基于 LBS 的移動(dòng)地理信息服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)技術(shù)研究

聶燦權(quán)

摘 要：基于位置的服務(wù)（LBS）需求日益增長(zhǎng)，在 GPS定位技術(shù)、通信技術(shù)以及電子計(jì)算機(jī)整體性能不斷提高的前提下，LBS 與移動(dòng) GIS 結(jié)合成為可能，并在專業(yè)領(lǐng)域和應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。該文以基于LBS的移動(dòng)地理信息服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)技術(shù)為研究對(duì)象，首先分析了SOA架構(gòu)概述和特性分析，探討了基于SOA的LBS移動(dòng)地理信息服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，提出了實(shí)現(xiàn)策略，相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞：LBS 移動(dòng)地理信息服務(wù)平臺(tái) 架構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）03（a）-0015-02

1 移動(dòng)GIS概述

移動(dòng)GIS，不僅僅是桌面GIS或WebGIS在移動(dòng)設(shè)備上的簡(jiǎn)單移植，它集嵌入式系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)（GPS）、移動(dòng)計(jì)算和地理信息系統(tǒng)為一體，借助無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)，完成圖形、文字等多媒體信息融合空間數(shù)據(jù)的傳輸和應(yīng)用。移動(dòng)地理信息系統(tǒng)繼承了地理信息系統(tǒng)對(duì)與地理信息和位置信息有關(guān)的地物屬性信息進(jìn)行信息管理的特點(diǎn)，同時(shí)又?jǐn)U展了地理信息系統(tǒng)的地域限制，提供隨時(shí)隨地的時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)。移動(dòng) GIS 的真正內(nèi)涵是對(duì)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行組織并抽象成各種空間模型，從而將現(xiàn)實(shí)世界的各種內(nèi)容以可理解的、有意義的形式呈現(xiàn)給用戶，通過(guò)預(yù)測(cè)和分析為管理者和決策者提供一個(gè)良好的決策分析平臺(tái)。

移動(dòng)終端具有良好的移動(dòng)性和軟硬件可擴(kuò)展性，其搭載的軟件操作系統(tǒng)的開(kāi)放性為開(kāi)展 GIS 服務(wù)提供了理想的平臺(tái)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)水平的不斷提升，特別是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)通信的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的GIS應(yīng)用與移動(dòng)終端平臺(tái)的有效結(jié)合已經(jīng)成為GIS領(lǐng)域重要研究方向之一。人們將移動(dòng)計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到GIS中，并逐漸與通常所定義的移動(dòng)GIS的概念相融合，促進(jìn)了移動(dòng)GIS發(fā)展，它使得GIS空間信息以可視化的數(shù)字地圖格式顯示在功能強(qiáng)大的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備中。

目前移動(dòng)GIS在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用空間非常大而且國(guó)內(nèi)的移動(dòng)GIS技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平處于伯仲之間，但是由于受移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)智能終端的普及和分布極不平衡，導(dǎo)致移動(dòng)GIS不能大規(guī)模推廣而只能在小范圍內(nèi)展開(kāi)應(yīng)用。不可否認(rèn)的是，移動(dòng)GIS的應(yīng)用前景十分光明，但是受上游GIS數(shù)據(jù)不公開(kāi)和盈利模式不成熟等多方面的阻礙和影響，移動(dòng)GIS的普及推廣不是一蹴而就的，而是需要政府與GIS平臺(tái)廠商移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和設(shè)備生產(chǎn)商等各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上的力量攜手并一起努力。

2 SOA架構(gòu)概述和特性分析

基于LBS的移動(dòng)地理信息服務(wù)平臺(tái)采用企業(yè)級(jí)面向服務(wù)的SOA架構(gòu)的總體設(shè)計(jì)模式，那么究竟什么是所謂的SOA架構(gòu)呢？簡(jiǎn)單的說(shuō)，SOA就是一個(gè)軟件一體化的戰(zhàn)略方法。SOA至今仍然沒(méi)有給出統(tǒng)一的官方定義，W3C對(duì)SOA的定義是指服務(wù)提供者完成不同工作，再為服務(wù)使用者交付所需要的最終成果，最終的結(jié)果通常會(huì)使服務(wù)提供者和使用者一方的狀態(tài)發(fā)生變化，也或者是雙方的狀態(tài)都發(fā)生了改變，也就是說(shuō)這些服務(wù)能夠迅速地被組合和重用，圍繞著服務(wù)滿足業(yè)務(wù)需要。我們可以將SOA架構(gòu)理解成按標(biāo)準(zhǔn)將分散的功能組織成統(tǒng)一服務(wù)的組件模型，通過(guò)已經(jīng)預(yù)定義的接口和協(xié)議將一組服務(wù)以應(yīng)用程序功能單元模塊的形式聯(lián)系起來(lái)這些預(yù)定義的接口一般都具底層環(huán)境無(wú)關(guān)性和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境無(wú)關(guān)性，能夠做到最大限度地滿足其跨平臺(tái)性 因此構(gòu)建SOA架構(gòu)的平臺(tái)，系統(tǒng)就能統(tǒng)一地以通用方式進(jìn)行交互。

