第二节 移动地理信息系统与嵌入式地理信息系统的关键技术

第二节移动地理信息系统与嵌入式地理信息系统的关键技术一、移动设备的开发方式1、编译环境1）EmbeddedVisualStudio微软公司在发布WindowsCE的同时，为了推广WindowsCE的使用，还免费提供了一套专门针对WindowsCE的开发系统EmbeddedVisualStudio简称（EVS）,Net平台出现前，WindowsCE下的开发主要是基于这个开发平台。EVS4.0(VS)EVS3.0EVS带有两个开发工具，EmbeddedVisualBasic（EVB）和EmbeddedVisualc(EVC)，在使用上这两项工具都和PC平台下的VB和VC非常相似，所以开发人员不需要复杂的培训就可以直接在PDA平台上开发软件，这是EVS最吸引人的地方如下图所示：2）CodeWarriorCodeWarrior是Metrowerks公司发布的，基于不同指令集系统开发的集成IDL环境。该集成环境包括以下几个功能模块：编辑器、源码浏览器、搜索引擎、构造系统、调试器、工程管理器。编辑器、编译器、连接器和调试器对应开发过程的四个主要阶段，其他模块用以支持代码浏览和构造控制，工程管理器控制整个过程。该集成环境是一个多线程应用，能在内存中保存状态信息、符号表和对象代码，从而提高操作速度；能跟踪源码变化，进行自动编译和链接。CodeWarrior一个重要的特点就是其plug-in设计：根据不同开发IDE的需要，提供特殊的软件服务。该软件以一个独立于IDE的文件方式提供，比较典型的有Windows下的DLL文件，MacOS和UNIX下的共享库文件等。3）J2MEWirelessToolkitJava编辑语言作为开发平台可以建立独立的应用程序（这些应用程序只需编写一次，便既可以在Windows系统又可以在基于UNIX的系统上使用），正是这种潜力以及其跨平台的能力，使它在以后的几年里逐步引起商业终端用户的关注，并可以作为节约软件开发费用的一种方法。Sun公司曾经推出过多类Java平台的版本，最新的就是Java2平台下的J2ME环境。J2ME目前定义了两种配置：1、CLDC(connectedlimiteddeviceconfiguration,有线连接设备);、2、CDC(connecteddeviceconfiguration,连接设备配置)。其中，前者面向低端消费电子产品；后者面向的设备比较高端介于CLDC面向的设备和运行J2SE的完全桌面系统之间，这些系统的内存更大、处理能力更强，支持更复杂的环境。J2ME的出现使移动GIS系统的开发更加方便和快捷，而且这种开发方式不仅可以支持C/S格式的开发，同时还可以配合J2EE开发基于B/S的系统。2、仿真器仿真器是移动GIS开发调试不可缺少的一部分。在很多情况下，移动软件开发者并不可能直接将程序和数据复制到硬件上进行调试，一方面是由于传输程序速度太慢，比较麻烦；另一方面是为了防止程序对硬件造成毁灭性伤害。所以在调试代码时，一般都会先在仿真器上调试完毕，再使用真正的硬件进行测试。仿真器一般由硬件设备厂商提供，也有随着开发环境附带的3、应用程序的部署移动应用程序的部署是移动开发不可避免的一环，因为调试完毕代码终究需要硬件环境的考验。目前比较流行的移动软件部署方式有两种：OTA和非OTA。OTA(overtheair)即经由无限通信网络将应用程序下载到移动设备上；而非OTA的方式是经由除OTA以外的所以方式将应用程序部署到移动终端上，目前较多的非OTA方式有：（1）有线传输；（2）红外线；（3）蓝牙；（4）多媒体信息服务；（5）Email附件。采用非OTA方式获取应用程序一般都要有各类厂商所提供的同步系统来完成。二、无线网络的交互方式通过无线网络将信息和服务从服务器端传输到移动终端上的技术，就叫网络互连技术。