电力移动GIS（共7篇）
电力移动GIS 篇1
0引言
地理信息系统[1,2](Geospatial Information System, GIS)作为一种资源图形化管理与可视化分析的手段,广泛地应用于电网企业的发电、输电、变电、配电、用电、调度、通信等专业,可有效提高数据采集、 存储效率,提升故障定位、分析、处理能力,为电网的运行分析提供辅助决策支持,同时有效降低企业生产运营风险。移动GIS[3]作为一种便捷的数据采集和现场作业工具,可显著提高电网生产和管理的工作效率。
20世纪90年代初,国网上海电力、福建电力等公司就开始了移动GIS的研究、建设和探索。随着信息技术的高速发展,国家电网公司全面推进企业信息化进程,SG186、SG-ERP等信息化体系逐步完善,相继建设了生产管理系统[4,5]、营销系统[6]、电网GIS地理信息服务平台、生产移动作业平台、安全接入平台等一系列大型综合信息系统。经过若干年的适应性调整和完善,电网GIS地理信息服务平台、生产管理系统与营销系统已进入深化应用阶段,输配电巡检抢修和营销业扩报装、抄表管理、电费收缴、 用电检查、95598业务处理、计量点管理、电能采集、 能效管理等应用对移动GIS的需求越来越强烈,移动GIS的建设已迫在眉睫。
1电力移动GIS需求分析
随着手持便携设备的发展,移动设备在日常生活和工作中的应用越来越广泛。移动办公应用技术不仅可以在日常生产业务中使用,在应对紧急事件中更能发挥巨大优势。在信息化不断推进的过程中, 利用移动终端开展业务的现场作业已成为电力行业重要的工作方式之一。移动GIS的引入是对原已在电力行业得到广泛应用的地理信息系统的有效延伸。
移动GIS与无线定位技术相融合,产生全新的应用模式,使空间地理信息系统应用得到更深层次的提升。它可摆脱时间与空间上的限制,无论何时何地都能提供相关的地图信息,同时也是信息发布的便捷媒介。移动GIS平台也可兼具手持智能终端的多样性、定制性、扩展性等特点,根据不同工作类型的现场作业需要进行功能组合与拓展,充分发挥其强大的灵活性。
正是由于其兼具智能移动终端定位精准、扩展性强、方便快捷等特点,移动GIS可广泛应用于电网企业的生产、营销、应急和车辆调度管理等领域,同时还可应用于电网企业调度运行管理、工程建设管理、物资调拨管理等领域:
1)生产业务领域。主要满足生产移动作业应用,以工作任务、作业文本为主线,涵盖输、变、配三大专业的工作任务信息下载、现场作业信息记录、现场作业信息上传等业务操作流程。移动GIS为这些应用提供图形展现、路径分析、任务触发、台账查询与导航等功能。
2)营销业务领域。通过与营销系统的关联集成,利用GIS的可视化展现优势和电网设备的空间拓扑模型,有效结合营销相关业务,实现跨部门、跨专业应用系统的数据共享和流程的无缝集成,为营销业务信息化管理提供一体化的信息支撑。
3)应急管理领域。电力应急应用主要有电力抢修、应急物资调度、防灾减灾等方面,采用实时和离线相结合的双重模式,一方面实时访问服务、获取最新信息,同时辅以离线模式进行大数据的查询。移动GIS的地图定位、实时数据查询、实时指令接收和导航技术,极大提高了抢修、调度的效率,直观、有效地展示了目标地理信息,提高了应急反应能力。
4)在车辆调度管理领域。移动GIS可服务于车辆实时调度和运行管理,包括路径分析、车辆GPS导航、车辆定位等。
此外,移动GIS还可应用于电网企业调度运行管理、工程建设管理、物资调拨管理等领域。
2电力移动GIS建设规划
2.1建设模式
移动GIS具有单独与集成2种建设模式。在20世纪,由于技术成熟度及业务的需求较为单一,电网企业更多地采用单独建设模式,即仅针对某些具体业务需求,如配电巡线等单独立项,单独建设电力移动GIS。近年来,随着技术发展和企业信息化水平的提升,越来越多的企业更加重视信息系统规划,以确保系统的复用性和资源共享,因此集成建设模式成为一种新的趋势,电力移动GIS不再仅仅服务于配电巡线,而是集成了生产管理系统、营销系统等, 以实现生产设备信息和线路数据的上传、下载,并实现设备导航及现场移动作业等功能集成。
与单独建设模式相比,集成建设模式具有以下优点:
1)有利于信息系统统一、规范化,避免重复建设及投资浪费;
2)可实现数据、信息的流通共享,避免信息孤岛;
3)可充分复用已有信息系统建设成果,如电力移动GIS定位为电网GIS地理信息服务平台的高级模块,不仅可利用电网GIS地理信息服务平台中的基础地理信息、设备和线路空间信息,与国家电网公司已建成的生产管理系统、营销系统、应急管理系统等集成,还可有效利用生产管理系统中的设备台账信息、运行检修信息,以及营销系统中的用户信息和应急管理系统中的抢修信息等;
4)为电力生产设备全生命周期管理、业务全流程管理等奠定基础。
因此,对于电力移动GIS建设,采用集成建设模式可发挥信息系统规模化效益,同时增加数据共享, 降低重复开发成本,提高工作和管理效率。
2.2技术架构
以国家电网公司现有信息系统为基础,按集成建设模式的思路,可初步梳理电力移动GIS整体架构(见图1)。
其中,移动GIS作为电网GIS地理信息服务平台高级功能模块,可与安全接入平台、移动应用开发平台集成。集成后的系统可根据生产管理、营销管理等业务应用服务和数据,开展相关业务工作。
2.3关键技术
电力移动GIS的关键技术主要有空间数据压缩、 高性能电网图形渲染以及电网数据分区及同步等。
1)空间数据压缩。在有限的无线网络带宽,以及有限的移动设备内存容量和CPU处理能力下,为了减少冗余数据读取所带来的增加I/O开销和内存占用,提高资源使用效率,可定义适合于电力行业的空间数据的组织模型以及空间索引,综合运用点抽稀、电网数据压缩等空间数据压缩技术[7,8]优化原始空间数据结构,形成最终无重复数据、内容紧凑的空间数据压缩 / 索引存储模型。1空间数据抽稀。空间数据抽稀技术在保证图形显示质量的前提下,定义了一个过滤阈值,提取尽可能少的特征点来表达完整的GIS空间信息,其处理速度仅与空间数据量成正比。2空间数据压缩。考虑到现有移动设备的CPU处理能力,在保证系统运行速度可接受的基础上,一方面采用高效的压缩 / 解压缩算法对电网数据进行处理,另一方面剔除移动GIS中不需要的内容, 形成内容紧凑的图形存储模型,减少空间占用。
2)高性能电网图形渲染。电网图元符号多,组合复杂,必须采用高效的优化算法,通过建立快速空间索引,采用高效的缓存策略、灵活的图层配置、动画效果等支持矢量要素和高效渲染地图技术,才能解决大数据量要素矢量回执效率及性能问题。1空间数据网格索引。在使用空间数据压缩技术存储的基础上,为加快空间数据的检索访问速度,通过对压缩的空间数据构建网格索引,能快速定位空间数据。 2缓存策略。通过制定高效的缓存策略,将已读取的空间数据进行部分缓存,提高电网数据读写效率。 3电网图层配置。合理定义电网设备图层显示方案, 不同的电网设备数据分别加载至相应的层级,分层加载显示。4图形特性。针对部分电力设备的加载渲染耗时的特性,均衡时间与实际显示情况,在一定的程度上对图元进行削减或简化。5补间动画。在表现层将地图的展示与用户手势相结合,通过补间动画技术,使图像显示从当前地图至新渲染的地图平滑过度,减轻移动终端性能不足对用户体验造成的负面影响,增强移动GIS与用户的交互性。
