亿美元， 主要用于军事导航的定位。g p s 就是利用卫星发射无线电信号进行导航定位的卫星无线 电导航定位系统，具有全球性、全方位、全天候、高精度、快速实时的三维导航、定位、 测速和授时功能。现今，g p s 技术已广泛应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、 运载工具导航和管制、资源勘察等多学科领域。g p s 是目前技术上最成熟的一种卫星无 线电导航定位系统，它利用位于距地球2 万多公里的2 4 颗人造卫星不断地向地球发射 卫星定位信号，地球上的任何一个g p s 接收机，只要接收到四颗定位卫星发射的定位 信号，就可以解算出被测物体的运动状态。北斗卫星定位系统是由我国建立的区域导航 定位系统。该系统由三颗( 两颗工作卫星、一颗备用卫星) 北斗定位卫星、地面控制中 心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、二 十四小时的即时定位服务，定位精度可达数十纳秒( n s ) 的同步精度，其精度与g p s 相当。 2 硕， 二论文车辆监控系统中w e bg i s 服务的设计与实现 2 0 0 8 年北京奥运会期间，它将在交通、场馆安全的定位监控方面，和已有的g p s 卫星 定位系统一起，发挥“双保险”作用峭j 。 随着面向对象、组件技术、分布式计算技术以及网络技术和计算机存储技术的发展， 空间数据管理能力也不断发展，空间数据的管理技术大体经历了6 个阶段：人工管理阶 段、文件系统阶段、文件与数据库系统混合管理系统阶段、全关系型空间数据库管理系 统阶段、对象关系数据库管理系统阶段和面向对象的数据库系统阶段。其中后3 个阶段 开始于2 0 世纪7 0 年代之后，全关系型空间数据库管理系统不仅能管理结构化的属性数 据，而且能以二进制块的方式管理非结构化的图形数据，但是二进制块的读写效率要比 定长的属性字段的读写效率低的多。对象关系数据库管理系统扩展了关系数据库的功 能，从而使地理空间技术可以无缝地处理文件、时间序列数据、图像、视频和音频及其 他标准的和抽象的数据类型，效率要比二进制块的管理高得多。但是它仍然没有解决对 象的嵌套问题，空间数据结构也不能由用户任意定义，使用上仍然受到一定限制。而面 向对象数据库系统由于采用面向对象方法建立数据库管理系统，最适合于空问数据的表 达和管理，它不仅支持变长记录，而且支持对象的嵌套、信息的继承与聚集，并允许用 户自定义对象和对象的数据结构以及它的操作。由于面向对象数据库管理系统还不够成 熟，价格昂贵，目前还不太通用。相反基于对象关系的空间数据库管理系统将可能成为 空间数据管理的主流【9 】。本文应用的便是对象关系型空间数据库管理系统。 g i s 软件用于获取、管理、分析、建模和显示空间数据，并可实现复杂的规划和辅 助决策功能。几个重要的国外g i s 厂商争相发布各自的w e bg i s 商业产品，如m a p l n f o 公司的m a p x t r e m e 、i n t e r g r a h p 公司的g e m e d i aw e b m a p 、e s r i 的i n e m e tm a p s e r v e r ( i m s ) 、a u t o d e s k 公司的m a p g u i d e 等等。另外，国内w 曲g i s 软件技术及产品 也取得了长足的进步。国家遥感应用工程技术研究中心网络与运行工程部独立开发的 g e o b e a n s 、北京超图地理信息技术有限公司的s u p e r m a p l s 、武汉吉奥信息工程技术有 限公司的g e o s u r f 等都是不错的w e bg i s 产品【l 。开源w e bg i s 产品虽然不如商业w e b g i s 产品成熟，但也取得了长足进步。比较成熟的产品有s h a r p m a p 、m a p s e r v e r 、 m a p g u i d e 、g e o s e r v e r 等。 开源软件在本文的研究中起到了关键作用，所谓“开源软件 是指软件的源代码通 常免费提供给软件使用者，允许在一定的条件下再发布、修改和添加。开源软件常常是 由使用这个软件的用户社区共同开发，适合于需要定制，并且有技术开发、维护、更新 等技术能力或技术力量的用户】。本文用到的开源软件有对象关系型数据库及其扩展 p o s t g r e s q l 和p o s t g i s ，地图引擎s h a r p m a p ，空间数据库操作开源项目n p g s q l 以及 p o s t g i s 开源接口。 