基于LBS的嵌入式GIS研究

　ITS 是國(guó)家“十五”期間科技發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域,已列入《國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十五”規(guī)劃》?？萍疾恳褑?dòng)國(guó)家ITS“十五”示范工程,首都北京為科技部確定的十個(gè)ITS 的示范城市之首。為了有效提升北京的國(guó)際化大都市形象,確保2008 年奧運(yùn)會(huì)的成功舉辦,北京市將ITS 新型交通理念和高新技術(shù)手段運(yùn)用到交通管理與運(yùn)營(yíng)實(shí)踐中,率先開(kāi)展了交通綜合信息平臺(tái)的建設(shè)。

　　北京大學(xué)根據(jù)北京市ITS 規(guī)劃總體方案和北京市“數(shù)字北京”、“數(shù)字奧運(yùn)”總體框架,以及北京市交通綜合信息平臺(tái)示范工程的要求,開(kāi)展了GIS-T子系統(tǒng)的研究。

　　GIS-T 作為地理和交通數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及應(yīng)用的支持系統(tǒng),是整個(gè)交通綜合信息平臺(tái)的核心模塊之一。為交通管理各部門提供GIS 支持,充分發(fā)揮GIS 技術(shù)特點(diǎn),通過(guò)公共共享數(shù)據(jù)庫(kù),將全市道路交通信息置于同一平臺(tái)和操作環(huán)境下集中管理和調(diào)度,完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理和動(dòng)態(tài)顯示,服務(wù)信息組織管理、信息抽取、GIS 交通應(yīng)用運(yùn)算和信息分發(fā),提供基于GIS 的可視化信息表達(dá)功能。GIS-T 分為兩部分: GIS-T1 和GIS-T2 。GIS-T1 為整個(gè)交通綜合信息平臺(tái)的與位置有關(guān)的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù),它直接為有線用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù),并經(jīng)過(guò)服務(wù)端的GIS-T2-DB 為移動(dòng)終端用戶提供數(shù)據(jù)支持和服務(wù); GIS-T2 面向廣大的移動(dòng)終端用戶(包含車載終端、手持等) ,充分利用經(jīng)過(guò)整合和處理的多源數(shù)據(jù),逐步深入地提供基于位置服務(wù)為主的信息服務(wù)。GIS-T1 與GIS-T2 的關(guān)系如圖1 所示。

　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　子系統(tǒng)的劃分

　　本方案中,子系統(tǒng)的劃分如圖2 所示。由于車載終端、PDA 以及兩類手機(jī)終端在硬件設(shè)備、運(yùn)營(yíng)模式、使用對(duì)象等方面存在差異,因此,本方案中將這四種終端按三類GIS 軟件(車載、PDA/ 多模手機(jī)、普通手機(jī)) 分別進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。這三類終端GIS 軟件既有共性,也存在明顯區(qū)別。

　　采用或引用的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范(參見(jiàn)表1)

　　系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方案

　　各子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案如表2 。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了合理的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。如何有效管理涉及的大量空間數(shù)據(jù)如地圖數(shù)據(jù)和交通數(shù)據(jù)等,是系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵之一。

　　不同種類的移動(dòng)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)下載

　　不同的移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)下載途徑存在差異(如表3) ,所以要求GIS-T2 軟件系統(tǒng)能夠?qū)Σ煌臄?shù)據(jù)下載方案予以支持。

　　不同種類的移動(dòng)終端設(shè)備的定位方案

　　如表4 ,不同的移動(dòng)終端的定位方式存在差異,所以要求GIS-T2 軟件系統(tǒng)能夠?qū)Σ煌亩ㄎ环绞接枰灾С帧?/P>

　　FLEX數(shù)字廣播的形式發(fā)布實(shí)時(shí)交通事件表信息

　　從方便、快速、經(jīng)濟(jì)等方面考慮,對(duì)于實(shí)時(shí)交通事件信息,將采用數(shù)字廣播的形式發(fā)布。交通事件通過(guò)交通事件表來(lái)描述,一條或多條交通事件表發(fā)送到移動(dòng)終端后,應(yīng)用程序?qū)ζ溥M(jìn)行解碼,轉(zhuǎn)換成應(yīng)用程序可理解的數(shù)據(jù)格式,并將事件信息關(guān)聯(lián)到空間對(duì)象,最后顯示在地圖上,如圖3 所示?；谏鲜隹紤],本方案在參考國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)帶有空間位置屬性或者空間位置關(guān)聯(lián)屬性的交通數(shù)據(jù)表規(guī)范。