3)电网数据分区及同步。电网资源空间数据量巨大(省级区域内一般具有千万级的电网设备), 空间数据的有效组织与管理是GIS系统应用成功与否的关键,在移动GIS应用上更是如此。电力移动GIS的电网数据存储采用空间分区、专题分层的数据组织方法,将电网数据按一定的方式进行分层、分区划分,根据电网移动GIS应用类型进行数据的按需抽取、增量更新。1电网数据分区。通过移动GIS主站的空间数据分层分区管理功能,从全量空间数据划分出不同的分区数据范围。2电网数据抽取、 转换。按照移动应用类型从电网GIS平台数据心中, 针对具体的分区范围进行空间数据的抽取、转换压缩、建立索引,形成适用于移动设备存储和应用的电网数据。3电网数据同步。使用电力移动GIS应用系统进行电网空间数据的采集、校验后,利用数据同步工具将采集成果一键式无缝地导入到电网GIS平台,实现现场设备台账、空间信息智能采集。
3电力移动GIS应用案例
在前期电力移动GIS系统与相关应用系统相结合的研发和建设基础上,目前,电力移动GIS系统在线路巡检、车辆导航等方面取得较理想的应用效果, 大大提升了工作效率。
3.1福州供电公司智能化现场作业管理平台
国网福建省福州供电公司智能化现场作业管理平台实现了基于3G无线传输智能终端的电网抢修作业现场两票的应用(见图2),完善了现场两票的规范化管理,将无线传输、GPS、GIS等技术应用到现场抢修中,实现了随时随地填写两票的功能,省去以往工作过程中折返开票所耗时间,同时辅以导航功能,系统真正使抢修耗时缩短,供电可靠性提高。
该平台的使用规范了班组人员的巡视路线,彻底避免了巡视不到位、巡视不规范的情况,极大地减轻了班组人员缺陷录入的工作量,解决了缺陷重复填报的弊端,切实提高了现场巡视工作的管理水平和工作成效。
3.2福建电网车辆实时调度信息管理系统
福建电网车辆实时调度信息管理系统以GIS为平台,利用通信与GPS、地理信息技术,实现了车辆安全运行(见图3),主要用于省公司车辆管理部门、 地方局车辆管理调度部门和相关车辆使用部门,实现了车辆实时状况查询、车辆管理、相关人员管理、 车辆使用申请与批复等功能。该系统的应用可提高车辆管理和科学调度能力,优化各部门的资源配置, 提高管理工作水平,为电力企业安全生产运行提供保障,减少企业内耗,实现公有资产的有效监管。
4结语
从现有的电力移动GIS在电力生产和管理中的研究和实践来看,该技术的应用可有效辅助业务人员开展日常工作,大大提升了现场工作和电网管理的效率,节约了人工成本及资源,并对生产管理系统、营销系统、应急管理系统等业务的集成、融合和信息共享发挥了纽带作用。移动GIS不仅仅可应用于生产、 营销的现场故障抢修作业与车辆调度,还可以在输配电线路巡检、现场两票、现场抢修单、故障单填报、 业扩报装、抄表管理、电费收缴、用电检查、电能采集、能效管理、应急调度、现场指挥等一系列现场作业和协调工作中发挥更大的作用。电力移动GIS在电力业务中还有诸多用武之地,深入挖掘其业务需求,将其作为各类信息系统的有效延伸,使其成为全方位的辅助工具,是效率和管理提升的有效途径。
摘要：移动GIS作为一种便捷的数据采集和现场作业工具,可显著提高电网生产和管理的工作效率。以国网福建省电力有限公司移动GIS的研究和应用为背景,简要介绍了移动GIS的应用需求、建设模式、技术架构、应用案例,并对移动GIS未来应用情况进行了展望。
关键词：电力移动GIS,现场作业,线路巡检,建设规划
电力移动GIS 篇2
关键词：Windows Mobile,移动GIS,GPS
1 引言
最近几年移动通信技术，各种手持终端设备迅速发展，传统的GIS已经发展到移动GIS时代。移动GIS与GPS还有现在通信技术的结合，为移动GIS的发展带来了广阔的前景。现在手持移动终端很多都是基于Windows Mobile操作系统的。在Windows Mobile上开发移动GIS系统将有很大的市场和研究价值。
2 GPS
GPS(Global Positioning System)就是全球定位系统，是美国政府从本世纪70年代开始研制，历时20多年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可以观测到四颗以上的卫星，并能提供良好的全球导航能力[1]。
全球定位系统的主要特点：
1)全球，全天候工作;
2)定位精度高：单机定位精度优于10m，采用差分定位，精度可达厘米级;
3)观测时间短。
随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20KM以内相对静态定位，仅需15-20分钟;快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观测时间只需1-2分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。
3 Windows Mobile操作系统
Windows Mobile操作系统是微软专门为手持移动设备推出的“移动版Windows”，它将Windows桌面扩展到个人设备，使用Windows Mobile操作系统的设备主要有手机，PDA等。Windows Mobile操作系统有三种，分别是Windows Mobile Standard、Windows Mobile Professional,Windows Mobile Classic。Windows Mobile具备与Windows操作系统同样强大的功能[2]。
4 移动GIS开发
4.1 移动GIS
移动GIS是建立在移动计算机环境、有限处理能力的移动终端条件下，提供移动中的，分布的，随遇性的移动地理信息服务的GIS，是一个集GIS、GPS、移动通信三大技术于一体的系统。通过GIS完成空间数据的管理，分析、GPS进行定位和跟踪，借助移动通信技术完成图像，文字，声音等数据传输[3]。移动GIS具有移动性、服务实时性和信息载体多样性等。
4.2 设备开发语言
在开发部署智能设备上的应用程序，空间或库时，有四种语言可以选择：Visual C#、Visual Basic、Visual C++和eMbedded Visua C++。Visual C#for Smart Devices包括大量用于快速创建图形用户界面的控件。eMbedded Visual C++是Microsoft专门为Windows CE应用程序而专门开发的一个集成开发环境，但不支持多文档界面[4]。
5 基于Windows Mobile的移动GIS开发
本系统的构建，目的是为了为一般设备支持者提供实现位置服务。本系统的开发环境是VISUAL STUDIO 2008，配置windows mobile 6.0 Professional SDK。采用shp文件格式的地图。配合GPS和收发短信功能。本系统直接使用c++语言编程实现读取shp文件，通过GPS获得定位信息。
5.1 系统构架
如图1所示程序分为程序主界面，GPS模块，短信发送模块，地图操作模块，定位模块。主程序实现地图的显示，GPS模块通过GPS芯片获得当前位置信息，短信发送模块发送当前从GPS获得的定位信息，定位模块可以通过本地GPS模块获得的位置信息定位，或者通过短信获得短信发送方的位置信息，在地图上显示对方的位置。地图操作模块实现对地图的放大，缩小等功能。
5.2 系统实现功能图
6 结束语
目前，虽然移动GIS的发展上遇到了手持移动终端速度比较慢和能耗较大等问题，在国内也起步不久，但是其在技术上的优势和市场上的巨大潜力，尤其是随着国际化交流的增多，以及城市数字化生活的加快，基于Windows mobile的手持移动GIS必定有广阔的发展前景和巨大的市场应用。
参考文献
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[3]熊庆文.基于嵌入式数据库系统的移动GIS应用体系结构研究[J].武汉大学学报信息科学版,2006(1):4-5.
