对无线通信技术中GIS集成系统之我见

所属栏目:通信论文 发布日期:2012-06-04 08:23 热度:

  摘要:在资源管理、社会经济活动和日常生活中,人们所关心的信息中有80%以上与空间位置有关。GIS是将计算机硬件、软件、地理数据以及系统管理人员组织而成的对任意形式的地理空间信息进行高效获取、存储、更新、操作、分析及显示的集成系统。
  关键词:无线网络、GIS、集成系统
  1无线网络技术发展现状
  无线网络技术和无线设备的发展为移动GIS的发展和应用提供了基础和保障。未来宽带互联网的接人层面,无线将是关键技术。不管是固定接人还是移动接人,无线宽带技术将在信息服务方面起到巨大的作用。
  2无线通信技术与GIS技术的耦合
  2.1GIS以及WebGIS
  地理信息系统是地理信息科学的技术系统,它是在计算机软硬件的支持下,利用系统工程和信息科学的理论和方法,综合地、动态地获取、存储、管理、分析和利用地理信息的空间信息系统。GIS的应用日趋广泛,被公认为2l世纪的支柱产业。目前WebGIS是GIS技术的发展和应用的主流,WebGIS是利用网络技术发布和出版空间数据信息,为用户提供空间数据浏览、查询和分析等功能。WebGIS的应用模式主要有C/S和B/S两种。对于C/S结构的应用,要求在客户端安装客户端运行程序,客户的请求由客户端和服务器端协作来完成;对于B/S应用模式,在客户端不需要安装客户端程序,客户的请求信息均由服务器来完成。
  目前WebGIS的应用主要集中在有线网络(Internet或In—tranet)方面,随着无线通信技术的发展以及人们对于空间信息需求的日益增加,基于有线网的WebGIS的不足就逐渐表现出来,主要体现在以下几个方面:
  (1)应用灵活性差。传统的WebGIS的应用必须依赖于有线网络,当客户无法获取有线网络时不能享受WebGIS所带来的服务。
  (2)移动性差。传统基于有线网应用WebGIS的客户不具有地理位置随意移动的优势。
  (3)应用领域受限。传统的WebGIS主要是用来实现空间信息的采集、存储、管理和分析等功能,如何使GIS能够走向大众以及为大众提供便利的服务,一直是GIS从业者所思考的问题。
  鉴于上述不足,我们利用无线网络技术和设备以及Web—GIS技术,来实现无线通信设备、无线通信网络、Internet技术以及WebGIS技术的融合,使得GIS的应用更广泛和更灵活。
  2.2无线网络模型与GIS技术的耦合
  在移动GIS中,移动终端采用无线的方式实现与GIS的信息交互。移动终端的信息通过无线网络进行传输,GIS的数据信息是通过Internet有线网络来实现的。如何实现移动终端与GIS的耦合,主要体现在无线网络与有线网络的链接。目前移动终端网络主要采用WAP模型和www模型。
  WAP网络架构由三部分组成,即WAP网关、WAP手机与WAP内容服务器,这三方面缺一不可。其中WAP网关起着协议的翻译作用,是联系GSM网与万维网的桥梁;WAP内容服务器存储着大量的信息,以提供WAP手机用户来访问、查询、浏览等。
  在GIS与无线网络的耦合过程中,我们充分利用两者的优势。在WAP模型的无线网络中,WebGIS服务器与WAP服务器进行连接,移动用户的请求信息要进行通信协议的转换(从WAP到TCP/IP),之后才能通过WAP服务器发送到有线网络上,并传递给WebGIS服务器进行处理。WebGIS服务器将处理结果发送给WAP服务器,在WAP服务器上进行协议的转换(从TCP/IP到WAP),之后将信息发送给移动用户。而对于
  www无线网络,因为有线网络和无线网络均采用TCP/IP协议,因此没有必要进行协议的转换,在耦合过程中,只要将WebGIS作为整个网络的一个节点。WebGIS与无线网络的耦合模式如图1所示。
  
