车辆实时监控系统中之

车辆实时监控系统中之WEBGIS技术应用研究中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强内容提要中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强课题背景当前国内外WEBGIS技术研究现状车辆监控领域中WEBGIS应用现状论文研究的内容关键技术预期目标论文结构和进度参考文献导师介绍个人工作背景致谢课题背景中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强•课题来源于Track.com项目公司简介（略）Track.com项目•是一套通过Internet来实时监控车辆的大型系统•综合应用GPS、GSM、GPRS、WEBGIS、以及数据通讯等技术•为用户提供丰富的功能，如车辆监控，车辆报警、求助信息的响应，地理信息的分析、查询，车辆以及车队的调度、管理等等功能。课题背景•课题来源于Track.com项目Track.com项目•支持多种通讯网络。如：GPRS,GSM,CDMA。•支持多种GPS设备。•以WEB方式发布，采取瘦客户端模式，客户操作简便，不需要专门客户端软件。•丰富、强大的功能，切合用户的实际需求。•结合WEBGIS技术来实现。中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强课题背景•课题来源于Track.com项目Track.com项目结构示意图中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强当前国内外WEBGIS技术研究现状•WEBGIS技术综述WEBGIS是GIS和WEB技术结合的产物。WEBGIS在客户端的显示有两种方式：栅格图或者矢量图。WEBGIS客户端采用ActiveX技术或者JavaApplet等方式实现；WEBGIS服务端通常和WebServer结合，采用CGI、ISAPI等方式实现；当前国内外流行的WebGIS产品有二大策略：瘦客户机模式和胖客户机模式。中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强当前国内外WEBGIS技术研究现状•WEBGIS技术综述-------服务器端处理模式（瘦客户模式）服务端处理为主：服务器采用CGI、ISAPI、NSAPI、JavaServlet等方式，地图全部由服务器生成、处理。客户端只起到显示栅格图形（如：bmp、jpg）的作用。代表产品：美国ESRI的ArcIMS，美国MapInfo公司的MapXtreme国内典型应用：北京图行天下公司的“数字北京”优点：客户端不需要任何额外程序，网络传输数据量小。缺点：增加了服务器负担和响应时间。中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强当前国内外WEBGIS技术研究现状•WEBGIS技术综述-------客户端处理模式（胖客户模式）客户端处理为主：主要采用PlugIn、ActiveX等，下载矢量数据到客户端进行处理。代表产品：美国Autodesk公司的Mapguide。国内典型应用：上海英特杰公司的“公共定位应用服务平台”。优点：数据下载到本地处理，服务器负载较小，地图操作响应快。缺点：当数据量增加到一定程度时，性能将下降很多。复杂的GIS分析难以进行。网络负载可能较重。客户端的计算机要有较强的处理能力。中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强车辆监控领域中WEBGIS应用现状•在GPS车辆监控应用领域中WEBGIS技术的应用现状随着Internet步入各行各业，在GPS车辆监控应用领域中引入WEB技术，从而实现在Internet上发布车辆监控应用的各种功能，已经是一种必然的趋势。用户只需要打开浏览器而不需要安装任何的专用软件、搭建专门的监控中心和通信网络，就可以实现车辆监控的各种功能。目前，国内外众多GPS车辆监控应用领域的公司已经开始利用WEBGIS技术并结合GPS等其他技术来发布系统。例如，澳星天网，深圳华强，深圳塞格，天诺网，北大青鸟天目系统，等等。中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强车辆监控领域中WEBGIS应用现状•在GPS车辆监控应用领域中WEBGIS技术的应用现状在目前大多数的此类系统中，均采用的是专业GIS公司的通用的WEBGIS平台。应用范围最为广泛的是ESRI公司的ARCIMS,Mapinfo公司的MapXTreme,国内超图公司的SuperMapIS等。例如，澳星天网采用的就是MapXTreme。利用通用的WEBGIS平台来发布地理信息（电子地图），通过服务器系统将获得的GPS数据写入到数据库；客户需要察看车辆的位置等数据时，查询数据库获得GPS位置等数据，并显示在电子地图上，返回给客户端浏览器。这是大多数此类系统的实现方式。中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强车辆监控领域中WEBGIS应用现状•存在的问题无法满足用户实时监控和报警信息及时提醒的需求由于在GPS车辆监控应用中，大多数客户有实时监控车辆的需求，随时察看车辆的各种状况；并在车辆发生危险或需要救助时，能够主动的发出报警给客户端浏览器，以便于及时的处理和响应。采用通用WEBGIS平台构架的众多系统中，均无法实现此类需求。这也是大多数此类系统的功能均不如专用客户端强大，无法广泛推广，替代专用客户端的原因之一。无法记录用户的操作状态采用通用WEBGIS平台的系统，通常是以http协议为基础，在此之上进行扩充。由于http是一种无状态的协议，因此，构架的系统无法满足用户逐步深入的查询分析等需求。中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强车辆监控领域中WEBGIS应用现状•存在的问题通用的WEBGIS系统，在此类应用中并不十分适用。常见的WEBGIS系统普遍采用了与Web服务器相结合的方法来进行开发，但是由于Web服务器普遍使用多线程的方式处理客户端请求，而大部分地图引擎目前均不支持多线程，所以一般采用另外启动一个应用服务器的方式来解决这个问题。在这种方式下由Web服务器代理网络请求，然后转发到应用服务器或者调用服务器端对象，处理完毕后再由Web服务器传回结果。