基于5G無線網絡的GIS應用研究

【摘要】 網絡技術和無線通信技術給GIS（地理信息系統）帶來了新的機遇和挑戰，5G技術的出現，解決了與GIS發展相關的一些關鍵問題。在系統分析互聯網和無線通信技術及其相關產品的基礎上，提出了將5G技術應用于移動GIS的策略和應用前景。本文主要研究如何將GIS、5G集成到手持設備中。提出了系統的整體框架，并在此基礎上完成了系統開發。

【關鍵詞】 5G;無線通信;GIS;手持電腦

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.06.038

Research on GIS Application Based on 5G Wireless Network

CHENG Yun

（Shaanxi Land Engineering Construction Refco Group Ltd，Xi'an 710075，China）

Abstract： Network technology and wireless communication technology have brought new opportunities and challenges to GIS（Geographic Information System）. The emergence of 5g technology has solved some key problems related to the development of GIS. Based on the systematic analysis of Internet，wireless communication technology and related products，this paper puts forward the strategy and application prospect of applying 5g technology to mobile GIS. This paper mainly studies how to integrate GIS and 5g into handheld devices. The overall framework of the system is proposed，and the system development is completed on this basis.

Key words： 5G;wireless communication;GIS;handheld computer

無線互聯網與GIS的結合，特別是實時定位開始成為移動互聯網應用的新熱點。基于位置的服務是一種基于無線互聯網的服務，它由三部分組成：定位技術、無線數據傳輸和移動GIS。基于地理位置信息，移動GIS集成了社會的各種信息，因此成為信息時代的主流。隨著5G技術的出現，網絡傳輸速度得到跨越式提升，這使移動GIS突破了傳統GIS應用的局限性，真正實現萬物互聯。移動GIS不僅可以應用于專業領域，也可以應用于公眾。總而言之，GIS將成為移動互聯網的重要組成部分。隨著移動互聯網的發展，對定位服務提出了更高的要求，本文將進一步分析GIS服務技術與移動互聯網技術融合的可能性，重點討論了技術集成的模式和方法。

1 互聯網對GIS發展的影響

GIS自20世紀60年代出現以來，一直是信息技術領域中地理科學的活躍課題。隨著軟、硬件的高速發展，尤其是互聯網的發展，使GIS成為新一代的發展趨勢系統，具有無縫集成和基于組件的能力。它使web上的應用服務成為現實。結合GIS和無線互聯網為數據的收集、交換、共享和存儲提供了新的途徑。它將成為GIS和無線互聯網技術的一個新的發展方向，使GIS成為信息技術時代的主流技術。

互聯網是一種多媒體網絡，它以各種形式（如地圖、圖像、聲音、文本等）準確地傳輸信息。隨著同一地區不同信息系統之間以及不同地區信息系統之間的通信和兼容性的開始，作為GIS和互聯網的產物，移動GIS應運而生，互聯網已經成為GIS的一個新的運營平臺。移動GIS是一個基于互聯網技術標準和通信協議的網絡化地理信息系統。它支持網絡通信技術標準TCP/IP和HTTP，這意味著移動GIS系統可以連接到任何地方的數據，從而形成網絡化分布式GIS系統。

移動GIS技術應用體系結構的優點在于它可以為客戶端和服務器端提供方便的可執行過程。動態地理數據的提取、分析和其他過程可以分配給服務器端（因為同一地圖數據文檔可能是來自不同服務器的地圖數據或圖層）。將空間查詢集的選擇、圖像縮放、移動和主題地圖生成分配給客戶端。客戶機和服務器之間的處理過程可以最大限度地利用現有的計算機硬件資源。此外，隨著對網絡性能需求的增加，可以通過適當地增加服務器的處理能力來實現。在當前網絡傳輸容量下，需要網絡傳輸速率來支持地理空間數據信息的動態訪問。

2 系統基本框架

基于無線互聯網的空間服務實現技術有很多，這些方法的主要區別是數據的組織和傳輸。我們可以將它們分為三類：基于XML技術、基于文本數據技術和基于簡化標準HTML。

2.1 XML技術

無線應用協議（WAP）是一組開放的全球協議，用于開發使用無線網絡的應用程序和服務。WAP協議主要基于現有的互聯網協議，但針對無線設備的移動用戶進行了優化。WML是程序員為WAP編程的工具。

由于WML實際上是XML（可擴展標記語言）的一個應用程序，它的語法使人聯想到XML，具有一定的嚴格性。而GML是另一種基于XML的開發語言。GML是對來自XML的地理信息的擴展。

WML和GML都適用于移動設備，如手機、PDA等。它們都需要對空間數據進行重組。但它們有足夠的能力通過圖形、圖像、文本等來表示空間信息。WAP是一個開放的標準，這將大大提高它的兼容性。WAP可以基于GSM、GRPS三代，所以它會有一個廣闊可期的應用前景。

2.2 文本數據技術

SMS（短消息服務）是一種基于GSM的數據傳輸技術，發射接收是雙呼系統的標準。它們都可以用來傳輸簡單的文本數據。SMS是另一種基于GSM的數據服務，它不同于WAP技術，因為傳輸的數據有限，只有文本數據可用，但這項服務不會占用通信信道，所以，它將比GSM上的WAP技術更便宜。

