基于移動互聯網的定位服務平臺建設

聶小波，李 兵，王雪艷，沈鳳嬌

（1.湖北省基礎地理信息中心，湖北 武漢 430071）

1 建設背景及目標

隨著無線通信技術和智能移動終端的廣泛應用，基于位置的服務(LBS)得到飛速發展與普及。將電子地圖、用戶位置以及用戶關注的信息3者結合，強化信息化管理能力，為用戶的日常出行和安全保障提供全新體驗，集定位、導航、跟蹤、識別、協助、查詢、發布為一體的LBS將成為推動移動互聯網發展的一個重要方向[1]。

2011年，湖北省基礎地理中心初步實施了基于GPS的道路更新關鍵技術研究項目，初步解決了GPS坐標的實時接收、解析、地圖可視化等相關技術難點；2012年，在此基礎上開展了基于GPS的定位服務系統關鍵技術研究及系統研發工作。本系統綜合運用GPS技術、移動通信技術、互聯網技術、數據庫技術等，結合地理信息服務技術，以天地圖·國家及天地圖·湖北公眾版電子地圖為基礎，集成人員、移動終端設備等專題信息，構建GPS定位平臺，實現地理信息數據的共建共享、人員信息的綜合分析和集成服務。

2 需求分析

1）用戶分類。用戶分為2類：一類是普通用戶，一般為移動終端的使用人員(即被定位人員)，可以登錄系統，進行歷史軌跡查詢、速度坐標信息報表導出等操作；另一類是管理員用戶，可以對被定位人員進行管理，和被定位人員實時通話，收取各種報警信息。

2）數據需求。主要包括矢量電子地圖數據及地名數據。前者來源于數字湖北地理信息公共服務平臺及天地圖·國家地理信息公共服務平臺；后者主要來源于天地圖·湖北，坐標系統為2000國家大地坐標系。

3）功能需求。主要包括定位中心、通信中心、報警中心、報表中心、管理中心、支付中心等6大功能中心，具體如圖1所示。

圖1 吉思定位服務系統功能構成圖

4）性能需求。具有較好的數據管理和實時處理能力，功能劃分清晰，可操作性強，查詢速度快，能夠在電子地圖上平滑漫游、快速跳轉。

3 技術路線

3.1 關鍵技術

1）LAMP部署方案。LAMP具有輕量開發、資源豐富、跨平臺、高性能、低價格的優勢。在本項目中，基于LAMP方案對項目進行架構設計，使系統具有成本低廉、部署靈活、快速開發、安全穩定等特點。

2）WebGIS平臺。Web技術使用戶可以訪問世界各地的GIS服務器，可以傳輸并顯示以圖形、圖像方式表現的地理空間數據，充分利用網絡資源，完成對空間數據的查詢和分析等功能。

3）嵌入式技術。嵌入式系統以計算機技術為基礎，面向用戶、面向產品、面向應用，集中實現一項或幾項功能，是物聯網的重要技術組成之一。本系統中，iPhone、Android手機及GPS追蹤器均使用了嵌入式技術。

4）分布式空間數據管理技術。分布式空間數據管理是構成移動GIS體系結構的關鍵技術之一，將物理上分散的空間數據庫服務器資源虛擬化，邏輯上集中提供服務，以滿足不同位置的用戶訪問的不同需求。

5）空間定位技術。目前LBS的定位技術主要分為基于通信網絡的定位、基于移動終端的定位和混合模式定位。本項目采用混合定位技術，能最大限度地獲取被定位人員的空間地理位置。

3.2 總體架構

吉思定位服務系統采用面向服務架構（SOA）的方法。考慮系統的可擴展性和兼容性，采用5層架構設計實現，見圖2。

圖2 吉思定位服務系統總體架構圖

3.3 運行環境

服務器端采用Linux Centos 5.0以上或RHEL 5.0以上操作系統；PC系統客戶端支持Windows XP 或更高版本操作系統；瀏覽器支持IE6.0或更高版本、FireFox 23.0.1或更高版本。手機端支持iOS 5.1.1、Android2.3.1以上版本。GPS終端使用MT90及更高版本。采用B/S應用方式對系統進行架構設計，網絡運行環境為因特網。