电子地图是w e bg i s 的一种外在表现形式之一，m a p b a r 、g o o g l em a p s 、b a i d um a p s 等大众化的、免费的在线电子地图服务越来越贴近人们的生活，而且f 在改变着人们的 i 绪论硕j 二论文 生活。尤其是g o o g l em a pa p i 这个免费的地图应用程序接口为广大的群体以及个人用 户提供了强大的地图开发工具，它的a p i 非常丰富，使用起来也非常方便，只要直接调 用功能接口就能方便开发自己的地图。一份来自i r e s e a r c h 艾瑞市场咨询发布的( ( 2 0 0 6 中国在线地图服务研究报告数据显示，我国在线地图服务行业正随着互联网的应用和 普及快速增长。2 0 0 5 年中国地图信息服务市场规模约为0 5 亿元，到2 0 0 8 年，市场规 模会突破5 亿元，而到2 0 1 0 年则将高达1 5 亿元。w e bg i s 的发展要服务最先，提供个 性化服务，让用户在线查图成为日常生活必走的程序。中国有全球最庞大的网民群，有 全球最多的手机用户，而这些硬件未来都可能成为在线地图随时展现的终端设备。我们 相信，w e bg i s 将是继短信、手机铃声以后最贴近用户的移动通信服务之一u 2 1 。 1 4 本文的主要内容及安排 车辆监控系统是监控系统的重要组成部分，它是集g p s 、g i s 和现代通信技术于一 体的高科技系统。本文正是以车辆监控系统为工程项目背景，对其中的w e bg i s 子系统 进行了整体框架设计。针对空间数据量大、加载速度慢的问题，研究了空间数据的裁剪 与合并，并通过设计x m l 数据实现了地图图层的分层显示；针对用文件管理空间数据 和属性数据无法实现复杂空间查询和空间分析的问题，引入了开源空间数据库来管理空 间数据和属性数据；针对开源地图引擎s h a r p m a p 自身的不足，运用a s p n e t a j a x 技术 对开源地图引擎s h a r p m a p 进行了重新设计和封装；运用w 曲s e r v i c e 技术、数据库连接 技术以及面向对象的设计思想设计并实现了地理信息服务，并在实际应用中取得了良好 的效果。论文安排如下： 第一章：概述了监控系统的体系结构，指出了监控系统中现场状态传统表现方法的 局限性并提出了研究w e bg i s 的重要意义。简要回顾了g i s 的发展历史，并论述了w e b g i s 相关技术发展状况。 第二章：介绍了车辆监控系统的总体结构及其各部分的功能，并简述了三种请求响 应流程。设计了w e bg i s 服务器的三层结构，并分别对各个层构成模块的功能及其涉及 到的技术进行了论述。 ， 第三章：针对空间数据量大、加载速度慢以及对空间数据格式的要求，利用专业 g i s 软件进行了空间数据格式转换以及空间数据的裁剪与合并，设计了x m l 数据来实 现地图图层的分层显示。针对文件系统无法实现复杂的空间查询和空间分析，通过综合 分析各种类型的数据库，引入了开源空间数据库来管理空间数据和属性数据，利用丌源 软件将空间数据和属性数据导进了空间数据库。 第四章：针对各种地理信息系统软件的特点，根据工程与开发条件的实际情况选择 了开源地图引擎s h a r p m a p 作为车辆监控系统地理信息服务的开发软件。针对开源地图 引擎s h a r p m a p 自身的缺陷，运用a s p n e ta j a x 技术重新设计和封装了地图引擎 4 硕士论文车辆船控系统中w e bg i s 服务的设计与实现 s h a r p m a p 。 第五章：针对x m l 数据的解析，设计了面向对象的x m l 数据解析方法。针对空 间数据库的连接，选择了开源数据库连接软件。针对地理信息服务应用范围的局限性， 提出了利用w e bs e r v i c e 技术来实现跨平台、跨语言、跨操作系统的地理信息服务。针 对地理信息服务实时性的要求，概述了本文为提高系统的实时性而采取的8 种方案。 第六章：总结了本文所做的主要工作和取得的成果，并提出了若干需要研究和解决 的问题。 2 车辆监控系统中w e bg i s 服务器的结构设计 硕上论文 2 车辆监控系统中w e bg i s 服务器的结构设计 随着i n t e r n e t 的发展，利用网站来实现车辆监控系统的监视界面的方式越来越受到 青睐。这种方式部署简单，维护方便，而且地理信息服务与车辆监控系统的融合易于实 现。本章将主要介绍车辆监控系统的总体结构以及几种请求响应的信息流程和w e bg i s 服务器的层次结构。 