电力移动GIS 篇3
如今, 社会老年人口增长速度加快、老年人高龄化趋势加强和家庭空巢化问题突显。据统计上海老年人已超400万, 老龄化程度居全国之首。专家表示, 中国即将迎来史上最严峻的老龄化时代。然而, 就目前一般的养老服务机构而言, 其耗资多、投资周期长、推广范围有限、管理方法落后, 明显不能满足多数老年人的养老需求, 绝大多数老年人的安全问题仍存在极大的危险。这就引发我们不得不去思考, 去得出一个简易可行的方法来解决老年人的养老安全问题。本文介绍Arc View GIS软件的特性和功能, 并解释了地理信息系统的建立过程和方法及其在老人安全的应用管理; 同时指出了实际应用中存在的问题, 然后提出了未来的发展方式。
李振在2013 年就这一问题提出了一定的解决方案。针对“家庭小型化和社会老年化程度的不断发展, 老人, 尤其是独居老人的照顾成为难题”, “老人在家中或是外出时摔倒、发病或出现其他异常, 子女很难即时获知, 失去很多挽救机会”等一系列安全问题, 将移动GIS技术与智能养老中老人跌倒、走失问题紧密结合起来, 一定范围内完全GIS和建立规划是一种合理的智能养老安全监控系统, 该系统包括移动GIS、后台监控与管理, 以及Web信息系统, 使老年人的日常生活处于远程监控状态。
二、GIS的介绍
GIS: 地理信息系统。移动GIS: 基于智能手机系统的GIS, 在计算机硬、软件系统、智能手机技术支持下, 获取分布在Internet上的各类地理信息, 对数据进行储存、管理、运算、分析、显示。
基于智能手机系统的GIS主要由三部分构成, 计算机软硬件、地理信息数据和智能手机。而“移动GIS与智能养老”的核心部分是计算机、带GIS地理信息的数据库, 而管理人员和用户则对老人进行定位、拍照、分享、身份认定, 该模式能让智能居家养老模式多样化, 不受时间和地理环境的束缚, 在自己家中过上高质量高享受的生活。
地理信息系统包含了处理空间或地理信息的各种基础的和高级的功能, 其基本功能包括收集、管理和分析数据。GIS技术用于智能养老具有以下三个方面的特征: 一是具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力, 具有空间性和动态性, 以地理研究和地理决策为目的, 是一个人机交互式的空间决策支持系统。二是由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法, 作用于空间数据, 对老人状态监测与行动轨迹跟踪, 并产生有用信息。三是基于物联网技术, 在居家养老设备中植入电子芯片装置, 使老年人的日常生活处于远程监控状态。
三、技术体系
本系统针对基于物联网智能养老安全监控系统的具体特点和问题, 利用GIS信息技术辅助人的安全监控, 对整个安全监控过程进行监控和管理。整个系统的使用及管理分为三种不同的角色, 一是养老院: 院内监测与定位; 信息到养老院看护中心, 中心处置或联系家人; 二是社区: 入侵检测;室内室外监测与定位; 信息到社区服务中心, 中心处置或联系家人; 三是家庭: 入侵检测与视频看护; 室内、室外监测与定位; 信息发给个人。不同的角色在此系统中使用不同的子系统, 方便地访问系统数据和自动提交新数据, 系统总体分为数据库技术、C/S和B/S等相关技术。
( 一) 客户机/服务器 ( C/S) 开发。研究的目标涉及数字化处理和集成卫星图像 ( Ikonos) , 研究老人防止走失安全专题数据集, 建立一个多媒体GIS数据库, 通过各种C/S模块开发语言Python2. 7, 使用Python快速生成程序的原型 ( 或者程序的最终界面) , 然后根据有特别要求的部分, 用更合适的语言改写, 因此非常适合本系统的编写。
Ionic可以优化html、css和js的性能, 构建高效的应用程序, 而且还可以用于构建Sass和Angular JS的优化。ionic会是一个可以信赖的框架。
Angular JS。使用Angular JS可以避免使用回调、手动编写操作DOM元素的代码、对UI界面读写数据以及开始前得写大量的基础性的代码。
Cordova提供了一组设备相关的API, 通过API, 移动应用能够以Java Script访问原生的设备功能, 如摄像头、麦克风等。
intelij idea 15 是本系统的主要开发平台, 在智能代码助手、代码自动提示、重构、J2EE支持、Ant、JUnit、CVS整合、代码审查、创新的GUI设计等方面的功能可以说是超常的。
使用适当的插件技术能够在系统分析、设计、开发、项目计划和产品扩展等很多方面带来便利。
( 二) 浏览器/服务器 ( B/C) 开发。地理网络信息系统或者称为网络地理信息 ( WEB - GIS) , 伴随着信息技术的发展, 地理空间数据借助于Internet网络, 采用网络协议, 实现空间信息和GIS的互操作, 其形态可以是: 多个数据库和多个客户端运用分布技术, 连接到Internet上。可以依托: Web GIS或通用浏览器、WEB - GIS服务器网络或远程服务器端、WEB- GIS编辑系统、WEB - GIS信息代理, 具有交互、分布式、动态、跨平台系统的特征。
( 三) 移动GIS开发。Mobile GIS, 是以移动互联网为支撑、利用智能手机或平板电脑、结合北斗、GPS或基站等为定位手段, 借助小型GIS系统的移动定位服务、移动办公, 而且移动GIS开发的这些应用就是其中最核心的部分。目前, 开发移动GIS的组件包括UCMap, UCMap支持矢量地图、栅格地图和瓦片式的, 而且支持在线和离线应用。
