移动地理信息系统GIS关键技术

1、移动地理信息系统GIS关键技术应用引言地理信息系统（GIS）是一门综合性的技术，它涉及到地理学、测绘学、计算机科学与 技术等学科。它的概念和基础是地理和测绘，技术支撑是计算机技术，应用领域是地理、规划与管理等许多行业和部门。自从 20世纪60年代以来，GIS已被各行业所应用。特别是近 20年来，伴随计算机技术的迅速发展，GIS取得一次一次重大进步，如空间数据的管理、网络GIS 三维 GIS等技术。在这些应用过程中，数据的实时更新至关重要。野外数据的传统采集和编辑一直是耗时 并且容易出错的工作，需要依赖于纸制地图或传统测量手段，野外数据编辑是通过绘制草图，并做标示来实现。这些野外编辑的数据还要回

2、到办公室通过被手工输入和编译才能进入GIS数据库。这种作业模式导致GIS数据不能经常更新，且精度很难保证，给GIS分析和决策结果带来极大的不可靠性。当突发事件发生时，如何在最快的时间内做出响应，进行实时的救援应急，并实时掌握现场情况，都需要移动GISo因此，随着移动互联网的飞速发展和不断进步，人们对地理空间信息的4A （anytime ,anywhere , anybody , anything ） 服务的需求日益显现。1.移动GIS的概念与特点移动GIS是一种应用服务系统，其定义有狭义与广义之分。狭义的移动GIS是指运行于移动终端（如PDA）并具有桌面 GIS功能的GIS,它不存在与服务器的

3、交互，是一种离线运 行模式。广义的移动 GIS是一种集成系统，是 GIS GNSS（卫星导航定位系统）、移动通信、 互联网服务、多媒体技术等的集成。移动GIS具有以下特点：1）移动性：运行于各种移动终端上，与服务端可通过无线通信进行交互实时获取空间 数据，也可以脱离服务器与传输介质的约束独立运行，具有移动性。2）动态（实时）性：作为一种应用服务系统，应能及时地响应用户的请求，能处理用 户环境中随时间变化的因素的实时影响，如交通流量对车辆运行时间的影响，能提供实时的交通流量影响下的最优道路选择等。3）对位置信息的依赖性：在移动GIS中，系统所提供的服务与用户的当前位置是紧密相关的，比如 我在哪儿

4、"我附近是什么"我怎么才能到达目的地”所以需要集成各种定位技 术，用于实时确定用户的当前位置和相关信息。4）移动终端的多样性：移动GIS的表达呈现于移动终端上，移动终端有手机、掌上电脑、车载终端等，这些设备的生产厂商不是惟一的，他们采用的技术也不是统一的，这就必 然造成移动终端的多样性。移动GIS包括如下技术的综合：移动硬件设备和野外个人电脑、全球定位系统（ GNSS、地理信息系统软件（GIS）、 可以接入到网络 GIS的无线通讯设备。移动终端设备及 GIS应用软件是移动 GIS的必备要素，它的最终目标是 实现随时（anytime） 随地（anywhere）为所有的人（an

5、ybody）和事（anything ）提供实时服务（4A服务）”，把 复杂的地理信息变成能够充分利用和享受的信息。2 .移动GIS关键技术移动终端移动GIS终端设备必须便携、低耗，适合于户外应用。并且可以用来快速、精确定位和 地理识别。由于需求的多样性， 产生了设备的多样性，这些设备包括便携电脑、个人数字助 理（PDA）、智能手机、GNSS收机等。在移动 GIS/办公中，位置信息是基础。研制便携 性好、重量轻、野外防护功能强、定位功能强大的GNSS接收机，是移动终端的关键技术。移动终端兼容具备卫星导航定位、加载行业应用软件、通讯和数据传输等基本功能。1）卫星导航定位系统GNSS定位技术已应用在

6、各行业应用，休闲车载导航终端，高精度测量，国民经济各行 业数据采集等。全球各国家地区开始建立CORS （连续运行参考站）以及区域增强系统（ SBAS）,利用差分技术，精度可以达到亚米乃至厘米级。不同厂家对芯片的研发与处理技术不同，会造成性能的不同。 如GNSS与通讯的干扰性设计， 要求高；非专业厂家天线设计不好， 会导致与其它功能的冲突，造成性能的下降。利用内置GNSS在野外实时获得点位坐标。根据彳业需求，选择不同精度的GNSS接收机以及具备不同附属功能的接收终端。2）移动通信系统移动通信系统是连接用户终端和应用服务器的纽带，它将用户的需求无线传输给地理信息应用服务器，再将服务器的分析结果传输

7、给用户终端。其核心技术为无线接入技术，按目前广泛使用的技术可分为两类：一是基于蜂窝的接入技术，如GSM、CDMA、GPRS等；二是基于局域网的技术，如蓝牙（ Blue Tooth）、无线局域网（WIFI）技术。移动通信技术正 处在从2G向3G演进过程中，传输速度提高，网络容量增大，覆盖面拓宽，保密性加强， 使得海量的空间信息得以快捷、安全地无线传输。3）智能终端根据操作系统的不同，目前PDA （个人数字助理）的操作系统主要分为三类，WindowsMobile , Palm, Linux。其中 Windows Mobile是与个人电脑操作系统相似的人机界面，界面友好，可操作性强，能够安装行业软件