SOA圍繞著服務(wù)的核心概念，主要包含了三個(gè)服務(wù)的參與者——服務(wù)提供者注冊(cè)者和服務(wù)使用者。通常在第一步，服務(wù)提供者角色的任務(wù)是要將所要提供服務(wù)的相關(guān)描述信息發(fā)送給注冊(cè)者，進(jìn)行描述信息的發(fā)布；第二步，是服務(wù)使用者通過(guò)用戶界面或者是直接調(diào)用使用了該服務(wù)的其他服務(wù)，通過(guò)服務(wù)注冊(cè)代理來(lái)查找定位所需要的某一服務(wù)；最后是將所需服務(wù)與使用者綁定并調(diào)用，這里指的是在完成查找所定位服務(wù)的描述信息后激活該服務(wù)。

實(shí)施SOA架構(gòu)的關(guān)鍵目標(biāo)歸根結(jié)底是未來(lái)節(jié)約管理成本，最終實(shí)現(xiàn)企業(yè)資產(chǎn)重用的最大化。因此人們?cè)趯?shí)施SOA的時(shí)候要滿足以下兩方面的要求：（1）用戶從企業(yè)外部訪問(wèn)。使業(yè)務(wù)伙伴即外部用戶也能像企業(yè)內(nèi)部用戶一樣地訪問(wèn)相同的服務(wù)，從而滿足企業(yè)的業(yè)務(wù)伙伴的需求。（2）服務(wù)提供者要對(duì)服務(wù)請(qǐng)求做出及時(shí)準(zhǔn)確的響應(yīng)。當(dāng)業(yè)務(wù)伙伴以完成業(yè)務(wù)為目的交換業(yè)務(wù)信息時(shí)，整個(gè)會(huì)話過(guò)程隨時(shí)可用不會(huì)受到阻止，并且及時(shí)做出準(zhǔn)確的業(yè)務(wù)反饋信息。但在實(shí)際使用中，服務(wù)的提供者數(shù)量總是大于服務(wù)的使用者數(shù)量，當(dāng)使用者數(shù)量大到一定限度時(shí)，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)很容易因服務(wù)提供者短缺的原因而受到影響，為此有人為了容許服務(wù)處于暫時(shí)的短缺或遲滯的情況，采用隊(duì)列請(qǐng)求的設(shè)計(jì)方式（也稱異步應(yīng)用）為服務(wù)使用者提供服務(wù)。

SOA的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，它滿足了上述的松耦合性、可重用性、易于管理性等，此外，SOA具有的優(yōu)點(diǎn)還表現(xiàn)在編碼靈活性，它能使每一位開(kāi)發(fā)人員的角色更明確；由于SOA采用中立的通信格式，因而能夠支持多重客戶類型；SOA架構(gòu)的松散耦合使得它具有更易維護(hù)性和更高的可用性。總之，SOA的這些特性能夠隱藏服務(wù)環(huán)境內(nèi)在的技術(shù)復(fù)雜性，更好地提高了業(yè)務(wù)的敏捷性，更快地交付服務(wù)，使得業(yè)務(wù)更快地做出反應(yīng)，從而提供最優(yōu)的用戶體驗(yàn) 對(duì)企業(yè)來(lái)講，對(duì)現(xiàn)有資產(chǎn)的高效利用和易于集成管理是其最關(guān)心的問(wèn)題，SOA恰好能夠滿足這些要求，所以企業(yè)的成本自然而然地降低了。