無論短信還是映像都可以向一個地區廣播，這是這兩種技術的另外一個優勢，但兩者都不能傳遞圖像或圖形。如果只需要簡單的數據，這兩種技術就可以勝任。事實上，這兩種技術是在許多國家中是主流技術。

2.3 簡化標準的HTML

現在，大多數網站都是由HTML開發的，但HTML并不適用于無線設備。我們可以使用IMODE或Web剪輯技術使用有線互聯網上的資源，它們都可以支持復雜的內容，比如圖形或圖像。MODE技術使用數據包傳輸技術，這意味著客戶將為數據付費。CHTML是為IMODE開發的語言，它是HTML的一個子集。因此，將內容從有線互聯網傳輸到無線互聯網非常容易。

Web剪輯包含在Palm操作系統平臺中，它優化了HTML，用于在小型手持屏幕上顯示。Web剪輯架構包括運行在掌上電腦中的客戶端Web剪輯應用程序、代理服務器和內容服務器。客戶端應用程序用HTML格式構建，并轉換為Web剪輯應用程序格式，該格式這是HTML3.2標準的一個子集。代理服務器處理的內容服務器上的HTML和手持設備能夠處理Web剪輯HTML子集之間的轉換。

3 關鍵技術

3.1 通信技術

空間信息服務有自己的方式來組織和管理數據，如圖形、圖像等，因此，對數據通信提出了更高的要求。通信技術發展很快，許多技術可以傳輸數據，如WAP、IMODE或SMS。應該有一個通用的平臺，能夠在大多數主流技術中提供空間信息。由于其開放性，WAP現在可以支持SMS，IMODE和其他版本將支持此協議中的技術。

3.2 定位技術

對于移動設備的位置是不斷變化的，如何提高GPS定位的準確性是另一個關鍵問題。雖然GPS是一項應用廣泛的技術，但這項技術有很多局限性，尤其是在城市中。基于無線網絡的定位技術是定位技術發展的新趨勢。多路徑和信號丟失是兩種定位技術中需要解決的關鍵問題。

3.3 空間信息組織

空間信息服務隨著相關技術的發展而發展。在日常生活中，許多情況下都需要空間信息，不同部門對空間信息有不同的需求。空間信息服務可以應用于安全部門、交通部門、旅游部門、移動商務等領域。

移動GIS的優勢在于其公共信息基于地理信息，不同信息的整合應該成為研究的關鍵問題。良好的信息組織方式將幫助用戶盡快獲取必要的信息。由于帶寬的限制，數據傳輸也成為研究的關鍵問題。

4 系統設計

應用WAP和ASP技術實現了空間信息測試。我們選擇微軟的NT4.0作為開發程序的平臺，使用UP.COM和NOKIA的工具包，微軟的Interdev和MapInfo的MapXtreme for NT來完成開發。由于無線設備的能力有限，我們將重點放在服務器端功能上。服務器包括Web服務器和GIS服務器，所有的功能都通過服務器實現。

系統功能：

1）地圖瀏覽，放大，縮小，在地圖上平移。

2）查詢位置，使用空間位置或名稱查詢，并在模擬器上表示結果。

3）無線數據傳輸，用WAP網關傳輸數據。

4）個性化信息，設置你感興趣的信息。

5）實時定位信息，通過GPS獲取定位信息，并將其傳遞給web服務器。

Web服務器層我們也可以稱之為中間件層。web服務器載體可以是java的servlet容器，如JBoss、Tomcat、BEA Weblogic等，也可以是VS.NET的IIS。它主要包括輸入、交換和輸出三個模塊。輸入模塊的主要功能是接受來自瀏覽器層的任何可接受格式的AJAX請求，如WMS、WFS、WCS、ArcXML、GML，甚至用戶定義的格式。交換模塊在這一層中扮演著重要的角色，它將輸入XML格式轉換為另一種輸出XML格式，如ArcIMS格式、SuperMap格式、MapXteme格式等，新的格式可以被GIS服務器接受;輸出模塊包括交換模塊的結果，這些格式所支持的系統可以根據需要進行擴展。

在GIS服務器上，可以使用任意型號的GIS服務器，無論是本地產品還是國外產品，商業軟件或開源軟件，如ArcIMS、SuperMap IS、MapXtreme等。無論選擇哪種類型的GIS服務器，GIS服務器的基本功能都是接收來自web服務器的請求，然后與數據層聯系讀取文件或數據庫，最后以XML響應的形式將處理結果提供給web服務器。

5 結語

本文提出一種具有通用性和靈活性的基于無線互聯網的GIS應用，闡述了移動GIS應用各組成部分的功能，最后介紹了該應用的實現方法。借助無線互聯網的信息傳輸、信息瀏覽與信息發布功能為GIS的數據處理及圖形信息發布提供技術支持，可使GIS的應用范圍擴大，為更多的相關人士提供幫助。

【參考文獻】

[1] 王家耀.信息化時代的地圖學[J].測繪工程，2000（2）：1-5.

[2] 張犁，林暉，李斌.互聯網時代的地理信息系統[J].測繪學報，1998（1）：12-18.

[3] 郭騰云.GIS應用體系結構發展演化及Web GIS實現方法與應用研究[J].科技導報，1999（9）：43-47.

[4] 李會琴，郭亭宏，謝雪蓮.GIS在國內外旅游空間分析中的應用研究綜述[J].國土與自然資源研究，2020（6）：72-76.

【作者簡介】

程贇，男，1993年出生，碩士，研究方向為地理信息系統。