常用的有1、短消息系统（shortmessagingsystem,SMS）2、移动IP(MobilIP)3、简单无线网络协议（wirelessapplicationprotocol,WAP）1、SMS1）概述无线信息系统（SMS）于1991年出现在欧洲的无线领域，它提供了一个机制，用于将短信传递到无线设备，及从无线设备发送短信。SMS是一种存储和转发服务。也就是说，短消息并不是直接从发送人发送到接收人，而始终通过SMS中心进行转发。如果接收人处于未连接状态（可能电话已关闭），则消息将在接收人再次连接时发送。2）、SMS的优缺点优点：（1）简便SMS的消息可以在任何时间、任何地点发送，而且一般情况下发出的消息就一定能够被接收端接到。且SMS及时发送，不需要如TCP包一般的上线下线，也不用顾及当前的网络状况，在使用上相当简便。（2）兼容当前市场上支持SMS的设备非常多，尤其以手机为主的SMS应用平台使用非常广泛，因此利用SMS作为交互手段，不用考虑其兼容性。（3）廉价这种说法在不久的将来也许有待商榷。缺点：（1）复杂性开发SMS非常复杂，一般需要使用AT指令集作为开发手段，并将要发送的消息内容通过繁琐的编码装载到AT指令集中并由某些I/O端口发送。整个过程涉及的底层技术颇多，开发门槛相当高。（2）非实时这是SMS的致命伤，因为SMS不是同步系统，其消息延迟相当严重，有时甚至可延迟大数小时之久，这也是SMS很少被应用于移动GIS系统中的重要原因之一。（3）容错性由于没有提供足够的容错机制，SMS比较容易出现错误，在某些非民用信息的传输中也是无法容忍的。（4）数据性由于天生的数据限制，SMS没办法传输大规模的地图数据。因此，使用SMS作为传输机制的系统，几乎只能使用SMS来传输少量的属性信息和信令信息，以及文字形式表达的位置信息。2、MobilIP1)移动IP概述移动IP技术是一种在全球因特网上提供的移动功能的方案。移动IP的工作原理：首先通过周期的组播或广播一个成为代理广播的消息，家乡代理和外地代理宣告他们与链路的连接关系，移动节点在收到这些代理广播消息后，检查其中的内容已确定自己是连接在家乡链路还是外地链路上：当连接在家乡链路上时移动节点就想固定节点一样工作;如果连接在外地链路上，情况就复杂得多。移动IP具有可扩展性可靠性和安全性，并使节点在切换链路时仍可以保持通信，在无线网络越来越发达的今天，它带给移动GIS发展的好处也会越来越多，而对于一些已有的有线网络基础上的GIS系统，也不需要在新系统的环境下改变什么，因为移动IP同样兼容过去的IPl路由技术。2）MobilIP的优缺点优点：（1）实时性强信息几乎没有延迟，在网络状况良好的情况下，客户端与服务器端在传输上的时间消耗几乎为0，所以移动IP将非常适合实时性强的系统的移动GIS系统的应用。（2）开发方便MobileIP是基于无线网络的开发和传统的基于有线网络的开发的统一，在网络层上的每一层，都不会因为移动IP的加入而改变。因此一些旧时的基于TCP/IP的GIS系统甚至可以不用改动服务器端和客户端的网络传输代码而直接使用。（3）数据费用低廉在传输等量数据的情况下，MobilIP的在本上的表现比SMS更好，每1K数据0.03元的价格可以在传输更多数据的情况下使MobileIP的花费控制在SMS的十分之一左右。（4）无限的数据传输量基于MobileIP的TCP/IP包是不需要考虑数据长度的，只有在这样的交互方式下才有可能传输GIS系统中地图的矢量和栅格数据。缺点：（1）不稳定性基于MobileIP的无线模块在使用前一般都需要拨号上网连接到移动营业商的Internet服务器上取得自身的IP号，并在不断的移动中更换移动代理，但由于目前国内无线网络刚刚开始发展，尚不成熟，如果以一定的频率更改代理就会出现掉线情况，导致数据传输停滞。这在GIS中对移动要求很高这种情况是无法接受的。（2）传输速度低下目前国内高速度的3G还没完全实现，目前可使用的主干网络是中国移动GPRS和中国联通CDMA1X，但两者在真实的运作中由于物理机站的限制宽带都只能达到标称值的一半。