基于GPRS的地理信息系统应用研究

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　　1 引言
　　
　　在浩如烟海的信息社会中,人类应用最多的信息莫过于“位置”信息。据统计,在人类所使用的信息中有80%与“位置”有关。地理信息系统作为管理、分析、应用空间信息的技术系统现已受到了世界各国的普遍重视。随着移动通信网络技术的迅速发展,如何利用现有的移动网络资源建设移动地理信息系统(GIS)以实现任何地点,任何时间的GIS服务,新型的移动网络通信技术GPRS(General Packet Radio Service)业务为我们提供了一种可行性方案。
　　
　　2 基于GPRS的移动地理信息系统
　　
　　GPRS(General Packet Radio Service)是一种基于GSM的高速率分组交换业务,它使用的是分组无线IP传输技术,它将移动通信网的数据传输速率提高到了100kbps以上,是目前应用较好的无线通信网络技术。 GPRS网络构建在GSM网络基础之上,GPRS与传统的GSM数据业务的本质区别在于它提供的是一种基于分组交换的新型承载业务,它对原有的GSM网络子系统和无线子系统设备及功能进行了增强。在网络子系统中增加了两个结点: GGSN(Gate GPRS Support Node) 和SGSN(Service GPRS Support Node),也即网关GPRS支持结点和服务GPRS支持结点。其中GGSN负责连接GPRS网络和外部分组交换网(包括:IP网、X.25网等)互联的网关,SGSN负责MS(移动用户)的移动性及通信安全性管理。并且通过增强型位置数据库HLR和增强型访问者位置数据库VLR很好的支持了移动性管理与路由管理。在无线子系统中通过增强BSS(基站子系统)的功能以支持用户数据的传送,通过增强GSM业务信道和控制信道的种类,实现了GPRS的多种业务服务。
　　GIS: (Geographical Information System地理信息系统)是一种采集、处理、存储、管理、查询、分析、表达和应用地理信息的计算机系统,是分析处理和挖掘海量数据的通用技术。它主要包括计算机硬件、软件、地理数据和用户等几个部分。GIS系统是集信息科学、计算机科学以及现代地理学等诸多学科于一体的新兴科学,是对地面、空间及地下等一切可以用坐标或其他方式来定的客观存在进行显示、查询和分析的一门科学。
　　如果能将两者很好的整合,将会使移动GIS迅速发展,更好的满足人们的生产、生活的需要,我们经过探讨提出如下设计构想:
　　
　　3基于GPRS移动地理信息系统的实现方法:
　　
　　1) 网络构建上:
　　GPRS网络环境下的移动地理信息系统应包括客户端和服务器端两部分,服务器端主要负责数据库管理、数据服务和复杂的空间处理与分析,客户端主要负责简单数据的显示、查询。在具体设计中可构建为:集中处理模式、服务器型处理模式、协作型处理模式或客户型处理模式四种类型中的一种。应用服务中,两端所应具有的最基本软件应为操作系统,两端的硬件平台和操作系统在设计时可以相同,也可以不同,但是为了支持同一地理信息系统的应用,两端必须具有同样的通讯协议。同时为了有效地降低数据的通讯量,可以在客户端与GPRS服务器之间增加应用服务器完成数据处理逻辑后,再将结果传给客户端,即设计为三层客户机/服务器结构。
　　2) 空间数据的存储与组织方法上
　　空间数据存储模型可分为文件型、数据库型和混合型,一般数据库型和混合型比较适合网络地理信息系统应用。但随着关系数据库技术和客户/服务器技术的发展,利用关系数据库技术存储空间数据已开始占主导地位,特别是数据完整性、并发控制、安全恢复机制等方面所具有的独特优势,使我们不得不考虑在构建移动网络地理信息系统的空间数据时应选用关系数据库来存储。
　　3) GIS软件的开发与使用上:
　　由于GPRS可以方便的实现与Internet的互联,而且众所周知Internet技术的强大生命力,因此WebGIS开发将成为未来移动网络地理信息系统开发的重点。Java应该是开发WebGIS的一个很好工具,因为java可以解决系统应用跨平台问题,它开发的软件可以应用于Windows、Macintosh、Unix等不同的操作系统,具有较强的网络服务功能,同时Java提供面向对象和多线程程序设计的特性,单个的GIS Applet程序还可以嵌入Web页面中,使Web页面成为交互式的。另外各种组件技术将在开发WebGIS中发挥越来越大的作用,它们将使GIS软件的可配置性、可扩展性及开放性更强,使用更灵活,二次开发更方便。

　4 建设与开发移动地理信息系统应注意的重点问题:
　　
　　1)移动性:在移动环境中,一个移动终端可能会漫游到任何地方,而这些地方是不可预知的,这种平台的移动性可能会导致系统访问的变化和资源的移动性,这就要求在构建移动地理信息系统时要充分考虑如何利用GPRS的网络互联性,实现在任何地点,任何时间能与移动终端互联。
2)嵌入式开发:移动终端应使用嵌入式处理器,嵌入式处理器的应用软件开发要求程序的简洁与高效,便于固化在存储芯片或单片机中。
3)开放性:移动地理信息系统的开放性重要标志在于系统资源、功能的共享。通过数据文件转换或通过数据动态交换(DDN)实现系统资源共享,以及通过动态连接库(DLL)实现系统功能交换局限性很大。主要包括通Internet/Intranet构建全球性/内部开放式网络;不同来源、不同分辨率、存放在不同地点空间数据的共享;对系统的开放性提出了更高的要求。
　　
　　5 关键的技术及讨论:
　　
　　1)移动数据库建设:移动数据库是当前国际数据库界的一个新的研究方向。移动数据库是指移动环境中的分布式数据库,是分布式数据库的延伸和发展。基于GPRS的移动地理信息数据库建设将主要涉及:
(1)移动数据库复制/缓存技术。它是解决移动数据库断接性的关键技术。最有代表性的是两级复制,CODA系统及缓存失效广播技术。
(2)移动查询与移动事物处理。其主要问题是移动事物处理中的过区切换及数据一致性问题。
(3)移动数据库的安全技术。由于移动信息的处理中的不安全因素很多,但是在实际工作中很多领域的信息又急须加密,因此移动网络中数据的安全性要求越来越高。目前应用较为广泛的是个人身份认证,数据库加密以及身份保护等。
　　2)智能代理:移动智能代理是一个具有问题求解机制的计算单元,GIS移动智能代理有助于解决位置定位,事物处理等。智能代理在基于GPRS的移动地理信息系统中的未来发展趋势是结合计算机网络和通信的智能代理实现跨区域、跨平台的数据交换与共享,真正实现GIS数据的互操作性。
　　3)数据发掘(Data Mining):由于地理信息空间数据库的不断扩大,如何从激增的数据背后发现更多的信息, 从空间数据库中自动发现知识,用来支持事物处理,遥感解译自动化和GIS空间分析的智能化。,数据发掘技术作为实现这一想法的核心技术正在受到人们的普遍重视。数据挖掘技术未来将实现多学科综合,这其中可能包含机器学习、模式识别、统计学、智能数据库、知识获取、数据可视化、高性能计算、专家系统等多个领域。数据挖掘将应用在信息管理、过程控制、科学研究、决策支持。
　　4)移动计算:移动计算是指:利用移动终端通过无线通信网络与远程服务器交换数据的分布计算称为移动计算(Mobile Computering)如何更好地利用GPRS无线蜂窝数字通信网络实现移动计算的物理网,将是未来的一个研究重点。
　　
　　6结束语:
　　
　　由于移动通信GPRS业务的迅速发展,以及它可以方便的实现与Internet的互联,传输与处理集声音、文字、图形、图象的为一体数据,移动地理信息系统(GIS)与GPRS业务的相互整合,必将使移动(GIS)的未来发展跨上一个新的台阶。