( 四) 数据库技术。随着强大的个人电脑的出现和空间技术的发展, 高效的智能养老管理技术已经使RS ( 遥感) 和GIS ( 地理信息系统) 具有重要意义。这些技术从根本上改变了我们的思想和方法来管理智能养老。本文的主要目的是强调WEB和GIS技术, 在其应用程序中提供一个全面的养老系统。尽管使用这些技术在养老安全系统研究已迅速增加, 成功率是非常有限的, 大多数应用程序仍在起步阶段。基于这一情况, 基于GIS技术越来越多的全面的养老系统研究建议结合进行现场调查, 有效利用GIS技术的发展潜力, 将完善和规范当前应用程序以及发展新的方法和应用程序。由于网络、移动和GIS技术有很大的潜力来革新监视和管理, 在未来, 基于移动GIS的智能养老定位系统面临的挑战是艰巨的。
My SQL系统。My SQL作为一种关系型数据库管理系统, 将数据分类管理, 保存在不同的表中, 而不是将所有数据放在一个大系统内, 这样既提高了运行速度, 又提高了操作灵活性。其使用的SQL语言是用于访问数据库的最常用标准化语言。
摘要：如今, 社会老年人口增长速度加快、老年人高龄化趋势加强和家庭空巢化问题突显, 老人在家中或是外出时摔倒、发病、走失或出现其他突发情况, 子女很难在第一时间获知, 失去很多挽救的机会。本文基于移动GIS的智能养老定位系统, 旨在解决老人意外走失的突发状况, 研发了一款基于移动GIS的智能养老定位软件。该软件通过GIS得到老人当前的准确位置信息, 并能够设置电子围栏, 如果老人走出设定范围, 即刻报警。
关键词：家庭空巢化,GIS,电子围栏,flask框架,Python语言
参考文献
[1]罗文彬.基于位置服务的移动GIS关键技术研究[D].西南交通大学, 2006
[2]朱洪军.基于GIS的移动终端LBS系统建设与实现[D].华东师范大学, 2008
警用移动GIS系统的设计与实现 篇4
1 系统设计
1.1 系统需求分析
公安业务涉及的范围很广, 治安、户政、交警、巡警、刑侦、网警等各个警种均各有自己的业务范围, 要建设一套覆盖公安主要业务、适合各个警种业务流程的警用移动GIS综合系统是一个庞大复杂的工程。那么如何规划和构建系统软、硬件环境网络应用平台?一个思路是, 从GIS的功能出发, 分析警用地理信息系统的生存周期, 通过对现行警务工作的工作任务、信息来源、组织方式、业务流程等方面的调研, 明确系统首先重点解决的问题是提高警务工作效率、快速合理调度警力。根据未来警务工作发展需要, 结合智能手机的有关技术性能, 其中GIS传统功能需求如下:
1) GIS基本功能:地图的基本显示和操作、浏览和测距、图层控制、文字标注图层开关、对象提示、鹰眼功能
2) 基本编辑功能:地图编辑、属性数据编辑
3) 地图查询功能:支持列表选取、音头查询、直接点取查询等方式
4) 数据采集、管理、维护功能:数据采集、数据维护更新、数据维护处理、数据交换与分发
1.2 系统架构设计
如图1所示, 系统由移动终端 (智能手机设备+终端应用程序) 、3G通信网络、电信无线接入网 (公安外网) 、安全隔离网闸、公安信息网 (公安专网+服务器端系统) 组成。警用移动GIS系统的服务中心平台由GIS应用服务器、空间数据服务器、信息查询服务器、指挥调度中心和其它服务器组成。其中, GIS应用服务器主要提供空间分析、空间数据更新和空间数据下载以及查询操作等服务。空间数据服务器是系统的存储中心, 主要负责对空间数据进行有效管理, 是GIS应用服务器进行信息服务的数据来源。
如图2所示, 系统的软件部分是基于ArcPad以及相关技术的, 设计目的是方便快捷的进行数据采集、定位、查询、指令调度等, 在完成简单的操作时系统不需要与服务器端进行交互。
2 系统主要功能实现
2.1 地图基本功能
本系统通过ArcPad AppliCation Buider 7.0开发, 实现了基本的地图操作:变量缩放、平移与漫游, 缩放至所有层均可见的宽度, 漫游至通过属性查找选择的属性点上。
除了基本的地图功能, 由于受智能手机屏幕大小的限制, 还要做好标注的分级显示。因为若把地图数据包含的所有信息在同一比例下显示出来, 会出现图像交叉显示, 造成使用者视觉疲劳, 为了避免这样的情况出现, 且使用者可以直观看到所需信息, 需控制地图的图层按比例尺分级显示。这样, 可以实现对地图上各标注图层的分级显示, 建筑物、河流, 行政区域等标注可以按照比例尺的大小顺序依次显示, 以确保各个标注层的字符不会有重叠, 保证界面整洁美观。
2.2 数据采集功能实现
采集点数据输入模块是系统中数据输入的模块, 主要包括数据收集时间, 编码, 名称等字段的输入, 并具有保存的功能, 而数据修改功能模块主要功能是从数据库里提取输入数据进行修改, 并可以把数据上传到服务器。该模块的实现通过ArcPad AppliCation Buider 7.0生成applets.apa文件, 然后编写vbscript代码进行定制。
2.3 GPS定位
移动GIS系统工作流程是GPS接收机通过COM6串口将GPS数据传递到智能手机中的GIS程序, 由程序对GPS数据的位置信息 (经纬度、海拔等) 进行解析, 获得目标物的位置和时间, 再经过相应的坐标转换后, 在电子地图上显示出来。一般, GPS接收机具有使用RS-232通信协议的串行通信口, 通过异步串行方式和编写相应的串口通信程序即可实现GPS和智能手机之间的通信。有两点需要注意的, 一是GPS接收机接收到的时间是格林尼治时间, 它与北京时间相差9个小时, 所以必须加8才是标准时间。二是接收到的坐标是WGS84坐标, 还要转换成系统所使用的坐标。
2.4 智能手机与服务器端安全通讯实现
公安数据保密要求决定了移动GIS系统的接入必须可靠、安全, 系统采取了两个手段来保证安全性能。一是智能手机与服务器端通过电信提供的VPN, 即通过3G利用VPTN (VirtualPrivateDial-Network) 业务, 接入服务器。二是在服务器端收到智能手机的查询等指令后, 由防火墙 (或网关) 进行身份认证、病毒和入侵检测, 再到达公安内部网的应用服务器进行应用处理。移动GIS的服务器端, 将“在逃人员”、“盗抢机动车”等公开信息放置在外网数据库, 该数据库和公安内网数据库保持同步刷新。三是采用RDA (Remote Data Access) 方式进行智能手机端的SQL CE与服务器端的SQL SERVER之间的数据库同步。RDA方式原理如图4所示。
