淺議面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的位置信息展現(xiàn)技術(shù)

+ 上海迅圖數(shù)碼科技有限公司 閻晨

1.管理軟件的發(fā)展

當前是企業(yè)和社會管理軟件發(fā)展的分水嶺。隨著移動寬帶網(wǎng)絡(luò)普及、移動智能終端普及、智能傳感設(shè)備普及， 管理軟件正由局部時空管理軟件（Inside Office）向全時空管理軟件（Outside Office）轉(zhuǎn)變。其中的幾個重要的轉(zhuǎn)變：一是應(yīng)用范圍正從目前管理人員只在辦公室里在桌面系統(tǒng)上應(yīng)用辦公室內(nèi)軟件演進到支持大量的外業(yè)現(xiàn)場工作的移動操作系統(tǒng)應(yīng)用即戶外移動辦公軟件；二是以往的外部信息采集由主觀判斷、人工采集、手工錄入為主演進到以大量傳感器精準采集實時傳輸錄入的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方式為主，扭轉(zhuǎn)了多年外業(yè)工作及數(shù)據(jù)采集可信度低、難以驗證的問題；三是過去的局部時空管理軟件比較局限在管理邏輯的信息流程上，也就是說記錄和分析的信息要素從以往主要是事件、過程、結(jié)果，向時間、地點、人物、事件、過程、結(jié)果全要素系統(tǒng)過度。

全時空管理軟件的發(fā)展方向就是對于需要分析和控制的人、物的系統(tǒng)信息采集的全面、準確、及時、有效，如時間、地點、人物、狀態(tài)的實時識別提取。在精準采集的同時，要能實現(xiàn)系統(tǒng)實時的同步處理和展現(xiàn)，即信息數(shù)據(jù)處理更新后，在辦公室的桌面系統(tǒng)和在外場的移動桌面能夠展現(xiàn)同樣的圖形和數(shù)據(jù)，即為所有辦公人員提供相同的圖形化公共工作語境，方便于工作的交流和決策。實現(xiàn)工作應(yīng)用中的崗位聯(lián)絡(luò)、信息共享、輔助分析、輔助決策，實現(xiàn)對工作的有效和實用的支持。有了信息的及時有效的圖形化展現(xiàn)，計算機系統(tǒng)才能有效的提供決策輔助和流程管理，管理軟件才能進入管理工作的閉環(huán)。這是應(yīng)用實用化的必然過程，信息技術(shù)才能獲得更廣泛應(yīng)用，長足的發(fā)展。

2.地理信息系統(tǒng)的發(fā)展

正因為未來管理軟件的實用化、實時化、移動化和全員化的要求，使得數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù)面臨更大的挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)展現(xiàn)技術(shù)的目標是將機器處理的數(shù)據(jù)結(jié)果用人類可以理解的圖形化方式描繪展現(xiàn)的技術(shù)，未來能利用計算機展現(xiàn)全時空的可視化虛擬現(xiàn)實環(huán)境，自然最離不開的就是地理信息系統(tǒng)（GIS），現(xiàn)在主流GIS/圖形系統(tǒng)是誕生于上世紀7、80年代歐美國家開發(fā)的產(chǎn)品，包括ARCGIS、MapInfo、AUTOCAD等。人們使用GIS系統(tǒng)主要是以制圖測繪和數(shù)據(jù)處理為最初的應(yīng)用目的，地物建模和分析算法為主要的研究方向，所以并不關(guān)心GIS的應(yīng)用速度和效率，我們可以把這一時期的GIS稱為“測繪型GIS系統(tǒng)”。

后來隨著互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，越來越多的人們需要在自己的工作和生活中使用、查詢、標繪地圖，感覺專業(yè)的測繪型GIS系統(tǒng)無法滿足需求，用戶越來越明確需要緊密圍繞自身業(yè)務(wù)需求的“應(yīng)用型GIS系統(tǒng)”，滿足數(shù)據(jù)應(yīng)用、發(fā)布、管理及交互的需求。在2003年google應(yīng)勢推出的google map平臺將人們和電子地圖的應(yīng)用一下拉近了許多，近幾年如火如荼的有趣和實用的公眾地圖應(yīng)用在google map及相仿的地圖平臺上得以蓬勃發(fā)展。這種產(chǎn)品我們稱之為“公眾應(yīng)用型GIS系統(tǒng)”。

但是除了互聯(lián)網(wǎng)個人用戶外，還有大量的企業(yè)和行業(yè)的應(yīng)用即物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和行為分析應(yīng)用，它們的規(guī)模、效率、和功能的要求是 “公眾應(yīng)用型GIS系統(tǒng)”無法滿足的，比如大型分布式呼叫中心、行業(yè)及社會應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)、社會化物流服務(wù)體系管理等等，就需要“專業(yè)應(yīng)用型GIS系統(tǒng)”來提供支持。

在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，低成本的超高速海量地理數(shù)據(jù)應(yīng)用發(fā)布能力，這是“專業(yè)應(yīng)用型GIS系統(tǒng)”平臺最重要的特征。而隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展GIS系統(tǒng)已經(jīng)不再只是地理信息展現(xiàn)這么簡單的要求，它需要將地理信息、設(shè)備設(shè)施信息、設(shè)備運行信息、設(shè)施檔案信息等信息能綜合的進行信息發(fā)布、展現(xiàn)、同步，才能有效的支持物聯(lián)網(wǎng)行為分析的工作。比如我們在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中逐步遇到的百萬級別車輛、設(shè)備的實時位置、狀態(tài)變化信息的及時體現(xiàn)和交互能力；電信級物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺上多達數(shù)萬管理應(yīng)用人員同時進行瀏覽、查詢、分析、應(yīng)用所需要的承載能力；應(yīng)急調(diào)度指揮時需要的高效的分析、處理、操作、協(xié)同的工作能力等。即管理軟件的發(fā)展將開始實現(xiàn)工業(yè)實時軟件和流程化管理軟件的融合。