2 1 车辆监控系统的总体结构 车辆监控系统主要由车载终端、通信网络和监控中心组成。车载终端用于将获取的 车辆实时g p s 信息、各种状态信息通过通信网络传输到监控中心，同时，车载终端也 可以处理来自监控中心的数据。通信网络主要包括g p r s 和i n t e m e t ，它是车载模块与 监控中心的连接通道，也是监控中心与客户端的通信链路。监控中心由转发中心、数据 库和网站三个部分组成，它一方面接收来自车载终端的上传信息，另一方面还要响应客 户端的请求，接收的数据按照不同的要求做出不同的处理，要么回复确认信息，要么存 入数据库，要么返回数据给客户端，同时，监控中心也可以向车载终端主动发送控制命 令等信息。 如图2 1 1 所示监控中心包括两个服务器：监控中心主服务器和w e bg i s 服务器， 其中w 曲g i s 服务器主要用于响应地图的请求包括电子地图和g o o g l e 卫星地图。因此 客户端的请求可分为三种情况：非地图数据的请求，电子地图的请求和g o o g l e 卫星地 图的请求，服务器的响应也就相应分为三种情况。 1 ) 非地图数据的请求。( 1 ) 客户端发出请求( 2 ) 监控中心主服务器响应请求从数据库 或内存中取得数据，经过相应处理后以网页的形式返回给客户端。 2 ) 电子地图的请求。( 1 ) 客户端发出请求( 2 ) 监控中心主服务器响应请求，返回w 曲 g i s 服务器中电子地图的请求网址( 3 ) 客户端收到服务器返回的数据后，向w e bg i s 服务 器请求电子地图( 4 ) w e bg i s 服务器响应请求，首先向主服务器请求实时数据或者向主数 据库请求相关数据( 5 ) 主服务器或者主数据库返回相应数据( 6 ) w e bg i s 服务器处理接收 到的数据并连同地图数据一起返回给客户端。 3 ) g o o g l e 卫星地图的请求。( 1 ) 客户端发出请求( 2 ) 监控中心主服务器响应请求，返 回w 曲g i s 服务器中g o o g l e 卫星地图的请求网址( 3 ) 客户端收到服务器返回的数据后， 向w 曲g i s 服务器请求g o o g l e 卫星地图( 4 ) w e bg i s 服务器响应请求，首先向主服务器 请求实时数据或者向主数据库请求相关数据( 5 ) 主服务器或者主数据库返回相应数据 ( 6 ) w e bg i s 服务器处理接收到的数据并把结果连同g o o g l e 地图的请求串返回给客户端 ( 7 ) 客户端接收到数据后向g o o g l e 地图服务器发出请求( 8 ) g o o g l e 地图服务器响应请求返 6 硕j ：论文 车辆 临挖系统中w e bg i s 服务的设计与实现 回g o o g l e 卫星地图到客户端。 图2 1 1 车辆监控系统请求响应信息流图 2 2w 曲g i s 服务器的层次结构 车辆监控系统中，车辆的部分数据尤其是g p s 数据与地区和空间分布紧密相关， 如果用传统方法处理和表现，缺乏直观性和决策可视化。而在地区和空间分布方面g i s 具有独特的优势，利用g i s 可以把地理位置和相关属性有机地结合起来，根据用户的需 要将空间信息及其属性信息准确真实、图文并茂地展现在用户面前，并可以借助其独有 的空间分析功能和可视化表达功能，进行有效的资源调度和资产管理以及各种辅助决 策。 w e bg i s 是g i s 与i n t e m e t 结合的产物，它在车辆监控系统中的主要功能是提供地 理信息服务以及基于位置的空间查询。比如：显示当前车辆、显示所有车辆、显示车辆轨 迹、统计在线车辆个数、显示车辆方位等等。用户可以通过浏览器向服务器发送自己需 要的地理信息服务请求，当w e b 服务器接收到请求之后响应该请求，便把请求以及相 关参数传送到相应的网页请求处理模块。然后此模块调用对应的地理信息服务，并把结 果传送给w e b 服务器，最后由w e b 服务器把数据传送回浏览器。 w e bg i s 服务器的架构如图2 2 1 所示，它主要包括三个层次【1 3 】： 1 ) 数据管理层； 2 车辆监控系统中w e bg i s 服务器的结构设计 硕二卜论文 2 ) 地理信息服务逻辑层； 3 ) 数据表现层。 数据表现层 藉誊匹巫堕匝三习 信息 ll 警回e 圃警( 竺竺竺竺兰) 型( 竺兰竺兰兰) 数据管理层 图2 2 1w e bg i s 服务器架构图 三层之间是通过i n t e r n e t 和i n t r a n e t 进行通信的。