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随着GIS的快速发展和不断推广应用,GIS的应用已经从行业应用发展到大众应用的普及。无论对于大众应用还是基于行业的空间位置服务,都必须迫切需要准确的“位置”信息以及相关的实时地图数据和相关业务数据。地理位置信息不仅是与人们生活息息相关的重要信息,而且随着生活节奏的不断加快正成为人们最渴求的信息之一。嵌入式终端具有便携性、灵活性与GIS相结合形成的嵌入式地理信息系统,能方便、快捷的为用户提供位置信息服务,并且迅速的应用到野外数据采集、智能交通指挥、应急调查、个人汽车导航等领域。
虽然嵌入式地理信息系统得到广泛的应用,但目前成熟应用的嵌入式GIS系统由于受无线通讯网络传输速度及其传输稳定性、移动终端的硬件和操作系统的多样性的限制,在实际应用中存在地图数据的传输、更新和发布困难,跨平台操作系统的支持不完善,低效的复杂运算效率、功能的单一化等问题。极大的限制了嵌入式GIS应用领域的推广和应用。随着无线通讯网络的迅速发展,特别是国内3G无线通讯网络的普及,无线网络带宽、速度、稳定性的进一步提高,许多信息的交换和传递都可以通过无线网络来进行。同时Web服务的应用不断成熟,为嵌入式GIS的应用提供了丰富的GIS服务功能接口和为快速空间分析计算提供了强有力的后台支撑,利用这些技术能很好的解决目前嵌入式GIS系统中存在的局限和问题,同时也使得基于无线网络和后端GIS服务的瘦客户端应用研究成为一种发展趋势。
本论文在分析目前嵌入式GIS系统的应用领域及其在使用过程中体现出来的局限性基础上,研究面向3G网络技术的移动位置服务整体框架,并重点分析设计了移动位置服务平台中移动终端各个主要功能模块结构和功能实现的关键技术。通过在移动终端引入“十字链表桶”建立地图内存缓冲区以及采用“多级索引”的地图网格索引结构来缓解利用3G网络从地图服务器下载地图数据的时间延迟和地图内存调度之间的速度差异使得地图能平滑的进行显示和相关地图操作。对于移动终端设备上的不同操作系统通过自定义中间件来屏蔽各类操作系统的接口差异,中间件以服务模式对外提供统一的API接口。上层应用只需在中间件上注册相应的资源请求即可使用该资源接口提供的服务资源,所有的资源管理则由中间件来统一分配管理。采用这种方式不仅屏蔽了操作系统的差异而且采用客户端/服务器模式也能使得系统资源能得到统一管理,提高了平台运行的稳定性,使得平台能很好的运行在WinCE、Windows Mobile以及Symbian操作系统平台之上。同时由于3G网络传输速度的提升,使得可以利用移动终端通过无线网络与后端地图服务器交换地图数据和位置服务相关业务处理,借助GIS服务平台强大的处理功能和无线通讯网络为移动终端用户提供各种实时的地理信息位置服务以及综合查询应用,从而将移动终端的复杂功能后移至服务器,而客户端只需专注于功能多样化的展示。移动终端实时下载的是分格缓存的栅格地图以及相应的业务数据,不需要复杂的GIS平台支撑以及复杂的移动计算,这样使得平台能运行在资源更加紧张的低端智能手机上。而对于服务器的地图数据服务则充分融合利用现有各类免费的GIS服务器资源,在设计时采用服务的“混搭”模式进行各种服务资源的整合,通过建立移动位置服务器来综合各类GIS服务器提供的地图服务接口,对获取到的地图数据流以及业务查询数据进行裁剪和压缩处理,然后传输到移动终端进行展示,这样不仅充分利用了现有GIS服务器资源避免了资源的重复投入和浪费。
论文首先介绍移动位置服务平台的发展背景和目前现状以及发展趋势,并分析了目前移动位置服务平台的优势和特点,针对在实际使用中所体现出来的不足之处和用户的对位置服务内容需求的变化,提出本论文主要研究的内容和计划解决的问题。在第二章对在移动位置服务中涉及的相关技术做一个简单的总结和介绍。在第三章对现有的移动位置服务平台结构包括服务端和移动端进行对比分析,并重点分析了移动端软件目前采用的两种流行的模式在3G环境下的不足以及可以改进之处,在充分考虑到这两种模式在实际使用中所体现出来的不足之处以及用户的使用特点提出了采用混合模式来搭建移动位置服务客户端模式,同时提出面向3G的移动位置服务平台整体框架结构。在第四章重点分析设计了移动位置服务平台客户端在采用混合模式下的模块结构以及各个功能模块的详细设计和实现主要接口。在第五章分析了移动位置服务平台服务端的设计,在这里并不主要关注服务端的性能的优化,而是集中解决各种服务的如何进行有效的融合使用,通过采用状态机以及注册方式使得客户端只需要访问单一服务端口即可得到提供的所有服务资源,同时在本章也讨论了系统中服务的设计实现思想。在第六章介绍了移动位置服务平台在具体实现时特别是客户端功能实现所采用的关键技术。最后对本论文的研究工作进行一个阶段性的总结,分析了目前研究所取得的成果以及在研究中发现的不足之处,同时对该领域的进一步研究进行展望。