由于需要同时配置多个服务器程序，会带来网络流量的加大、配置复杂、开发与调试难度相当大的问题，如果出现错误难以跟踪和排除故障。同时，当用户操作、数据交换频繁的时候，每次都需要通过WEB服务器将请求转发到GIS服务器，将导致服务器负载严重，更重要的是效率将大大降低。中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强论文研究的内容•论文研究的内容针对如上存在的问题，在目前所知的众多此类系统中，还没有一个良好的方案，都还只是处于初步应用的阶段。在本论文中，将要借鉴以往众多系统的经验，在此基础上，提出一种新的适用于此类应用的WEBGIS实现技术方案，来解决此问题。中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强论文研究的内容•在GPS车辆监控应用中WEBGIS的设计和实现方法-------GPS和WEBGIS的整合设计•设计思想A)客户端和服务器相结合：通过客户端和服务器方相结合的方式，可以在处理不同的地图数据时采用不同的方案，可以使安全性、性能与效果得到较好的平衡。B)采用应用服务器的方式，底层利用Socket直接解析HTTP协议，同时也可以和客户端直接建立Socket连接；从而使浏览器可以直接与地图服务器会话，减少了网络中转，可以直接控制数据I/O；C)基于XML自定义通讯协议，开放性、扩充性良好。中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强论文研究的内容•在GPS车辆监控应用中WEBGIS的设计和实现方法-------GPS和WEBGIS的整合设计•设计思想•D)客户端浏览器中采用JavaApplet的方式，和应用服务器之间建立直接的Socket连接，从而实现GPS数据、报警信息等从服务器到客户端的主动推送；•E)通过应用逻辑层来管理各个地图应用，不但可以充分利用现有地图引擎的处理能力,还可以实现多服务器群集和跨服务器的动态负载平衡，从而解决了空间信息数据量大难以处理的难题。中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强论文研究的内容•在GPS车辆监控应用中WEBGIS的设计和实现方法-------GPS和WEBGIS的整合设计•组件式结构1）网络通信组件主要用于处理网络请求，与浏览器进行交互通信。包括服务器组件和客户端组件。2）GIS组件可以使用各种支持组件化编程的地图引擎，如SuperMap、MapX、MapObjects等，并在其基础上进行封装。3）格式转换与影像处理组件实现将地图输出的结果转换到JPG、GIF等浏览器可以显示的影像文件格式，或者转换为其它可以在浏览器上使用的矢量格式，如VRML、Flash等。中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强论文研究的内容•在GPS车辆监控应用中WEBGIS的设计和实现方法-------GPS和WEBGIS的整合设计•组件式结构4）服务器群集与任务分派组件主要处理地图应用的管理和任务分派，实现服务器之间的群集和负载均衡。5）服务器管理组件服务器地图应用的管理和配置工具，可以通过简单的方式配置地图服务的各种参数，并保存到注册表中，可以通过该工具启动、停止地图服务、查询当前运行状态等。6）其它辅助工具包含数据转换、数据处理等辅助工具。中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强关键技术1、GIS应用技术利用通用的GIS平台，在此基础上进行封装，实现WEBGIS的各种功能。自定义操作协议。支持组件化编程的地图引擎，如SuperMap、MapX、MapObjects等。2、格式转换与影像处理技术实现将地图输出的结果转换到JPG、GIF等浏览器可以显示的影像文件格式，或者转换为其它可以在浏览器上使用的矢量格式，如VRML、Flash等。3、网络通讯技术在服务器端和客户端都需要有基于Socket的通讯组件。通讯协议自定义。同时，也支持普通的Http访问。4、软件架构技术设计一种良好的软件架构，实现对多种GIS平台、多种通讯方式的支持。实现模块和组件的高度内聚，各个模块功能相对独立。中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强预期目标•满足用户实际的应用需求；•多用户并发的情况下，保证服务器的及时响应和处理效率；•组件化设计和开发，可扩充性良好；•便于管理，便于操作；中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强论文结构和进度论文进度预计在年底或者明年初，完成论文工作。中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强时间计划任务状态1个月参与Track.com的设计，并明确WEBGIS部分的具体功能需求和非功能需求；2个月对国内外GPS车辆监控领域内WEBGIS的应用情况和设计思路进行调研，并分析总结；2个月对国内外的WEBGIS系统进行调研；对流行的先进的WEBGIS系统设计和实现技术进行总结和分析；2个月结合Track.com的具体需求，综合运用当前先进的技术，提出本系统内WEBGIS的设计方案；2个月根据提出的设计方案，实现系统的初步原型；2个月根据设计方案，实现完整的系统，并投入Track.com项目中使用；2个月对设计思想进行总结，整理并撰写论文；论文结构和进度论文结构第一章引言第二章WEBGIS技术综述第三章在GPS车辆监控领域中WEBGIS应用的现状和不足第四章WEBGIS与GPS整合设计和实现方法第五章全文总结参考文献中国科学院研究生院软件学院2002级MSE刘永强主要参考文献主要参考文献（1）袁相儒.InternetGIS的部件化结构[J].测绘学报,1998(4):168～172.（2）宋关福等.WebGIS——基于Internet的地理信息系统[J].图形图像学报,1998(3):251～254.（3）杰华等.基于Internet的地理信息系统的研究和开发[J].图形图像学报,1999(1):32～35.（4）陈俊杰,陈灿章.WebGIS技术及其实现方法[J].太原理工大学学报,2000(7).（5）王尔琪，钟耳顺。开放式Internet地图服务体系结构设计与应用。2001'中国GIS年会论文集》，成都，2001.3（6）宋关福等.组件式地理信息系统的研究和开发.中国