数据表现层主要通过i n t e r n e t 与地 理信息服务逻辑层传输数据；地理信息服务逻辑层与数据管理层主要是通过i n t r a n e t 进 行交互。下面将对三个层进行详细说明。 2 2 1 数据管理层 w e bg i s 服务器的数据来源主要有四部分： 1 ) 实时数据； 2 ) 车辆相关数据； 3 ) x 1 l 数据； 4 ) 空间数据。 实时数据 实时数据来自于转发中心，它存在于内存中而非数据库中。根据心跳时问，转发中 心所在主机的内存中存储有在线车辆的信息，其中包括车辆的经纬度信息，车载模块上 传的时间信息。当有相关地理信息服务请求时，地理信息服务功能模块通过s o c k e t 向转 发中心发送请求，转发中心接收到请求后把最新的对应车辆的经纬度和信息上传的时间 通过s o c k e t 发送给地理信息服务模块，这些数据经过处理后可显示在地图上。 车辆相关数据 、 车辆相关数据来自数据库。数据库是用来存储车辆相关数据以及车辆管理、售后服 务等信息的，它在车辆监控系统中，不仅仅是一个历史数据的存储仓库，同时也是数据 传递转移的中转站。当有地理信息服务请求时，地理信息服务功能模块把手机号码等信 息当作参数传递给强类型数据集，通过强类型数据集对数据库进行操作，把获取的车辆 r 硕士论文车辆临控系统中w e bg i s 服务的设计与实现 编号等信息以属性的形式提供给地理信息服务模块，这些数据经过处理后可显示在地图 上。 x m l 数据 x m l 数据以x m l 文件的形式存储在w e bg i s 服务器应用程序的文件夹中。x m l 是e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e 的缩写。扩展标记语言x m l 是一种数据存储语言，使用 一系列简单的标记描述数据，而这些标记可以用简易的方式建立，并且掌握和使用极其 容易。x m l 的简单使其易于在任何应用程序中读写数据，这使x m l 很快成为数据交 换的公共语言。 x m l 数据主要是用来存储空间数据的存储信息以及空间数据的渲染和属性信息， 其中包括：图层的区域、表名、字段名、填充色、有无轮廓线、轮廓线的颜色、图层最 大图宽、图层最小图宽等。 空间数据 空间数据存储在空间数据库中。本w e bg i s 服务器总共包括1 6 0 多张空间数据表， 每张表都有一个字段是用来表示空间数据的，空间数据以十六进制的形式存储在表中。 空间数据不仅可以存储在空间数据库中，也可以以文件的形式存在。很显然空间数 据库拥有更强大的空间数据管理能力，更擅长空间查询与分析。1 当空间数据比较庞大， 需求功能较复杂时，选择空间数据库比较合适；而当空间数据量相对较少，功能要求比 较单一时，选择文件存储的形式比较合适，因为这样可以避免数据库的连接等操作，响 应速度较快，易于管理。 2 2 2 地理信息服务逻辑层 地理信息服务逻辑层是整个w e bg i s 系统的核心，它接收来自客户端的地理信息服 务请求，这些请求包括显示当前车辆、显示所有车辆、画出一段时间内某一车辆的历史 轨迹、显示车辆个数的请求以及当前车辆定位信息等等，在接收到请求之后，它便调用 相关功能模块包括地图模块、x m l 解析模块以及数据库连接模块等，一方面生成地图， 另一方面生成车辆相关信息，最后把响应返回给客户端。 总的来说，地理信息服务逻辑层就是用来生成地图以及车辆相关信息的。它包含以 下几个功能模块： ( 1 ) 地理信息服务功能模块； ( 2 ) 数据库连接模块； ( 3 ) x m l 解析模块； ( 4 ) 地图模块： ( 5 ) w 曲s e r v i c e 服务模块。 地理信息服务功能模块 9 2 车辆l l 【控系统中w e bg i s 服务器的结构设计硕士论文 此模块是用一个类封装而成，类的每一个方法实现不同的功能。 地理信息服务功能模块是其它模块的入口，在此模块中实现了w e bg i s 服务器向外 界提供的各种功能，它们分别是： 1 ) 显示当前车辆相关信息。此功能主要是在地图上以图标的形式显示出发送请求 的车辆的实际位置和车辆编号以及车辆信息的上传时间等信息。r 2 ) 显示所有车辆相关信息。顾名思义，就是在地图上以图标的形式显示出所有在 线车辆的实际位置和车辆编号以及车辆信息的上传时间等信息。 3 ) 画历史轨迹。此功能主要是根据卡号、起始时间和结束时间在地图上画出该车 辆的行驶轨迹并包含车辆编号以及车辆信息的上传时间等信息。 4 ) 获取车辆轨迹中心点。此功能就是确保画车辆历史轨迹时，所有轨迹点在第一 次显示时都是可见的。 