分布式移动GIS

　　文章编号:049420911(2001)0620044202

中图分类号:P208　　　　　　文献标识码:E

分布式移动GIS

[美国]HassanA.Karimi,等

摘要:分布式移动地理信息系统(DM2GIS)已成为GIS、无线通讯和移动计算技术集成的产物。野外工作队和移动车辆可用GPS、

公用事业、运输、营救工作、电信、科学研究、环境监测和规DM2GIS进行运算来确定最佳方案。DM2GIS的应用领域包括紧急任务、划。本文介绍此系统的构成以及所面临的各种挑战。

关键词:移动GIS;分布GIS;无线通讯;移动计算

　　一、引　言

现实生活中,某些应对紧急情况的部门,如消防队的总目标是必须对事故加以估计并选择最佳方案以便救护生命。作为决策依据的信息都可以存储在GIS中。此类GIS数据库包括大量的空间和非空间的数据,航摄像片和卫星影像。

Company

续表1

Web2Addresses

.comHCl,Inc.,BritishColumbia,Canadawww.hegyi

www.highwaymaster.

HighwayMaster,Richardson,TX

com

Hyperdyne,Inc.,Annandale,VAwww.hyperdyne.comIDACorporation

IDC,BainbridgeIsland,WALocsys,Inc.,Tucson,AZ

LucentTechnologiesMurrayHill,NJMentorEngineeringInc.,Alberta,Canada

NationalSystems&ResearchCo.(NSR)ColoradoSprings,CONavigationDataSystems,Inc.,NewOrleans,LA

Netwaycommunications,Victoria,Australia

OceanInterfaceTechnologiesOrbitalSciencesCorporation,Dulles,VA

OuterLinkCorporation,Concord,MA

PintpointCorp.,Bedford,MA

PSVehicleTrackingSystems,SanMateo,CA

QualcommInc.,SanDiego,CA

RadioSatelliteIntegrators(RSI),Torrance,CA

RoadTrac,Roswell,GA

SigmaOneCommunications,WoodlandHills,CA

SiRFTechnologyInc.,SantaClara,CA

www.idaco.com.comwww.placethecallwww.locsys.comwww.lucent.comwww.mentoreng.comwww.nsr.com

.members.aolcom󰃗

fleettrak󰃗index.htmwww.netway.com.au

　　二、设计背景

设计目标是开发分布式移动地理信息系统(DM2GIS)为实地提供作出正确决定的必要信息。要求紧急反应人员必须能够连接远方GIS数据库,这种数据库存储在一组远方后端服务器中并进行维护。每一个作业队可以携带一台笔记本电脑以便直接或者间接从后端服务器提取数据。间接提取是从存储在移动计算机里的数据库中进行的,例如,在消防车上定位,就是通过无线通讯从后端服务器上所预先进行收集的数据中提取信息。在任何给定的时间,随着每台移动计算机在野外所处GPS位置的改变,从后端服务器数据库中获得的数据是相应变化的,数据流也是不断变化的。每台移动计算机必须能够收集新数据并且能够更新后端服务器数据库。如实地拍摄的数字像片就是需要加入新数据的例子。表1给出了一些销售商和他们的网址。

表1　

Company

@Roadlnc.,Fremont,CA

AlternativeSecuritySolutions,lnc.,

Tallahassee,FL

AnovaTechnologies,Inc.,Roswell,GA

AutodeskCanadaInc.,Burnaby,BritishColumbia,Canada

Web2Addresseswww.atroad.comwww.srtgps.comwww.anova2tech.comwww.autodesk.com

～www.accessone.com󰃗

kbsimm

.comwww.orbitalwww.OuterLink.comwww.pinpointco.comwww.csiwebsites.comwww.qualcomm.comwww.radsat.comwww.roadtrac2usa.comwww.sigma21.comwww.sirf.com

AVLInformationSystems,Inc.,MIwww.avlinfosys.com

Cell2LocInc.Calgary,Alberta,

www.cell2loc.com

Canada

CompassCom.Inc.,Englewood,COwww.compasscom.comCorsairCommunications,PaloAlto,CA

DigitalDispatchSystemsBellingham,WA

Dinet,Inc.,Oceanside,CAGeoComm,St.Cloud,MNGPSUSA

www.corsair.comwww.digital2ispatch.com󰃗www.dinetdata.comwww.geo2comm.comwww.gpsdata.com

SkyTrackers,PuertoNuevo,Puerto

www.skytrackers.com

Rico

SnapTrackInc.,SanJose,CAwww.snaptrack.comSPSTechnologiesInc.,Fort

www.miras.com

Lauderdale,FL

TeletracInc.,GardenGrove,CAwww.teletrac2online.comTendlerCellular

TrimbleNavigation,Sunnyvale,CATruePositionInc.,Wayne,PAUNICOMPtyLtd.,AustraliaVantageTrackingSolutions

www.fonefinder.comwww.trimble.comwww.trueposition.com.comwww.unicompl

www.vantagetracking.com　　收稿日期:2001201210

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2001年　第6期　　　　　　　　　　　　测　绘　通　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　45