　　車載終端軟件子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　車載終端軟件系統(tǒng)

　　車載終端軟件系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

　　根據(jù)總體結(jié)構(gòu)模塊的劃分、相關(guān)的處理流程以及與硬件設(shè)備關(guān)系進(jìn)行模塊外部和內(nèi)部設(shè)計(jì)如表5 、表6 。

PDA 軟件子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　PDA 導(dǎo)航設(shè)備軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容可以包括:顯示模塊、通信模塊、定位模塊、路徑規(guī)劃模塊、信息查詢模塊、用戶設(shè)置模塊。設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)略,具體實(shí)現(xiàn)見(jiàn)圖6 。

　　PDA 移動(dòng)終端軟件系統(tǒng)的使用對(duì)象為普通PDA 用戶,因此操作界面應(yīng)簡(jiǎn)捷、易懂,且符合我國(guó)和北京市的所有法律、規(guī)章和條例,滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　PDA 終端軟件系統(tǒng)與服務(wù)端的接口主要完成兩個(gè)方面的功能,一是支持硬件提供的通信方式,通過(guò)系統(tǒng)通信設(shè)備向服務(wù)端發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求(主要是數(shù)據(jù)下載請(qǐng)求) ;二是服務(wù)端數(shù)據(jù)到本地后的數(shù)據(jù)解壓縮,以及向本地存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行傳輸存儲(chǔ)。系統(tǒng)采用高效的自行開(kāi)發(fā)的解壓縮算法完成解壓縮任務(wù)。

　　手持終端軟件子系統(tǒng)

　　多模手機(jī)子系統(tǒng)

　　多模手機(jī)子系統(tǒng)在PDA 軟件子系統(tǒng)基礎(chǔ)上形成。這里核心部分是插件式軟件組合方式。手持終端軟件子系統(tǒng)的平臺(tái)可以有以下幾種:BREW ,JAVA ,WAP。本軟件適合的多模手機(jī)類型如表6 所示,基本包括:以手機(jī)特征為主,在具備PDA 基礎(chǔ)上,分為高中低三檔。

　　普通手機(jī)子系統(tǒng)

　　交互界面主要以HTML 頁(yè)面為基礎(chǔ)。無(wú)論存儲(chǔ)在本地或者從服務(wù)器端下載,界面都為HTML 頁(yè)面。其中支持HTML 的按鈕、Check Box 、Radio But ton 、文本框、超鏈接等頁(yè)面元素。

　　地圖為另一種主要的人機(jī)交互界面形式,地圖可以縮放、平移及旋轉(zhuǎn),用戶應(yīng)可以在地圖上點(diǎn)擊某處獲取該處的信息。

　　交通事件表( Trafficial IncidentTable) 與元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　交通事件表(參見(jiàn)表7) 是根據(jù)信息熵基本原理,將交通事件分類;采用變結(jié)構(gòu)自組織數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)、壓縮與無(wú)線傳輸。系統(tǒng)元數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)參照FGDC 元數(shù)據(jù)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn),將元數(shù)據(jù)內(nèi)容分為幾個(gè)部分如表8。

　　結(jié)論

　　本研究得到了如下成果:

　?、偬岢隽似脚_(tái)GIS( GIS-T1) 與移動(dòng)GIS( GIS-T2) 的概念,并確定了其關(guān)系圖;

　　②對(duì)移動(dòng)GIS進(jìn)行了總體設(shè)計(jì),確定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范,提出了各子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方案,移動(dòng)終端設(shè)備數(shù)據(jù)下載、定位方案,大量交通信息服務(wù)的數(shù)字廣播方式;

　　③提出了車載終端軟件結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)流程和內(nèi)外模塊接口;

　　④介紹了PDA的功能實(shí)現(xiàn);

　?、輰?duì)多模手持終端的組合方式進(jìn)行了規(guī)范,對(duì)普通手機(jī)LBS功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了介紹;

　　⑥最后對(duì)交通事件表和元數(shù)據(jù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析。