8、或者便于行业客户的开发，因此为大多数移动GIS终端选用。野外作业环境恶劣， 为保障野外正常作业， 移动终端需要具备较好的工业防护性（防尘防水IP45）,以及强光下清晰作业。4）拓展功能针对业务需要，对于通话、拍照、录音等功能可以进行扩展。移动地理信息系统 GIS关键技术应用2嵌入式软件2.1.1 软件结构及主要功能面向行业应用数据采集以及应急联动、移动办公，移动端软件系统应包括卫星导航定位功能、移动数据采集、移动GIS/办公以及数据传输功能。1、卫星导航定位描述卫星状态，辅助数据的采集，并对采集的数据以及已有数据进行导航。2、移动数据采集针对不同业务模式，数据采集功能有所侧重。如行业数据采集的

9、不定期更新（管线资源、电力杆塔、移动人手井、污染源信息等）以及遥感影像纠正GCP坐标的采集，主要确定基础位置信息以及简单属性；对于移动办公，还需进行多媒体数据的采集（图像、录音、视频 等），丰富 GIS的属性，作为办公的凭证。在地形复杂处，无法利用卫星定位系统获得点位坐标，可以利用外接设备的连接，辅助测量。同时在不同的行业应用中，可以连接各种不同的传感器，进行行业数据的采集。3、移动GIS/办公1）数据加载与输出由于移动终端，在性能远低于个人计算机，对图形的缩放、查询、分析等功能的效率都较低，此时需要设计适合于 PDA的高效数据结构。遥感影像的处理利用影像金字塔算法，不同级别显示不同的内容，

10、提高显示速度；矢量数据可以通过数据分割，在移动终端中快速显示与编辑。将已有数据（遥感影像、矢量以及其它历史数据）通过数据线下载到移动终端，在野外 进行数据的采集。通过叠加以及分析，将数据进行更新。2）数据编辑分为两类：已有点位坐标在野外进行属性的更新；保持原有属性，对坐标进行野外更新。3）空间分析与查询通过确定哪些地图要素与GIS的空间操作中，涉及缓冲分析就是在点、线、查询待调查数据，距离分析提供了在地图上丈量距离的功能, 其它要素相接触或相邻，确定地图要素间邻近或邻接的功能。在 到确定不同地理特征的空间接近度或临近度的操作就是建立缓冲区。面实体（或称缓冲目标）周围建立一定宽度范围的多边形。通

11、过缓冲区分析，可以辅助调查及 救灾工作的展开，对受影响区域做出响应的处理措施，建立警示来疏散人群以免事故的蔓延,预测灾害范围，及时防范以降低灾害扩大。4）数据传输分上传与下载。利用 GNSS采集数据后，现场工作人员通过 GPRSa数据传送到信息中 心的空间数据服务器上，同时服务器又可以将经过处理的有用数据传回移动GIS终端，以满足外出采集数据所必需的基本数据内容。2.1.2 开发平台软件系统采用 Embedded Visual C+域者Visual开发平台，基于 Windows开放组件与 用户终端机SDK （软件开发包，终端免费提供）二次开发，面向数据采集与移动办公需求， 设计业务模块，构建软

12、件功能。开发移动GIS与一般的GIS不同的是，移动GIS应用程序运行在资源紧缺的PDA设备，应尽量减少资源的消耗，提高效率。移动地理信息系统 GIS关键技术应用33 .移动GIS应用基于野外的工作在许多 GIS应用中非常常见，很多行业需要数据的不断更新， 以及对野 外采集的数据进行现场分析、判断。如自然资源调查和维护、自然资源地图绘制、矿藏探查、 事故报道和调查、野外巡视、野外火情绘图、财产损失评估等。4 ）实时信息的查询及快速及时救援、反馈首先根据GPS定位获得自己的位置，通过搜索地图数据库查询用户所需地点。用户可 以在一定的半径之内查询有关旅馆、银行等公用设施的信息。比如救援队伍在赶往救灾

13、现场的途中，可以通过无线通讯GSM/GPRS登入应急指挥中心服务器，立即获得灾害现场信息、实时交通信息、天气预报及灾害预测等信息，便于救援人员有更充裕的时间准备及研究救援 战术，同时也能取得应急指挥中心实时发布的事件信息、救援信息、指令信息、决策信息等，实时记录处置过程中的领导指示和各种反馈信息。5 ）方便的数据采集当外出采集数据的时候，由于没携带大的存储设备，而且所采集的空间数据又非常大， 此时，就可以通过移动 GIS把采集到的空间数据直接传到空间数据服务器上。同时，服务器 又可以经过处理将有用的数据再传到移动GIS的终端上，以满足外出采集数据所必需的基本数据内容。这样，就形成了由终端到服务器及由服务器到终端的数据采集模式，方便了外出数据采集。3）移动办公利用移动GIS的通信以及扩展功能的丰富性，可以在室外办公时，将发生事件向监