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1、基于GIS的校园无线位置服务的原型系统设计徐鑫磊，刘钊，朱小冬，王红亮，吴泳锋（清华大学地球空间信息研究所，北京 100084）摘 要：本文分析了清华大学校园位置服务（LBS）现状，并以此为根据进行分析与研究，设计了新的校园位置服务原型系统。关键词：地理信息系统，基于位置的服务（LBS），校园位置服务引言清华大学是中国著名高等学府，坐落于北京西北郊风景秀丽的清华园。是中国高层次人才培养和科学技术研究的重要基地之一。目前清华大学校园面积405.9公顷，建筑面积252.6万平方米，在学学生人数达32000余人，每年入学新生3000余人。在这样的一个庞大校园中，各种功能性建筑物多而广。对于在校学生和
2、教职员工来说，基本上每天都生活在校园中，慢慢熟悉只是个时间问题。对他们来说，“找不到路”这个问题只是暂时性的。但是对于第一次来清华的朋友、短期访问人才、久别校园的老校友等，就不可能花太多的时间去了解校园的布局，也没有必要去了解得那么详细，他们可能需要的只是一次导航。所以，清华大学综合考虑到这样的需求，开通了校园位置服务。该服务满足了上述校园导航的部分要求。目前该系统已可以对外服务，但仍存在很多需要改进的部分。1 校园位置服务的现状目前，对于一个身在清华大学校园，想要知道从某处到达另一处的线路的人来说，他有以下的“校园位置服务”可以选择（图1）。图1 校园位置服务对于校外人士，可以进入清华大学主
3、页学校概况校园导游清华大学校园详细地图。在该地图上，用户可以进行放大、缩小、平移、查询、最短路径等操作，同时还可以直接查询各种兴趣点，如机关院系、教育资源、服务资源、校园景点等等，能够快速地进行定位查询。这基本上可以满足用户的查询要求。对于校内师生，可以进入清华大学信息门户输入用户名和密码房屋土地空间信息，然后可以使用以下四项功能：校园地理信息、校园真三维漫游、校园鸟瞰、校园真三维漫游播放。该位置服务支持三维地图导航、鸟瞰图导航，比前一种位置服务更人性化，更易用。以上的两种位置服务，基本能够满足不同人群的校园信息查询与位置服务的需求，当然前提是他能通过网络使用这些位置服务。但这两种服务存在的共
4、同问题是：如果无法上网，或者网速较慢，就无法使用此服务功能或者无法起到应有的作用，这是最需要改进的部分。2 校园位置服务的改进校园位置服务中最主要的问题在于“无法随时随地进行查询”。影响此种服务的两大因素为：必须持有计算机以及具有可利用的网络系统。便携电脑以及无线网络是一个很好的解决方案，但校园中的无线网络覆盖区域较小，而便携电脑的拥有者也很少。目前大部分师生员工以及外来人员（儿童除外）都拥有手机，而且手机的智能化程度越来越高。手机信号的覆盖范围也大，几乎没有死角。因此，如能将手机及手机信号应用于位置服务中，则将会有更多的来访者可以充分利用校园位置服务系统进行查询、导航。当然，在位置服务中，手
5、机也有自身的局限性，手机的功能相对笔记本电脑比较单一，大部分手机只有通话、短信息、WAP上网等基本功能。能应用到校园位置服务中去的功能主要是后两者。短信息很难把一条复杂的路线讲述清楚，不够直观。手机WAP上网能显示的网页需要wml语言编写的内容。为满足这个要求，目前有两种方案，第一种是网页编写者直接用wml语言进行编写，目前很多的门户网站都有WAP版的网站，其中的页面布局均考虑了手机屏幕的大小而进行设计。该方案需要每个网站都要去重新编写WAP版的网页，尽管wml语言和html语言都来源于xml，语法也非常相似，但这个条件显然还是在很大程度上限制了WAP网页的多样性和使用上的方便性。第二种方案是
6、用软件直接读取普通html网页。例如UCWEB软件，它是一个用JAVA编写在手机上使用的可浏览WEB和WAP网页的软件。利用这个软件，就可以通过手机直接浏览大多数的WEB网页。但这类软件还不能直接浏览现有的位置服务系统，因为现有的位置服务的网页中需要额外安装插件以及证书，以支持电子地图的各种功能。因此，以手机为浏览器的位置服务系统必须具有较高的兼容性，缩放、查询等功能都必须在服务器端完成，而手机只是读取简单的网页代码并显示结果。另外，由于电信信号频宽的问题，目前WAP上网的速度比较慢，这也同样限制了手机在现有的位置服务系统中的应用，而现有的3D图形数据传输是WAP的速度更难以接受的。综上分析，
7、将手机应用于位置服务中，有必要在功能设计上进行改进。3 系统设计通常，对于一个用户来说，使用校园位置服务的过程是这样：手机打开页面、输入相关的查询要求并提交、服务器进行相关的操作、返回查询值。因此位置服务系统由浏览器和服务器组成，其中服务器又细分成了数据库和客户端两个部分，分别存储和操作数据。三个部分分别完成这样的功能：浏览器。它需要完成的功能为，接受用户输入的查询要求，传递给服务器，然后接受服务器返回的计算结果并显示。数据库。存储了校内的地图数据和相关属性数据，所有查询任务最终涉及的数据部分。客户端。接受浏览器传输过来的查询要求，执行访问数据库与计算并将访问与计算结果返回给浏览器。3.1 浏
8、览器该部分功能与普通网页浏览器基本一致。先建立一个其中有表单和图像的网页，查询要求通过表单提交出去，服务器端把这些查询要求临时保存到数据库中，服务器根据数据库中的这些临时数据进行操作，并返回相关数据。对于浏览器这一端来说，完全没有必要了解服务器端是怎么运作的，使用了什么函数等等。浏览器只需要完成提交表单和接收返回值的功能即可。在本原型系统中，浏览器部分就可以相对简化一些。另外网页是用html和相关扩展脚本编写的，所以无论计算机用户还是手机用户，都可以进行浏览。3.2 数据库数据库处于原型系统的最底层，也是系统中最重要的部分。本系统数据库使用了部分地形图数据作为测试数据。测试用地图数据是Arc/
9、INFO中的coverage格式，用ArcGIS Desktop将其转换成了Geodatabase格式，并进行了数据修改，最后通过ArcSDE将数据转入数据库。3.3 客户端浏览器提交过来的数据触发了此处的一个脚本，该脚本把提交的数据临时存入了数据库以便于访问，同时也触发了客户端的程序。该程序开始访问数据库，读取临时数据，然后进行具体操作，最后返回了计算值。这个部分需进行网页脚本编写，及GIS软件二次开发，是整个原型系统设计中最复杂的部分。本原型系统采用了Visual Basic 6.0和ArcGIS Engine 9.0进行二次开发，主要完成了缩放、移动、查询定位等基本功能，作为原型系统设计
10、的初步尝试。3.4 整合与改进整合及测试中主要包括两部分，一部分是支持UCWEB软件和WAP上网的手机，另一部分是设置到位的服务器。图2 测试流程测试发现，整个原型系统能够完成基本的校园位置服务功能。但是同时也发现了一些问题，比如数据存取速度、程序多线程访问等等。同时由于设备条件等限制，测试的情况也不够全面，所以有些问题仍然隐藏着没有被发现，这需要在后续工作中注意改进。4 结语通过对于清华大学校园位置服务的现状分析，设计了一个基于GIS和手机应用的校园无线位置服务的原型系统。该系统主要由三大部分组成，本文对每部分的相关技术问题进行了探讨，并初步实现了原型系统，进行了应用测试。测试结果表明，在手
