基于LBS的嵌入式GIS研究

　ITS 是國家“十五”期間科技發展的重點領域,已列入《國家國民經濟和社會發展“十五”規劃》。科技部已啟動國家ITS“十五”示范工程,首都北京為科技部確定的十個ITS 的示范城市之首。為了有效提升北京的國際化大都市形象,確保2008 年奧運會的成功舉辦,北京市將ITS 新型交通理念和高新技術手段運用到交通管理與運營實踐中,率先開展了交通綜合信息平臺的建設。

　　北京大學根據北京市ITS 規劃總體方案和北京市“數字北京”、“數字奧運”總體框架,以及北京市交通綜合信息平臺示范工程的要求,開展了GIS-T子系統的研究。

　　GIS-T 作為地理和交通數據存儲及應用的支持系統,是整個交通綜合信息平臺的核心模塊之一。為交通管理各部門提供GIS 支持,充分發揮GIS 技術特點,通過公共共享數據庫,將全市道路交通信息置于同一平臺和操作環境下集中管理和調度,完成實時數據采集、傳輸、處理和動態顯示,服務信息組織管理、信息抽取、GIS 交通應用運算和信息分發,提供基于GIS 的可視化信息表達功能。GIS-T 分為兩部分: GIS-T1 和GIS-T2 。GIS-T1 為整個交通綜合信息平臺的與位置有關的應用提供數據服務,它直接為有線用戶提供數據服務,并經過服務端的GIS-T2-DB 為移動終端用戶提供數據支持和服務; GIS-T2 面向廣大的移動終端用戶(包含車載終端、手持等) ,充分利用經過整合和處理的多源數據,逐步深入地提供基于位置服務為主的信息服務。GIS-T1 與GIS-T2 的關系如圖1 所示。

　　系統總體設計

　　子系統的劃分

　　本方案中,子系統的劃分如圖2 所示。由于車載終端、PDA 以及兩類手機終端在硬件設備、運營模式、使用對象等方面存在差異,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、普通手機) 分別進行設計開發。這三類終端GIS 軟件既有共性,也存在明顯區別。

　　采用或引用的標準與規范(參見表1)

　　系統的開發方案

　　各子系統開發方案如表2 。在此基礎上,設計了合理的空間數據結構。如何有效管理涉及的大量空間數據如地圖數據和交通數據等,是系統能否正常運行的關鍵之一。

　　不同種類的移動終端設備的數據下載

　　不同的移動終端的數據下載途徑存在差異(如表3) ,所以要求GIS-T2 軟件系統能夠對不同的數據下載方案予以支持。

　　不同種類的移動終端設備的定位方案

　　如表4 ,不同的移動終端的定位方式存在差異,所以要求GIS-T2 軟件系統能夠對不同的定位方式予以支持。

　　FLEX數字廣播的形式發布實時交通事件表信息

　　從方便、快速、經濟等方面考慮,對于實時交通事件信息,將采用數字廣播的形式發布。交通事件通過交通事件表來描述,一條或多條交通事件表發送到移動終端后,應用程序對其進行解碼,轉換成應用程序可理解的數據格式,并將事件信息關聯到空間對象,最后顯示在地圖上,如圖3 所示。基于上述考慮,本方案在參考國際通用標準的基礎上,設計帶有空間位置屬性或者空間位置關聯屬性的交通數據表規范。

　　車載終端軟件子系統設計

　　車載終端軟件系統

　　車載終端軟件系統業務流程

　　根據總體結構模塊的劃分、相關的處理流程以及與硬件設備關系進行模塊外部和內部設計如表5 、表6 。

PDA 軟件子系統設計與實現

　　PDA 導航設備軟件設計的內容可以包括:顯示模塊、通信模塊、定位模塊、路徑規劃模塊、信息查詢模塊、用戶設置模塊。設計細節略,具體實現見圖6 。

　　PDA 移動終端軟件系統的使用對象為普通PDA 用戶,因此操作界面應簡捷、易懂,且符合我國和北京市的所有法律、規章和條例,滿足行業標準。

　　PDA 終端軟件系統與服務端的接口主要完成兩個方面的功能,一是支持硬件提供的通信方式,通過系統通信設備向服務端發出服務請求(主要是數據下載請求) ;二是服務端數據到本地后的數據解壓縮,以及向本地存儲設備進行傳輸存儲。系統采用高效的自行開發的解壓縮算法完成解壓縮任務。

　　手持終端軟件子系統

　　多模手機子系統

　　多模手機子系統在PDA 軟件子系統基礎上形成。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的平臺可以有以下幾種:BREW ,JAVA ,WAP。本軟件適合的多模手機類型如表6 所示,基本包括:以手機特征為主,在具備PDA 基礎上,分為高中低三檔。

　　普通手機子系統

　　交互界面主要以HTML 頁面為基礎。無論存儲在本地或者從服務器端下載,界面都為HTML 頁面。其中支持HTML 的按鈕、Check Box 、Radio But ton 、文本框、超鏈接等頁面元素。

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

　　交通事件表( Trafficial IncidentTable) 與元數據結構

　　交通事件表(參見表7) 是根據信息熵基本原理,將交通事件分類;采用變結構自組織數據結構,實現數據的有效存儲、壓縮與無線傳輸。系統元數據設計參照FGDC 元數據的內容標準,將元數據內容分為幾個部分如表8。

　　結論

　　本研究得到了如下成果:

　　①提出了平臺GIS( GIS-T1) 與移動GIS( GIS-T2) 的概念,并確定了其關系圖;

　　②對移動GIS進行了總體設計,確定了相關的標準與規范,提出了各子系統開發方案,移動終端設備數據下載、定位方案,大量交通信息服務的數字廣播方式;

　　③提出了車載終端軟件結構、業務流程和內外模塊接口;

　　④介紹了PDA的功能實現;

　　⑤對多模手持終端的組合方式進行了規范,對普通手機LBS功能實現進行了介紹;

　　⑥最后對交通事件表和元數據進行了設計分析。