3. 互聯(lián)網(wǎng)位置服務(wù)中的圖形展現(xiàn)技術(shù)

從理論上說互聯(lián)網(wǎng)地圖發(fā)布方式只有兩種，一種是圖片方式，一種是矢量方式。由服務(wù)端和客戶端存儲、發(fā)布、展現(xiàn)使用不同的圖形技術(shù)匹配，得到在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下只有三種方式發(fā)布圖形的組合。但每種技術(shù)都有不同的優(yōu)點和缺點，了解不同技術(shù)的特點，可以在應(yīng)用中其實可以使用不同的技術(shù)組合滿足不同的應(yīng)用。

瓦片技術(shù)是將矢量格式地圖數(shù)據(jù)預(yù)先生成按不同比例尺寸切割好的地圖圖片（JPG、PNG等），通過客戶端瀏覽器腳本直接調(diào)用下載圖片，并在瀏覽器中拼接顯示的技術(shù)。可通過下載新的圖片實現(xiàn)放大、縮小、移動功能（如google map）。優(yōu)點是客戶端不需要安裝任何插件就能瀏覽地圖及相關(guān)數(shù)據(jù)，以適應(yīng)多種瀏覽器的應(yīng)用，地圖可以處理的比較美觀，即在每個大小比例下地圖消隱顯示可以預(yù)先人工調(diào)整最佳狀態(tài)。但缺點是地圖生成圖片后數(shù)據(jù)量過大（基本上比矢量數(shù)據(jù)大數(shù)千倍），動態(tài)變化的數(shù)據(jù)點需要腳本驅(qū)動添加修改，效率很低；不含有ID及元素信息，不具有專題圖層概念，應(yīng)用中實現(xiàn)的功能比較簡單，需要和服務(wù)器交互大量信息降低效率。瓦片地圖預(yù)生成耗時很長，不能實現(xiàn)地理地圖的及時修改和變化。所以只適合互聯(lián)網(wǎng)普通用戶的簡單查詢應(yīng)用。

4.1圖形預(yù)生成技術(shù)（瓦片技術(shù)）

圖片動態(tài)生成技術(shù)是服務(wù)器端將矢量格式地圖數(shù)據(jù)按照客戶端應(yīng)用的需求實時生成不同尺寸格式的單張地圖圖片（JPG、PNG等），直接下發(fā)到客戶端顯示，要實現(xiàn)放大、縮小、移動需要重新申請重新生成圖片下發(fā)。客戶端不需要安裝任何插件就能瀏覽地圖及相關(guān)數(shù)據(jù)，以適應(yīng)多種瀏覽器的應(yīng)用。可以動態(tài)修改和變化數(shù)據(jù)及顯示效果，表現(xiàn)形式靈活。但主要依賴于服務(wù)器的實時運算，服務(wù)器壓力大。

矢量插件技術(shù)是服務(wù)器端保存矢量格式地圖數(shù)據(jù)，客戶端瀏覽器通過嵌入矢量地圖引擎插件，下載地圖矢量數(shù)據(jù)，解析顯示并操作地圖。矢量插件技術(shù)因為矢量數(shù)據(jù)量小，同樣網(wǎng)絡(luò)情況下載速度快于瓦片地圖，放大、縮小不用下載新的地圖數(shù)據(jù)，操作速度很快。矢量數(shù)據(jù)具有元素ID屬性，可以實現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)用功能。矢量地圖方式可以方便的進行數(shù)據(jù)的修改和添加，修改的信息可以直接發(fā)布瀏覽。矢量地圖方式可以接駁SCADA等實時控制系統(tǒng)，可在WEB端高速刷新顯示控制系統(tǒng)傳送來的動態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)。矢量地圖方式具有圖層概念，可以支持不同的人員可以按權(quán)限看不同的數(shù)據(jù)圖層。而且只有矢量技術(shù)才能支持真實的3D應(yīng)用顯示，所以說在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時代矢量引擎的互聯(lián)網(wǎng)顯示是我們要重點關(guān)注和發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品。

4.總結(jié)：

物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下圖形展現(xiàn)交互技術(shù)的要求和傳統(tǒng)靜態(tài)管理軟件中的圖形展現(xiàn)技術(shù)有著根本的不同。核心在于，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下我們對于圖形顯示不是展示簡單的圖形關(guān)系，而是展現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)施的環(huán)境、狀態(tài)、關(guān)系、歷史等動態(tài)信息。

所以高效率、高并發(fā)、高實時的圖形展現(xiàn)和發(fā)布技術(shù)將是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用必不可少的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，即前面提到的“專業(yè)應(yīng)用型GIS系統(tǒng)”為代表的將工業(yè)實時顯示技術(shù)和以前靜態(tài)信息顯示技術(shù)有效結(jié)合的新型實時高速顯示技術(shù)才能有效的支持物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模實用需求,形成面向工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)、軍事、社會管理的物聯(lián)網(wǎng)顯示控制一體化平臺。這樣我們就將傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的地型數(shù)據(jù)加關(guān)注對象的空間位置數(shù)據(jù)的集合應(yīng)用擴展為地圖、設(shè)備、狀態(tài)、資料四合一的應(yīng)用體系，引領(lǐng)地理信息產(chǎn)業(yè)真正進入大規(guī)模實用化的工業(yè)應(yīng)用時代，成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展必不可少的核心技術(shù)環(huán)節(jié)和基礎(chǔ)。