11、机上应用GIS进行位置服务非常实用，具有广泛的推广性。但目前在无线网络及电信带宽、数据库及服务器端的数据组织与调用等方面，仍有很多技术问题需要进一步解决。 参考文献：1 罗云启，罗毅.数字化地理信息系统MapInfo应用大全.北京：北京希望电子出版社，2001.2 胡鹏，黄杏元，华一新.地理信息系统教程.武汉：武汉大学出版社，2002.3 刘文熙，李永树，齐华.地理信息系统新兴的高技术信息产业. 西南交通大学学报，2000，第1卷第3期：100104.4 丁海玲.位置服务业务发展介绍.电信网技术，2005，第8期：3941.5 焦阳.无线定位服务系统构建与实现方法研究：硕士论文.山东：山东大学
12、，2005.6 查旭东，俞朝辉，张奇.GIS技术在电信业位置服务领域的应用.电信科学，2004，第3期：5155.7 何恐.移动定位技术研究及其基于WAP的应用：硕士论文.四川：四川大学，2004.8 党安荣，贾海峰，易善桢，刘钊.ArcGIS 8 Desktop地理信息系统应用指南.北京：清华大学出版社，2003.9 韩鹏，徐占华，禇海峰，姜文亮.地理信息系统开发：ArcObjects方法.武汉：武汉大学出版社，2005.10 Isabelle Kiener.Development of a Location Based Service for a University Campus：Cas
13、e study of University of New South Wales：Masters thesis.Sydney：The University of New South Wales，2003.11 杨继平，吴华.SQL Server 2000自学教程.北京：清华大学出版社，2000.更多测绘论文请登录测绘网论文频道查询：http:/ Editors note: Judson Jones is a meteorologist, journalist and photographer. He has freelanced with CNN for four years, coverin
14、g severe weather from tornadoes to typhoons. Follow him on Twitter: jnjonesjr (CNN) - I will always wonder what it was like to huddle around a shortwave radio and through the crackling static from space hear the faint beeps of the worlds first satellite - Sputnik. I also missed watching Neil Armstro
15、ng step foot on the moon and the first space shuttle take off for the stars. Those events were way before my time.As a kid, I was fascinated with what goes on in the sky, and when NASA pulled the plug on the shuttle program I was heartbroken. Yet the privatized space race has renewed my childhood dr
16、eams to reach for the stars.As a meteorologist, Ive still seen many important weather and space events, but right now, if you were sitting next to me, youd hear my foot tapping rapidly under my desk. Im anxious for the next one: a space capsule hanging from a crane in the New Mexico desert.Its like
17、the set for a George Lucas movie floating to the edge of space.You and I will have the chance to watch a man take a leap into an unimaginable free fall from the edge of space - live.The (lack of) air up there Watch man jump from 96,000 feet Tuesday, I sat at work glued to the live stream of the Red
18、Bull Stratos Mission. I watched the balloons positioned at different altitudes in the sky to test the winds, knowing that if they would just line up in a vertical straight line we would be go for launch.I feel this mission was created for me because I am also a journalist and a photographer, but abo
19、ve all I live for taking a leap of faith - the feeling of pushing the envelope into uncharted territory.The guy who is going to do this, Felix Baumgartner, must have that same feeling, at a level I will never reach. However, it did not stop me from feeling his pain when a gust of swirling wind kicke