而且在移动设备较多的区域每个终端被分配到的宽带将更加狭窄。（3）对信号强度的依赖在某些信号强度不好的区域，移动终端无法传输数据或者根本连不上以太网。MobileIP方式可以满足所有基于移动GIS的应用交互。而且由于在设计上仅改变了基于网络层的IP协议，其上的其它层尤其是应用层上的开发方式仍然与传统的Socket是一致的，甚至涉及良好的部分传统GIS中关于客户端和服务器端的连接程序代码可以直接复制到移动系统中来。3、WAPWAP是“WirelessApplicationProtocol”（无线应用协议）的英文缩写，它是一种技术标准，融合了计算机、网络和电信领域的诸多新技术，旨在使电信运营商、Internet内容提供商和各种专业在线服务供应商能够为移动通信用户提供一种全新的交互式服务，WAP使手机用户可以享受到Internet服务，如新闻电子邮件、订票等。WAP支持绝大多数的无线网络，包括GSM、CDMA、CDPD等。目前实现WAP的方式有两种：一种是作为客户端和网络服务器端之间的WAP网关，另一种是直接作为客户端连接的WAP软体服务器。WAP方式的互联技术可以使用户在手机、PDA这样的硬件资源比PC少很多的移动设备上浏览Internet信息，是目前比较常见的移动GIS的应用方式。三、移动数据库系统1、移动数据库的概念移动数据库是能够支持移动式计算环境的数据库，其数据在物理上分散而逻辑上集中。它涉及到数据库技术，分布式计算技术，移动通信技术等多个学科，与传统的数据库相比，移动数据库具有移动性，位置相关性，频繁的断接性，网络通讯的非对称性等特征。2、移动数据库的特性1）备份恢复嵌入式数据库的备份和恢复与大型的DBMS管理数据库不同，不能简单的以独立的服务或类似形式进行，而要按照某种简化方式完成。2）复制与同步嵌入式数据库一般采用某种数据复制模式(上载，下载或混合方式)与服务器数据库进行映射以满足人们在任意地点任意时刻访问任意数据的需求，由于存在数据复制所以在系统中各个应用前端和后端，服务器之间，可能需要各种必要的同步控制过程，甚至某些或全部应用前端，中断也要进行数据同步。3）事务处理嵌入式数据库系统中的数据处理在前端可以简单化，但在整个应用系统中，可能需要结合移动计算机环境的特征进行事务处理控制。4）安全性许多应用领域的嵌入式设备是系统中数据管理或处理的关键设备，因此嵌入式设备上的数据库系统对存取权限的控制比较严格，同时许多嵌入式设备具有较高的移动性和便携性和非固定的工作环境，也给嵌入式移动数据库带来了潜在的不安全因素，同时某些数据的个人隐私度又很高，因此存在磁场干扰，遗失、盗窃等个人数据安全的威胁，还需要提供充分的安全性。5）系统快速启动嵌入式移动设备的系统可靠性和可用性，现对于固定主机而言一般相对偏低，因此发生系统故障的概率可能大大提高。因此在这样的计算机环境或计算机平台上必须保证系统在发生软件纠错，不可实现的情况下，能够通过硬件进行系统的快速启动。3、移动数据库的产品—MicrosoftSQLServerForCEMicrosoftSQLServerForCE是微软公司掌上设备专门设计的移动数据库，现在的最新版本为2.0.移动数据库的实现的主体特征是要解决离线数据库和服务器端数据库的同步问题，SQLCE的方式为远程数据访问的技术（RDA）以及合并复制技术（mergereplication）。通过RDA技术可以完成下面四种类型的数据传递：1）从服务器端下载数据当移动设备上的本地数据库无内容时，可以通过RDA技术从远程SQLServer2000服务器下载初始化数据到本地SQLServerCE数据库。2）向服务器上传数据移动设备上的应用程序在初始化后，让操作员登录并使用系统在操作员录入和采集的信息都将被保存在移动数据库中，此时又可以利用RDA技术将本地数据上传到SQLServer2000服务器端。3）更新服务器端数据有时候同一条记录可能在多个移动设备上的数据库和服务器端的数据库中都存在。这时服务器