2.5 其他功能实现
智能手机终端应用程序通过3G在线方式访问服务器端系统, 以支持各种查询及警务管理功能。终端应用程序还将一些常用的数据信息存储在本地数据库中以方便用户查询和减少与服务器的交互次数。后台服务器端系统由服务器接口模块负责监听客户端的服务请求。该接口实现与公网和专网等各种移动通信网络的无缝接入, 同时实现将智能手机移动终端发送的请求传递给服务器端业务处理模块, 并将业务处理模块反馈的数据包通过无线网络传递给移动终端。业务处理模块完成用户有效性的验证以及提供客户端相应的数据服务请求。该模块通过网络安全隔离设备实现与服务器接口的透明连接, 并通过公安信息网上已建立的一套统一身份认证机制实现用户身份认证。
在3G网络信号较差时, 可能会出现系统与后台服务器端无法建立稳定的数据连接。此时, 系统将以短信收发的方式实现与后台服务器端的信息交互。主要过程是, 首先把要查询的信息打包成特定的格式, 通过短信息发送到服务器端的特定号码, 服务器端接收到该查询短信息后, 进行解包, 然后把查询结果打包以短信息形式发回移动端。
3 结束语
该文在GIS技术、嵌入式技术、无线通讯技术日益发展, 公安"三基工程"、"信息化"建设不断深入的背景下阐述了基于智能手机的移动GIS系统在警务领域方面的应用, 突破了传统的地理信息系统的范畴, 大大提高了数据采集的效率, 提出了将GIS与警务执法、指挥调度、警情分析等公安业务应用融为一体、前台和后台系统双向交流、统一指挥的新模式, 有效整合了公安信息资源, 对于移动系统应用的研究, 具有一定的理论和实践意义。
参考文献
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电力移动GIS 篇5
随着移动通信技术与地理信息技术的融合,移动地理信息系统的理论与技术研究成为新的热点[1]。现阶段,移动GIS因为其方便性、有效性,逐渐被越来越多的人所接受。在移动GIS中,空间数据的索引与检索是数据组织当中非常重要的一部分。空间索引性能的优劣对空间数据库和移动GIS的整体性能有着直接的影响[2]。由于移动设备资源的有限性,为方便用户的使用,如何设计出较好的空间检索方法,缩短数据检索时间,成为当前移动GIS领域的一大热点问题[3]。本文针对栅格数据的快速检索提出一种新的空间索引编码方法——降维索引编码方法(Dimension Reduction Index Encoding,DRI),以期提供一种更快、更简单的方法来获取常规的具有地理位置参考的地图基本影像。
1 移动GIS
移动GIS是建立在移动计算环境、处理能力有限的终端条件下,向用户提供分布式的、随偶性的移动地理信息服务的地理信息系统。它是集GIS,GPS和移动通信技术于一体的系统,具有移动性、动态(实时)性、对位置信息的依赖性、移动终端的多样性等特点[4⁃5]。
一般来讲,移动GIS不像桌面GIS那样涉及到大规模GIS数据的分析处理,但却希望能在有限的带宽和计算能力下实现对空间数据的快速检索和显示[6]。通常传输到移动客户端的地图内容主要包含两种信息:地理数据和属性。但无论是什么类型的应用程序,都需要向移动客户端提供一组包括道路、建筑物、水系特征等要素的基础地理空间数据集,这组地图数据通常被称为“基础地图”。地图基础数据作为背景显示基本的地理相关数据,与地图基础数据相关联的第二类数据集合,也就是所谓的“应用数据”,需要同时发送给客户端。
2 空间索引编码设计
以香港地区为例介绍降维索引编码方法,首先根据一系列的1∶5 000 的地图创建覆盖整个香港地区的无缝底图图像。每个基础图像设定的覆盖范围大小为x方向3 750 m,在y方向上3 000 m,相应的图像尺寸是4 800×3 840 像素。把每一个基础图像平均切分成15 行15 列,一共有225 个瓦片。按照这个分区的概念,整个香港是由240 行240 列的网,共57 600 个(16×16×225)瓦片覆盖。
无缝底图瓦片的DRI编号需要基于瓦片左下角坐标来计算。本文把每一个瓦片的DRI编号设计为9位数字,定义了瓦片在240 行×240 列的格网中位置的行号和列号以及比例尺大小。第一位数字表示瓦片的比例尺大小,不同的系统可以按照不同的显示需求进行相应标记,本文将其记为1。中间4位数字表示行号,后4位数字为列号。瓦片的编号从左下角在行列上的0值开始,行号往北依次增加,列数往东依次增加,如图1所示,也就是说左下角瓦片的空间索引编号定义为100000000,与之相对应的,右上角瓦片的编号为102390239。示例如图2 所示。
因此,左下角瓦片空间索引编号为100000000,而右上角瓦片的空间索引编号为102390239。图2 为示例说明。
2.1 根据坐标确定DRI编号
根据单个瓦片左下角坐标计算瓦片所处的行列编号来确定DRI编号,计算公式如下所示:
例如坐标为(4 550,2 500)的点,计算其所在瓦片的DRI编码为100120018。
2.2 DRI编码计算方法
基于式(1),式(2),计算DRI编码的算法如下:
2.3 根据DRI编码确定瓦片最小外接矩形范围
有两种表达最小边界矩形(MBR)的方法:
(1)左下角点坐标加上右上角点坐标;
(2)左下角的坐标加上边界矩形的高度及宽度。
通常用第二种方法来表示瓦片的最小边界矩形信息。
确定MBR的左下角点坐标公式如下:
例如,GPI编号为100120018 的MBR左下角坐标为(4 500,2 400)。
3 R⁃Tree和DRI的代价模型对比
R⁃Tree是格特曼于1984 年提出来的[7],主要目的是为了处理高维空间的几何数据。