20、d up and twisted the partially filled balloon that would take him to the upper end of our atmosphere. As soon as the 40-acre balloon, with skin no thicker than a dry cleaning bag, scraped the ground I knew it was over.How claustrophobia almost grounded supersonic skydiverWith each twist, you could s
21、ee the wrinkles of disappointment on the face of the current record holder and capcom (capsule communications), Col. Joe Kittinger. He hung his head low in mission control as he told Baumgartner the disappointing news: Mission aborted.The supersonic descent could happen as early as Sunday.The weathe
22、r plays an important role in this mission. Starting at the ground, conditions have to be very calm - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. The balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the troposphere) where our d
23、ay-to-day weather lives. It will climb higher than the tip of Mount Everest (5.5 miles/8.85 kilometers), drifting even higher than the cruising altitude of commercial airliners (5.6 miles/9.17 kilometers) and into the stratosphere. As he crosses the boundary layer (called the tropopause), he can exp
24、ect a lot of turbulence.The balloon will slowly drift to the edge of space at 120,000 feet (22.7 miles/36.53 kilometers). Here, Fearless Felix will unclip. He will roll back the door.Then, I would assume, he will slowly step out onto something resembling an Olympic diving platform.Below, the Earth b
25、ecomes the concrete bottom of a swimming pool that he wants to land on, but not too hard. Still, hell be traveling fast, so despite the distance, it will not be like diving into the deep end of a pool. It will be like he is diving into the shallow end.Skydiver preps for the big jumpWhen he jumps, he
26、 is expected to reach the speed of sound - 690 mph (1,110 kph) - in less than 40 seconds. Like hitting the top of the water, he will begin to slow as he approaches the more dense air closer to Earth. But this will not be enough to stop him completely.If he goes too fast or spins out of control, he h
27、as a stabilization parachute that can be deployed to slow him down. His team hopes its not needed. Instead, he plans to deploy his 270-square-foot (25-square-meter) main chute at an altitude of around 5,000 feet (1,524 meters).In order to deploy this chute successfully, he will have to slow to 172 m
28、ph (277 kph). He will have a reserve parachute that will open automatically if he loses consciousness at mach speeds.Even if everything goes as planned, it wont. Baumgartner still will free fall at a speed that would cause you and me to pass out, and no parachute is guaranteed to work higher than 25
29、,000 feet (7,620 meters).It might not be the moon, but Kittinger free fell from 102,800 feet in 1960 - at the dawn of an infamous space race that captured the hearts of many. Baumgartner will attempt to break that record, a feat that boggles the mind. This is one of those monumental moments I will always remember, because there is no way Id miss this.