  2.3GPRS技术与GIS技术的集成
  GPRS是一种新的GSM数据业务,它在移动用户与数据网络之间提供一种连接,为移动用户提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务。GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的。在现有的GSM网络中需要增加一些节点,如GGSN(Gate—wayGPRSSupportingNode,GPRS网关支持节点)和SGSN(Ser—vingGSN,GPRS服务支持节点)。GSN是GPRS网络中最重要的网络节点。GSN具有移动路由管理功能,它可以连接各种类型的数据网络,并可以连到GPRS寄存器。GSN可以完成移动终端与各种数据网络之间的数据传送和格式转换。它可以是一种类似于路由器的独立设备,也可以与GSM中的MSC集成在一起。GSN有两种类型,即SGSN(ServingGSN,服务GSN)和GGSN(GatewayGSN,网关GSN或GPRS路由器)。SGSN的主要作用是记录移动终端的当前位置信息,并且在移动终端与GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收;GGSN主要是起网关作用,它可以与多种不同的数据网络连接,如Is-DN,PSPDN和LAN等。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换,从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络。
  利用GPRS传输GIS空间信息的过程中,移动用户发送的请求信息首先要进行网络通信协议的转换,之后将信息交由WebGIS服务器进行处理。信息处理的结果通过Internet发送给GGSN,在GGSN上完成网络通信协议的转换(从TCP/IP到无线网络协议)后,将信息传递给用户。GPRS与WebGIS结合的网络结构如图2所示。
  
  3集成系统描述
  3.1系统架构的描述
  IMGIS的用户系统为了满足用户的需求,它兼容了目前国家通用的无线通信网络模型,将WebGIS的应用拓展到基于无线通信技术的应用。使用户更能方便地利用GIS对于空间信息处理和分析的服务优势来获取空间信息服务。
  IMGIS的应用架构主要采用成熟的B/S模式。其中数据库采用SQLServer软件进行空间信息和用户信息的管理。GIS服务器主要进行空间信息的处理,应用服务器主要进行用户注册信息的匹配和处理工作。系统的实现架构如图3所示。从图3可以看出,整个系统主要由SessionManager,Con—tentManager,DeviceAwareness,Manager,GISServer,DatabaseEngine以及空间数据库组成。其中SessionManager,ContentManager,DeviceAwareness和Manager主要部署在应用服务器上,GISServer和DatabaseEngine部署在系统GIS服务器上。
  
  3.2系统用户管理功能
  系统对用户信息的注册可以采用多种方式,但若要求服务器自动处理用户信息注册及管理服务,则主要采用短消息方式来进行。以下主要侧重于对自动用户信息处理功能的描述。在服务器端,自动用户信息处理针对用户的短消息主要有以下步骤:
  (1)信息监听。服务器端运行的消息接听程序实时监听用户所发送的短消息,验证其合法性,及时将符合条件的短消息传递给下一处理模块。
  (2)信息分析。将信息监听模块传人的短消息加以分析,根据短消息的类型将该短消息及时分派给相对应的功能模块。
  (3)信息处理。专门负责处理用户的请求或所要求的服务,根据请求的具体内容作出响应,实现用户所需的相应请求或服务。
  用户信息的注册和匹配功能主要由用户管理模块来实现。因用户终端与服务器之间采用短消息形式传递信息,服务器端主要依据ID号码(如对于手机用户为手机号)来标志用户,依据用户信息所含设备信息来识别和匹配用户设备。所以服务器端对用户信息的管理主要有注册、注销,以及用户登录三大功能。
  4IMGIS的开发和实现
  4.1系统开发描述
  IMGIS的开发遵循软件工程的基本原理,用分阶段的生命周期计划进行管理,遵守RUP统一软件开发过程,利用瑞理公司的可视化建模工具Rose进行需求分析和建模,微软公司的一体化开发环境(IntegratedDevelopmentEnvironment,IDE)进行系统的源码开发和管理及可执行应用程序的编译实现。IM—GIS的开发自始至终采用面向对象的方法来考虑并解决问题。面向对象思想体现在系统从分析、设计,到编码实现的各个环节。具体来说,系统的开发可以分为系统需求分析、系统设计、系统编码和测试维护等几个主要阶段。系统的实现方式是采用微软公司的COM技术以组件方式来进行的。
  如图4所示是用RationalRose工具软件并利用面向对象方法,对GIS系统的空间地理对象结构进行描述。将所有的地理对象以层为单位进行组织,每个层又包含了一个地理对象集合,及其相对应的一个地理对象属性集合,另外还包括了地理对象的绘制接口和数据初始化接口等。
  
  图4IMGIS系统对象类模型
  4.2系统的实现
  整个系统的实现是在WindowsXP操作系统利用MicrosoftVisualStudio.NET2003开发平台来完成的。IMGIS系统集成了无线通信技术和WebGIS技术,主要实现了如下功能:
  (1)空间位置信息定位。(2)报警功能。(3)路径分析功能。
  结束语:
  本文对该系统集成了无线通信技术、WebGIS技术等,拓展了传统的WebGIS的应用领域和范围。本文描述的IMGIS只是一个试验系统,要想进行行业的规模化应用,还需要做大量的努力去完善和优化该系统。在下一步工作中我们主要集中解决系统实现中的难点,如多传输协议的进一步集成和完善,系统和用户的安全性的完善以及系统的行业应用模式等。
  

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