3.1 R⁃Tree代价模型
Faloutsos等人首先尝试对R⁃树的查询性能进行估计。随后,Kamel和Faloutsos[8]给出了下面的公式来评估范围为qx× qy时使用通用R⁃Tree查询P(qx,qy) 的磁盘访问的期望值:
式中:N代表树节点的数量;ni表示R⁃Tree上第i个节点;qx表示x方向上的查询长度;qy表示y方向上的查询长度。
以“点查询平均分布在地址空间,地址空间为规则矩形”为前提,上述公式能够估计一个查询窗口q的磁盘访问的数量。很显然,使用R树记录的检索会产生一定的磁盘访问次数。
3.2 GPI代价模型
从地理空间数据库中检索一个以DRI为编码的影像BLOB,从技术角度上讲非常简单,它的原理类似于从以DRI为记录编号的数据库中选择记录。用T[0..M]表示动态记录集,其中的每一个位置或记录都对应总体U ={0,1,2,⋯,m} 中的一个Key值。假定两条记录不会有相同的DRI值。影像记录g指向表中Key值为g的元素。在SQL环境中执行这种查询操作非常简单。
显然,对于单个记录来说,此搜索操作只需要花费O(1)的时间。这与从传统的索引表中进行简单的记录检索一样。
3.3 对比
由于简单索引机制DRI(检索的对象实际上是一维对象)并不受维数的制约,这种通过常规关键字索引的形式进行检索明显优于R⁃Tree方法。因此,认为使用基于DRI的空间访问方法可以有效地组织和查询地理空间数据库。
4 实验测试
根据不同位置和检索策略测试了相应的检索时间。为了评估使用DRI方法从本体数据库中检索地理空间信息的真实性能,选定了包含三种不同数据密度的11 个测试位置来进行测试。为了便于以后分析,在移动设备上的本地地理空间数据库中记录了使用R⁃树的空间访问方法和DRI方法的检索时间。
记录使用R⁃树和DRI方法检索次数的检测算法伪代码如下:
开发了移动应用程序来测试两种空间数据检索方法的性能[9]。将数据存储在移动设备的“HKEN_s2_en⁃cripted.spatialite”数据库中,数据大小为503 411 712 B。移动设备选用的是两个基于微软Windows Mobile的设备:戴尔Axim X51V⁃ Intel PXA270,CPU @624 MHz,64 MB RAM,Windows Mobile 5.0 专业版;宏碁的neo Touch⁃Qualcomm 8250,CPU@1 GHz,256 MB SDRAM,Windows Mobile 6.5 专业版。为了获得每个地理空间数据访问方法更为可靠的检索时间,对每个位置测量10 次取平均值。
根据不同检索策略下对两个移动设备进行测试得到的测试结果绘制了两种方法,对不同数据密度下地理空间数据检索的检索性能对比图如图3,图4 所示。
基于图3 和图4 得到的趋势线,不同地理空间数据密度(1 MB,2.5 MB和4 MB分别被用来代表低、中、高数据密度)的性能比(使用R⁃Tree方法的检索时间与DRI方法的检索时间的比值)的计算结果如表1,表2所示。
从两个性能比集合中可以得出:处理不同的地理空间数据密度时,不论在何种设备平台上,DRI方法优于R⁃树访问方法。在两个设备测量的R⁃Tree方法趋势线的倾斜度都为0.3,并且有较高的y轴截距值。 y轴截距值为执行R⁃Tree算法的总开销。这意味着大多数时间都花费在R⁃Tree算法处理上,检索时间与被检索数据容量大小的关系不大。与此相反,用DRI方法检索地理空间数据所需要的时间更依赖于所需要的数据大小,这与需要检索的瓦片总数有关。
5 结论
本文针对移动索引的设计问题,提出了一种可以在标准的RDBMS环境下进行栅格地理空间数据快速检索的有效索引方法——降维索引编码方法(DRI),并将其与R⁃Tree索引方法进行对比,实践结果证明了该方法的可行性。但本文的这种降维编码的思想提供了一种新的思路,仅适用于栅格数据的快速检索显示,如何能将其与矢量数据的分析应用结合到一起,综合应对移动GIS的各项功能需求,还需要进一步的研究。
摘要：向移动客户端提供用户当前位置附近的地理空间信息是移动GIS应用程序的核心目标之一。移动GIS应用程序的有效性很大程度上取决于所使用空间数据传输方法的效率以及从地理空间数据库中获取基础地图影像的速度。提出了一种简单有效的索引方案实现在标准RDBMS环境下栅格地理空间数据的快速检索,以传统的R-Tree索引方法做参照,分析了R-Tree索引与提出的检索方法的运算代价,并通过记录不同测试地点、不同数据大小情况下两种方案的检索时间,对两种检索方法进行了性能对比。实验结果验证了所提出检索方法的有效性。
关键词：移动GIS,空间索引,快速检索,栅格数据,DRI
参考文献
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[3]谢忠,凤鸣,马常杰.嵌入式空间索引策略[J].地球科学:中国地质大学学报,2006,31(5):653-658.
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[5]李成名,王继周,刘勇.移动GIS的原理、方法与实践[J].武汉大学学报(信息科学版),2004,29(11):990-993.
[6]李红岩,高阳东,闫晓茹.基于GPS+GPRS的嵌入式校园定位导航系统[J].计算机测量与控制,2013,21(12):3377-3379.
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[8]KAMEL I,FALOUTSOS C.On packing R-trees[C]//Proceedings of the 2nd International Conference on Information and Knowledge Management.[S.l.]:ACM,1993:490-499.