　　三、结　构

DM2GIS工作平台必须具备:1.满意的野外作业性能;2.易于为用户使用和了解;

3.能提供高质量的信息,提供关键性决策的依据;4.能提供解决复杂问题的信息。

　　五、分布式GIS

分布式移动地理信息系统(DM2GIS)是依据最佳分布变化频率的标准来实施GIS数据的时序分布。这一特征具有:

1.新分布式数据库的策略以计算机位置的永久变化为

依据;

2.当拓扑不相容性已被确定时,就必须进行数据库的

在几种可行的结构中,最新的3转接台客户2服务器结构是具有吸引力的(如图1)。

拓扑相容性的有效检核和拓扑结构的建立,这一过程需要有效数据结构技术;

3.处理访问、更新和维护数据以及处理非连接的操作。

拓扑关系是最大的挑战,因为DM2GIS的任何操作(如分层和空间分析),都需要GIS数据库具有正确的拓扑关系。

　　六、移动计算

数据管理涉及到LC和WS之间、WS与WS之间、WS和后端服务器之间以及LC之间的协调。由于GIS数据的频繁更新,DM2GIS需要一种高效、灵活、多尺度的移动数据管理框架。移动设备的性能随着技术的发展正在稳步改进。当然,移动设备的性能不如有线设备。对于移动设备而言,其基本限制是带宽相对较窄、电池寿命较短、处理和存储性能相

图1　DM2GIS工作平台

对较差,而且需要定期地从网络上断开。LC的性能有限并在数据方面取决于WS。WS、LC和后端服务器之间的交互作用的特性将决定它们的结构:例如同级之间或客户2服务器的结构,并将采用推拉数据和控制传播策略。有些问题得到了较深入的研究,比如:从单一数据服务器实现的无线传递访问处理以及DM2GIS环境需要选择特定的方案等。其他的问题,诸如从两个或更多的独立数据服务器获得一组兼容的数据,并未得到深入的研究,这类问题需要加以解决。

这一结构包括3部分:

1.分布式GIS环境,包括一组后端服务器;

2.若干台移动计算机,包括功能有限的挂靠客户(LC)

和功能相当于小型台式机的移动站(WS),这些移动站组成了一组移动GIS服务器,作为挂靠客户的访问入口;

3.移动计算机由无线网连接。

移动站的任务是:

1.保证通讯连接到固定蜂窝式󰃗个人通讯系统(PCS)型

　　七、无线通讯

传统的移动应用,比如:车辆定位和遥测技术,由广域覆盖和窄带宽的数据设备支持。像短信息收发、电子邮件、网上浏览等移动应用,则要采用宽带与局域覆盖相结合的无线局域网络。上述两类应用都需要有固定基准站的网络。DM2GIS需要至少是大型城市的广域覆盖并与宽带相结合。DM2GIS需要下列4种无线通讯:

1.在WS之间或在WS和LC之间;2.在后端服务器与WS和LC之间;3.在GPS卫星和接收机之间;

4.在GPS接收机和基准站之间,在此情况下,使用差分GPS(DGPS)。

基准站上,这些站通常是窄带并需要高传输功率;

2.确保向挂靠用户提供无线高速率数据通讯,而所需

功率较低;

3.提供易于设置的特设点,以便紧急情况下访问。

　　四、无线网络

无线网络是由移动站(WS)临时网络构成的,这些移动站一端连接到永久基础设施网络,另一端与挂靠的用户机

(LC)连接。移动计算机(LC或者WS)的位置是通过GPS测

量和在永久站上通过移动管理软件进行跟踪的。整个GIS数据库由后端服务器存储和维护并根据移动计算机的实时位置和它们的特殊需要实时动态分发。所有实地采集和更新的数据被传输到后端服务器上。来自GIS数据库的数据只分配给移动站(WS),因为通过无线通讯由后端服务器传输的数据可靠性较差,带宽较窄,而且成本较高。存储在WS中的数据有助于数据更接近LC,这样,缩短了数据存取的时间并提高了可靠性,并使LC更轻便和易于野外操作。选择的数据发送到WS取决于整个网络传输的数据量及其用途。在操作时,当WS的位置发生变化时,就需要传输其他部分的数据。数据的选择取决于WS的实时位置和空间近似分析的结果。

DM2GIS所要解决的问题是静态GIS,通常的移动计算和现

前两种情况提出了新的课题,固定网和临时网要分别来研究,将两者融合将导致新的研究领域:最佳通讯协议以及混合网络的连通性。该研究需要在射频频谱和无线存取的适用性、可行性和可达性的基础上,对候选结构研究评价方案。其他的问题包括研究定位、移动管理、自动初始化算法和规格,路径选取策略和GIS技术,以建立更加有效的自动路径选择策略。

(原载杂志2000年第9期《GIM》

赫建忠,郭革新编译　郑家声校)

有的无线网络本文未做讨论,例如,蜂窝式󰃗个人通讯系统。

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