3.4 功能設計

吉思定位服務系統功能實現劃分為10大功能模塊：

1）地圖瀏覽模塊。提供地圖的放大、縮小、漫游、全圖以及鷹眼操作等功能，支持對地圖興趣點的管理功能，包括興趣點標注、修改、刪除、快速定位等操作。

2）信息查詢模塊。可以對被定位人員進行模糊檢索；可以對地名進行搜索，并在地圖上進行定位；支持通過在地圖上點擊相關人員圖標的方式進行詳細信息查詢和顯示。

3）定位監控模塊。該功能支持GPS終端設備及帶GPS定位功能的手機，定位模式采用GPS+GSM基站雙模定位。能夠在地圖上實時顯示人員位置及其他詳細信息。通過選擇時間，還可以在地圖上顯示人員在過去某個時間的空間地理位置。

4）軌跡回放模塊。通過輸入開始和結束時間，可以在地圖上顯示某個被定位人員的歷史軌跡，進行動態回放，并可導出軌跡為外部txt文件。

5）電子圍欄模塊。可以在地圖上繪制、刪除、修改電子圍欄，可以修改電子圍欄名稱等信息；可以設置一個或多個人員在某個時間段應用的電子圍欄，包括禁出規則、禁入規則、開始日期、結束日期、星期、開始時間、結束時間等；可以設置電子圍欄緩沖距離；可以對不同人員應用的電子圍欄進行增加、刪除、修改等。當人員進入或走出電子圍欄時，GPS終端（包括帶GPS定位功能的手機）自動向監控中心報警。

6）短信發送模塊。支持在監控平臺下發短信給終端設備。

7）報警中心模塊。支持電子圍欄報警、SOS緊急報警、GPS盲區報警、低電報警等多種方式的警報。警報發生時，可直接定位到地圖，并顯示報警人員狀態信息，包括人員名稱、報警類型、時間、地點、經緯度、速度等。

8）報表中心模塊。可以顯示各類信息的報表，如警報信息報表、速度信息報表、歷史軌跡坐標信息報表等，各種報表信息均可導出為外部通用文本文件。

9）管理中心模塊。提供登錄驗證功能，支持賬號信息修改、被定位人員增加、刪除、在離線狀態設置、日志查詢、導出等通用管理功能。

10）支付中心模塊。支持用戶在線購買本系統提供的定位服務。

3.5 數據庫設計

1）邏輯結構。綜合信息數據庫包括人員信息表、設備信息表、事件表、最后時間信息表、圍欄設置規則表、圍欄規則設備對應表、告警表、日志表、服務帳號表、用戶購買記錄表等。整個數據庫邏輯體系如圖3所示。

2）物理結構。通過天地圖·國家及天地圖·湖北節點，在線實時調用瓦片及地名數據；其他業務信息數據以記錄集的形式存放于數據庫服務器Mysql數據庫中。

4 建設成果

圖3 數據庫邏輯結構圖

1）監控中心子系統主要包括地圖瀏覽、定位中心、軌跡回放、電子圍欄設置、通信中心、報警中心和管理中心等功能模塊，其中軌跡回放功能的界面如圖4。

圖4 軌跡回放

2）在線支付子系統支持在線購買定位服務，方便開展B2C業務，支付方式包括網銀、神州行、支付寶等。

3）iOS手機客戶端系統支持iOS 4.0以上版本，適用于iPhone手機，主要功能為地圖定位及坐標上傳，系統主界面如圖5所示。Android手機客戶端系統支持2.3.X、4.0.X 以上版本的Android手機，主要功能為地圖定位及坐標上傳，系統主界面如圖6。

圖5 iOS手機客戶端系統

圖6 Android手機客戶端系統

[1]周傲英,楊彬,金澈清,等.基于位置的服務：架構與進展[J].計算機學報.2011(7):1 155-1 171

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[4]趙志弘,李志林,余萌.涉及位置的信息服務:關鍵趨勢和商務模式[J].地理信息世界,2003,1(3):15-23

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[6]金嘉.智能手機中社交型LBS的用戶體驗設計研究[D].上海:上海交通大學,2011

[7]盛喜玉.基于LBS的移動地理信息服務平臺的研究與應用[D].青島:中國海洋大學,2012