5 ) 获取车辆总数。此功能意在获得在线车辆的总个数。 6 ) 获取方位信息。此功能意在获得当前车辆的具体方位。比如此车辆距江苏省南 京市玄武区西南4 8 公里孝陵卫5 0 0 米范围内。 数据库连接模块 此模块包括三部分： 1 ) a d o n e t ； 2 ) p o s t g i s 数据源； 3 ) n p g s q l ； a d o n e t a d o n e t 是基于n e t 的应用程序的数据访问模型。可以使用它来访问关系数据 库系统( 如s q ls e r v e r2 0 0 5 、o r a c l e ) 和其他许多具有o l ed b 或o d b c 提供程序 的数据源。在某种程度上，a d o n e t 代表a d o 技术的最新进展。不过，a d o n e t 引 入了一些重大变化和革新，旨在解决w e b 应用程序的松耦合特性以及在本质上互不关 联的特性 m 。如图2 2 2 1 为几种数据库连接关系图。 l o 硕：i 二论文车辆监控系统中w e b g i s 服务的设计与实现 托管客户端匝亘固匝亘固 n e t 托管客户端 a d o a d o n e t p o s t g l s 数据源 o l ed b n e to r a c l e n e ts q ls e r v e r n e to d b c n e ti 、， 数据提供程序l 数据提供程序i 数据提供程序l 数据提供程序ln p 9 8 q 1 o r a c l e 调用接口 圆 s q ls e r v e r o r a c l e o l ed b 提供程序 o d b c ( m s d a s q l ) l o d b c 驱动程 n 勺o l ed b 提供程序i 序管理器 e t m i 嚆c r o s o 阻f t jl 篓瓣l c s 瓷黧序l m sa c c e s s o r a 畿c l e f t 勺ls s q l o l e s q l o l e d b ) f l 勺o l e e t o l e d b 1o r a ) 的l (1 。一4 口。善lm 3f 、 4 o d b 提供程序ld b 提供程序l lo d b cl p o s t g r e s q l 圆圈-圆圆b a c c e s so r a c l e s q l s e r v e ra c c e s so r a c l es q ls e r v e r 图2 2 2 1 数据厍连接关系图 p o s t g i s 数据源和n p g s q l 就像使用a d o n e t 去操作s q ls e r v e r 2 0 0 5 一样，我们使用开源项目n p g s q l 来操 作空间数据库；而p o s t g l s 数据源则是地图引擎获取空间数据的关键部分。 x m l 解析模块 该模块主要是针对x m l 数据的，它的功能在于把x m l 文件中存储的图层数据提 取出来放在集合中，并以类的属性和方法表现出来。地图模块只需调用该类的方法获取 放有图层的集合，然后遍历集合加载图层就能实现地图的生成。这样做的优点在于数据 使用比较灵活，数据从整个程序的应用过程中被抽象出来，可以与各个具体行为相结合 构成相对独立的功能，数据的变动与应用程序结构的变化关系不大，实现了程序结构的 松耦合。 地图模块 地图模块的主要功能是生成地图，它的核心是地图引擎。所谓地图引擎就是能够获 取空间数据以及其他数据，并能够对地图的样式加以修饰，最终以图的形式把数据描述 出来的系统。它是用c 编写的开源程序，每一种功能都封装在不同的类中，这些类是 生成地图的基石。此模块以地图引擎为基础，通过数据库连接模块获取空间数据，再加 上x m l 数据对地图图层的属性描述，就能生成你期望的地图了。 w 曲s e r v i c e 服务模块。 l l 2 车辆监控系统中w e bg i s 服务器的结构没计 硕士论文 该模块实现的功能包括距离的测量、距离判断、车辆方位测量以及最近地物点等空 间位置查询，与地理信息服务功能模块中测量类的功能相同，最大的区别在于w e b s e r v i c e 本身。它的主要优点在于能够跨平台、跨语言、跨操作系统，使用通用的数据交 互协议来实现分布式的数据处理。利用w e bs e r v i c e 可以单独发布的优势，该模块的功 能不仅可供本课题的背景项目车辆监控系统使用，也可以供其它监控系统调用。 2 2 3 数据表现层 数据表现层是用来向用户展示地理信息服务的。