电力移动GIS 篇6
关键词：GIS平台,国土资源,巡查
随着社会的发展和经济的增长, 建设用地量需求不断增加而农用地逐步减少, 我国建设发展和耕地保护的矛盾日渐突出。土地本身是国民经济建设的载体, 因此, 做好国土资源执法监察工作, 坚守耕地红线, 遏制违法用地情况的发生是维持国民经济建设正常秩序、确保土地资源合理开发利用和国家粮食安全的有力保障[1]。
2009年起, 我国重点加强了对建设用地的批后监管和违法用地查处的等措施, 结合第二次全国土地调查和国土资源“一张图”数据库每年开展一次土地利用变更调查、土地卫片执法和例行督察工作, 做好国土资源执法监察, 及时打击土地违法行为对于以上工作的开展具有重要意义。
国土资源动态巡查是当地国土部门为维护辖区正常的土地秩序, 及时有效的制止和打击土地违法行为, 依法查处各类违法案件, 做到“早发现、早制止、早处置”, 坚持“预防为主, 事前防范和事后查处相结合”, 依照国土资源法律、法规, 对辖区开展的巡查工作。作为国土资源执法监察工作的重要内容, 国土资源动态巡查是预防和及时制止土地违法行为发生和降低发案率最为有效的手段。如何做到及时有效的发现违法用地是国土资源执法动态巡查的重要课题, 因此运用先进的技术手段已经十分必要, 将结合了GIS、GPS和通信技术的移动GIS技术应用到动态巡查当中, 可以有效提高动态巡查工作效率、加大土地执法力度, 有效控制正在逐渐呈高发态势的土地违规违法行为。
一国土资源执法动态巡查现状
现在我国大多数的国土资源执法动态巡查过程还是先内业进行数据的处理和准备, 打印纸质图, 然后由巡查人员携带图纸和资料到现场进行核查、拍照[2], 部分地区引入功能简单的GPS, 可以进行现场位置数据的采集, 主要凭借核查人员对周边环境的熟悉程度和工作经验, 而且在现场无法有效建立实地位置与征、供地范围、土地利用总体规划、土地利用现状及基本农田保护区的位置关系, 因而也无法现场进行违法范围和违法性质的判定, 从而导致违法用地时间处理效率低。此外, 由于没有科学的支撑, 无法合理有效的划分巡查区域并安排巡查路线, 导致违法用地发现率低。
二移动GIS平台简介
作为“3S”技术的核心, 地理信息系统 (GIS) 凭借其处理海量数据的优势正在迅速发展, 通过GIS和可以实现对空间数据和信息数据进行集成化管理、分析。随着“3S”技术的发展, 手持硬件设备性能的提升, 建立在移动计算环境、有限处理能力的移动终端条件下, 可以提供移动地理信息服务的GIS平台, 结合了全球定位系统 (GPS) 、GIS和移动通信的移动GIS受到了越来越多的关注, 并开始在各个领域得到应用[3]。
移动GIS平台作为移动GIS的无线终端, 是一种嵌入式系统, 可以通过GIS完成空间数据管理和分析, GPS进行定位, 利用移动通信手段进行数据的同步及实时回传。移动GIS平台可以在准确快速定位的同时将地理信息反映在手持设备终端, 完成数码照片采集以及可以基于程序接口进行二次开发, 完全可以应用到国土资源执法动态巡查当中。
三国土资源动态巡查系统设计
1. 国土资源动态巡查系统概要设计
基于移动GIS平台国土资源动态巡查系统主要包括两个使用终端, 分别为手持端巡查系统和PC端巡查分析监管系统。其中手持端巡查系统是安装在移动GIS平台, 结合GPS和移动通信的回传技术, 进行实时定位和数据回传, 同时可以加载压缩过的影像数据和其他国土相关图件数据, 协助巡查人员在现场对合法情况和违法性质的判定, 以及现场范围数据和照片的采集。PC端巡查分析监管系统可以加载“一张图”相关数据, 并结合辖区的具体条件及巡查记录分析需要重点巡查的区域, 实现辖区的巡查程度分级, 为巡查路线的指定提供参考, 同时可以实时显示手持端的位置情况, 直观反映巡查员的履职到位情况。
2. 国土资源动态巡查系统结构设计
结合移动GIS的体系结构, 该系统的总体架构设计为三层。
2.1数据层。即数据源部分, 该层包括最基础地理信息数据如行政边界、道路等, 同时将国土资源动态巡查的业务数据通过一定的安全措施汇总到数据库当中, 是动态巡查系统的基础。
2.2表现层。即客户端的承载层, 该层基于移动GIS平台, 直接对使用者提供GIS服务, 主要在手持端和PC端实现GIS基本功能如放大、缩小、漫游等, 并且支持二者的数据同步, 为动态巡查系统功能的实现提供支撑。
2.3中间层。即系统服务器的集中层, 主要负责对空间数据的传输、显示以及分析, 作为动态巡查系统的核心部分涵盖系统的主要服务, 执行移动GIS功能。
3. 手持端巡查系统功能设计
如图1所示, 手持端巡查系统基于移动GIS平台, 主要包括数据图层的添加、GPS定位和数据采集同步功能。
手持端巡查系统在添加了基础地理信息数据和国土资源巡查业务数据, 在实现GPS现场定位的同时, 巡查人员可以结合当前所在位置和手持端巡查系统显示的地理数据进行叠置分析, 可以现场对所在区域是否违法以及违法性质进行判定并完成巡查记录表, 提高了执法巡查的工作效率。同时基于移动GIS的通信技术可以将实时位置进行数据回传, 对执法巡查人员是否及时进行现场核实进行检查。在数据采集功能上, 手持端系统可以在外业进行点、线、面的数据采集, 同时基于移动GIS平台的硬件设备可以对现场照片进行采集, 为组卷存档工作提供图件资料。在动态执法巡查过程当中对于巡查路线进行记录, 为接下来巡查路线的安排提供参考。对于手持端巡查系统外业采集的地理数据, 支持同步到PC端巡查系统并可以导出为相应的地理数据格式, 为后续执法工作提供数据支持。
4. PC端动态巡查管理系统功能设计
如图2所示, PC端巡查系统基于电脑PC端, 负责动态巡查的管理和统筹安排工作, 主要功能包括基础地理信息数据和国土资源业务图件数据的加载、手持端巡查位置显示、同步手持端数据和数据分析功能。
由于卫星影像数据需要占用极大存储空间, 作为移动设备的手持端所支持的ROM和RAM有限, 而PC端管理系统可以在手持端巡查的数据基础上将卫星影像数据加载进来, 让内业管理工作更加直观。
巡查人员使用手持端进行巡查任务前, 桌面管理端可将基础地理数据和巡查业务数据中的矢量数据配置到手持端系统, 而在巡查过程中, PC端管理系统可以显示手持端的实时位置, , 并支持接收巡查现场返回的数据, 提交各科室做进一步调查核实。在可以同步手持端系统采集数据和巡查路线的同时, 桌面管理端的核心功能是根据土地利用规划数据等进行分析, 对建设规划区、城乡结合部等重点区域安排巡查任务。对于已经发现的土地违法并责令停止违法行为的现场, 安排定期巡查任务监督其实际情况。
四结语
将移动GIS平台应用到国土资源执法动态巡查当中, 执法巡查人员可在现场进行是否违法以及违法性质的判定, 从而缩短了上报和处理的周期, 同时内业管理者可以实时的掌握执法巡查人员的位置, 监督其巡查到位情况。基于GIS的分析功能可对巡查任务进行科学合理的安排, 可以极大的提高执法巡查效率。但是随着国土执法监察对于定位精度要求的提高, 移动GIS平台也要通过支持地区性广域增强查分系统 (SBAS) 或多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统 (CORS) 来提高精度。由于国土资源数据的保密性质, 动态巡查系统对于数据的保密安全工作也应进行考虑。