3 SOA架構(gòu)的LBS移動(dòng)地理信息服務(wù)平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于服務(wù)的地理空間數(shù)據(jù)共享的模式正在逐漸成為當(dāng)前GIS向各行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)研究熱點(diǎn)GIS在當(dāng)前的企業(yè)應(yīng)用中，具有GIS建設(shè)相對(duì)昂貴，系統(tǒng)集成困難和設(shè)備更新維護(hù)復(fù)雜的缺陷，同時(shí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)集成也有一部分存在信息孤島 的現(xiàn)象 通過(guò)實(shí)現(xiàn)SOA架構(gòu)的GIS解決這一系列問(wèn)題，使得 GIS平臺(tái)廠商以及二次開(kāi)發(fā)商專注在數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)單服務(wù)，諸如 IBM 微軟等等IT界的基礎(chǔ)軟件提供商專注在基礎(chǔ)架構(gòu)類服務(wù)連接類服務(wù)和流程控制類服務(wù)上面SOA思想在整體架構(gòu)上廣泛地借鑒了設(shè)計(jì)模式的理念，使得整套系統(tǒng)的各模塊之間以及各個(gè)模塊的自身內(nèi)部之間具有高內(nèi)聚和低耦合的特性通過(guò)SOA架構(gòu)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)服務(wù)與GIS服務(wù)的有效集成，而且在數(shù)據(jù)生產(chǎn)管理等GIS專業(yè)應(yīng)用部門(mén)實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)服務(wù)的模式，有力地促進(jìn)了GIS向應(yīng)用的發(fā)展。endprint

基于LBS的移動(dòng)地理信息服務(wù)平臺(tái)是SOA架構(gòu)下的移動(dòng)GIS平臺(tái)，它是移動(dòng)GIS與先進(jìn)的SOA架構(gòu)技術(shù)的巧妙融合，把移動(dòng)GIS的所有功能封裝成服務(wù)，使得平臺(tái)更具有開(kāi)放性和靈活性。平臺(tái)通過(guò)這種架構(gòu)設(shè)計(jì)，一方面以服務(wù)的方式對(duì)外發(fā)布包括 GIS矢量和柵格數(shù)據(jù)在內(nèi)的數(shù)據(jù)服務(wù)，另一方面對(duì)外發(fā)布業(yè)務(wù)服務(wù)包括三維景觀地圖服務(wù)和定位追蹤服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)了多種客戶端的跨平臺(tái)、跨網(wǎng)絡(luò)、跨語(yǔ)言調(diào)用。

在服務(wù)器端，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器將移動(dòng)GIS 以Web Service方式發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)，服務(wù)主要以SOAP和REST兩種形式提供，都是基于HTTP的方式發(fā)布 同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器也支持發(fā)布OGC標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)，如WMS WFS和WCS，以及一些第三方的標(biāo)準(zhǔn)如 KML，GeoRSS 等，支持這些標(biāo)準(zhǔn)的第三方都可以訪問(wèn)這些服務(wù)。而且支持SOA各種相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如WS-Security LDAP等安全標(biāo)準(zhǔn)，WSDL/UDDI等服務(wù)接口主持和發(fā)現(xiàn)合約，以及 BPEL流程控制支持等在GIS應(yīng)用服務(wù)器層，提供比較全面的GIS服務(wù)，如地圖服務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)空間分析服務(wù)網(wǎng)路分析服務(wù)三維服務(wù)等，這些服務(wù)可以與 SOA架構(gòu)中與其他業(yè)務(wù)相關(guān)的服務(wù)進(jìn)行有效的集成。

4 LBS移動(dòng)地理信息服務(wù)平臺(tái)技術(shù)實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)包括移動(dòng)客戶端開(kāi)發(fā)和服務(wù)器端開(kāi)發(fā)，移動(dòng)客戶端的開(kāi)發(fā)是基于Android GUI系統(tǒng)框架，運(yùn)用Java結(jié)合XML技術(shù)實(shí)現(xiàn)地圖GIS功能；運(yùn)用JSON和HTTP技術(shù)實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器端開(kāi)發(fā)，運(yùn)用Ajax技術(shù)和ASP.NET搭建后臺(tái)，處理HTTP請(qǐng)求，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，使多源數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中合理地存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)方法如圖1所示。

5 結(jié)語(yǔ)

移動(dòng)地理信息系統(tǒng)繼承了地理信息系統(tǒng)對(duì)與地理信息和位置信息有關(guān)的地物屬性信息進(jìn)行信息管理的特點(diǎn)，同時(shí)又?jǐn)U展了地理信息系統(tǒng)的地域限制，提供隨時(shí)隨地的時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)。基于LBS的移動(dòng)地理信息服務(wù)平臺(tái)是SOA架構(gòu)下的移動(dòng)GIS平臺(tái)，它是移動(dòng)GIS與先進(jìn)的SOA架構(gòu)技術(shù)的巧妙融合，把移動(dòng)GIS的所有功能封裝成服務(wù)，使得平臺(tái)更具有開(kāi)放性和靈活性。

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