它直接表现了整个w e bg i s 服务 器的功能，是用户与w e bg i s 服务器进行交互的窗口。与用户交互的是否友好是地理 信息服务成功的关键所在。 本节主要阐述三部分内容： 1 ) 表现层的富客户端技术； 2 ) 表现层的丌发平台a s p n e t ； 3 ) 脚本语言j a v a s c r i p t 。 富客户端 ， 该层包括胖客户端的c s 结构，瘦客户端的b s 结构，以及富客户端技术。 c s 结构的展示方式就是传统的c l i e n t s e r v e r ( 客户端朋艮务器) 结构，通过将任务合 理分配到c l i e n t 端和s e r v e r 端，降低了系统的通讯开销，能充分利用两端硬件环境的优 势，使客户端承担了相对较多的任务量，有利于减轻服务器的负担。但是c s 架构的劣 势是高昂的维护成本、投资大并且客户端的负荷较重。 b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 结构即浏览器和服务器结构。它是随着i n t e m e t 技术的兴起， 对c s 结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户的工作界面是浏览器，极 少部分事务逻辑在前端( b r o w s e r ) 实现，主要事务逻辑在服务器端( s e r v 叫实现。这样就 大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总 体成本。但是当客户端请求数量较多时，客户端的资源不能充分利用，而服务器端负荷 较重，一旦发生服务器“崩溃”等问题，后果不堪设想。 富客户端技术的出现缓解了以上两种结构的缺陷。所谓富客户端的“富”是指客户 端的交互模型，要有多样化的输入方式和符合直觉的及时反馈手段。说简单点儿，一个 “富 的应用使用起来应该像使用桌面应用一样，既拥有桌面应用的交互性又具备传统 w e b 应用部署的灵活性【l 引。 开发平台a s e n e t 1 6 1 系统使用了a s p n e t 作为服务器端的开发平台，之所以使用a s p n e t 是因为它有 下列优势： ( 1 ) 执行效率的大幅度提升。 a s p n e t 是把基于通用语言的程序在服务器上运行。不像以前的a s p 即时解释程序， 1 2 硕士论文 车辆 | 在控系统中w e bg i s 服务的设计与实现 a s p n e t 是将程序在服务器端首次运行时进行编译，这样的执行效果，当然比逐条解 释的效率高很多。 ( 2 ) 强大性和适应性。 因为a s p n e t 是基于通用语言的编译运行程序，所以它具有强大的适应性，通用 语言的基本库、消息机制、数据库接口的处理都能无缝的整合到a s p n e t 的w e b 应用 中。a s e n e t 同时也是语言独立化的( 1 a n g u a g e i n d e p e n d e n t ) ，所以你可以选择一种最适 合你的语言来编写程序，或者你把你的程序用很多种语言来写，现在已经支持的有c ：j i ， v b ，d e l p h i 等。将来，这样的多种程序语言协同工作的能力将保护你现在的基于c o m + 开发的程序，能够完整的移植到a s p n e t 。 ( 3 ) 高效的管理性。 a s p n e t 使用一种以字母为基础，分级的配置系统，使用户的服务环境和应用程 序的设置更加简单。因为配置信息都保存在简单文本中，新的配置有可能不需要重新启 动本地的管理工具就可以实现。这种被称为零本地管理的观念使a s p n e t 的基于应用 的丌发更加具体和快捷。 ( 4 ) 多处理器环境的可靠性。 a s p n e t 己经被刻意的设计成为一种可以用于多处理器的开发工具，它在多处理 器的环境下用特殊的无缝连接技术，将大大的提高运行速度，即使你现在的a s p n e t 应用软件是为一个处理器开发的，将来用多处理器的时候不需要任何的改变就能提高它 们的效能，但现在的a s p 却做不到这点。 ( 5 ) 自定义和可扩展性。 a s r n e t 设计时考虑了让网站开发人员可以在自己的代码中定义“p l u g - i n ”的模块。 这与原来的包含关系不同，a s r n e t 可以加入自己定义的任何组件。网站程序的开发 从来没有这样简单过。 脚本语言j a v a s c r i p t t 1 j a v a s c r i p t 是一种基于对象和事件驱动并具有安全性能的脚本语言，有了j a v a s c r i p