参考文献
[1]佟福林, 史长福.土地执法监察存在的问题和对策[J].科学与财富, 2012 (4) :131
[2]余斌.执法监察中的“3S”追捕[J].超图通讯, 2010 (23)
电力移动GIS 篇7
随着我国移动通信业的飞速发展, 为了保证移动通信的通话质量, 各移动运营商不断增加和改善基站的建设, 力求通过对基站高效、科学的管理将移动通信网络覆盖到更加广阔的区域, 提高移动通信网络的通话质量和覆盖范围。而在现在的基站管理模式下, 管理人员需要迅速的从大量的OMC (操作维护中心) 统计数据中提取出所需要的网络指标数据, 因为OMC统计数据的不充分性, 不能充分的掌握相关信息, 这样就导致了基站管理的不及时性。根据基站管理的空间特性, 利用GIS (地理信息系统) 来辅助基站的管理, 可以及时、形象直观地了解基站的情况, 更加方便了对基站的管理, 比如站址位置的选择, 科学的计算出通信网场强覆盖范围, 选取成本最优的通往基站的电缆铺设路径, 对网络进行优化等。科学的基站管理能够有效的扩大移动通信基站无线覆盖范围, 减少基站的冗余建设, 吸收更多的用户和话务量, 降低建设成本, 提高收益, 无论在技术实现上还是在市场运作上都有很大的意义。
1、相关技术背景
地理信息系统 (geographic information system, 简称G1S) 是信息技术的一个分支, 是在计算机软、硬件支持下, 采集、存储、管理、检索、分析和描述地理空间数据, 适时提供各种空间的和动态的地理信息, 用于管理和决策过程的计算机系统。GIS作为处理地理空间信息的新技术是于20世纪60年代兴起和发展起来的, 是一门介于计算机科学、现代地理学、测绘遥感学、空间科学、环境科学和管理科学之间的边缘学科, 其核心是计算机科学, 基本技术是地理空间数据库、地图可视化及空间分析技术[1]。
Map X是Map Iofo公司提供的具有强大地图分析功能的OCX (Active X) 组件, 它为开发人员提供了一个快速、易用、功能强大的地图化组件。Map X非常容易实现Map Info Professional绝大部分地图编辑功能, Map X组件采用面向对象的方法处理地理信息系统, 地理数据的操作实际上是对各类对象的操作。并且支持很多可视化开发环境, 如Visual C#.NET、Visual C++、Visual Basic、Delphi等。在设计阶段只需要将Map X组件放入到窗体, 并对其进行编程, 设置属性或调用方法和事件, 即可实现数据可视化、专题分析、地理查询、地理编码等丰富的地图信息系统功能。
2、系统设计
2.1 系统框架
Web GIS可以简单定义为在Web上的GIS, 即利用互联网技术和www技术, 完善并扩展传统地理信息系统功能的一门新技术[2]。
Web GIS应用可以分为三种模式结构:集中模式、C/S (Client/Server) 模式、B/S (Browser/Server) 模式[3]。基于B/S模式的Web GIS, 具有很好的扩展性, Web GIS很容易跟Web中的其他信息服务进行无缝集成, 可以建立灵活多变的GIS应用, 跨平台特性;在Web GIS以前, 尽管一些厂商为不同的操作系统 (如:Windows、UNIX、Macintosh) 分别提供了相应的GIS软件版本, 但是没有一个GIS软件真正具有跨平台的特性。而基于Java的Web GIS可以做到"一次编成, 到处运行 (write once, run anywhere) ", 把跨平台的特点发挥得淋漓尽致。基于B/S模式的Web GIS, 其后台应用的开发与用户的前台应用环境相独立, 有利于用户群的扩展和变化。所以本文采用B/S模式的Web GIS, 如图1所示。
系统设计采用典型的三层模型, 可分为表现层、中间层、数据层[4] (如图1所示) 。表现层提供给用户一定的界面, 通过界面层, 用户输入数据、获取数据, 并按权限有选择的允许用户编辑和更新数据;中间层 (数据处理逻辑或业务处理逻辑) 是整个系统的关键, 它负责处理所有用户的请求, 并把处理结果返回给表现层, 表现层则把这些结果以各种方式返回给用户, 以便人机之间交互;数据层负责数据层的定义、维护数据的完整性和安全性, 它响应中间逻辑层访问数据的请求。这一层通常是一些大型的商用服务器来实现的, 本文采用对空间数据具有良好支持的Oracle 10i, 该层是面向数据服务的。
2.2 功能模块
本文的基站信息管理系统主要是实现两大目标:一是基站的实时动态监测即通过电子地图实时动态显示基站的基本服务状况;二是实现移动通信部门基站业务流程管理的自动化。为了实现这两大目标, 该系统从功能上主要划分为以下几个功能模块:系统管理模块、基站管理模块、流程管理模块、基站查询与浏览模块、基站空间分析模块、系统日志管理模块。其具体系统结构如下图2所示。
2.2.1 系统管理模块
系统管理模块中主要有以下功能:修改密码、重新登陆、用户退出、系统设置和系统退出等。该模块主要是加强本系统的安全性, 对系统的登陆用户的身份和权限进行设定, 同时还可以对用户的密码进行修改、增加和删除用户等功能。
2.2.2 基站管理模块
该模块包括增加基站、删除基站、修改基站、设置基站符号和设置基站颜色等功能。
基站的增加、删除、修改指对基站的空间数据和属性都要进行增加、删除和修改。实现该功能要注意基站空间数据和属性数据的一致性, 比如当删除某基站不成功时, 基站的空间数据和属性数据都应该删除不成功。
设置基站的符号功能允许用户根据自己的习惯对不同类型的基站选择自己喜欢的符号来进行表示。比如不同的厂商的基站可以用不同的符号来表示。
2.2.3 流程管理模块
该模块主要完成基站的流程管理, 包括故障查询、派修和反馈三种功能。用户通过模块可以自动实现故障查询、派修和反馈, 这样大大提高了管理效率, 省时省力。
故障查询是通过对数据库中的基站信息进行分析, 自动找出新增基站, 为下一步派修做准备。
派修功能是把故障查询功能得到的新增证实障碍基站通过局域网送到外修人员进行派修。
反馈是由外修人员反馈维修信息, 由基站管理人员录入反馈信息并存入相关表的过程。
2.2.4 基站查询与浏览模块
属性与实体的相互查询包括通过基站的实体查询其属性和通过基站的属性ID查询相应的空间实体。
2.2.5 系统日志管理模块
日志管理模块主要是实时记录系统的设置情况, 以便于系统的维护和管理。
2.2.6 基站空间分析模块
该模块主要包括距离量算和基站缓冲区分析。
基站缓冲区分析主要是为基站的建设提供一定的参考。每一个基站都有一定的覆盖区, 如果不考虑到地形的影响, 大致以基站为中心呈圆形。这样只要对基站点按一定的半径做缓冲区分析, 就可以从图上看出基站的覆盖范围, 从而为移动通信部门在什么地方需要增加基站提供参考。
对于基站光纤电缆的铺设路径选取, 本文引入了贪心算法。
贪心算法是一种改进了的分级处理算法。它首先根据题意, 选取一种量度标准;然后按照这种量度标准对这n个输入排序, 并按序一次输入一个量。如果这个输入和当前已构成在这种量度意义下的部分最优解加在一起不能产生一个可行解, 则不把此输入加入到部分解中。这种能够得到某种量度意义下的最优解的分级处理方法称为贪心算法[5]。
生成最短路径的贪心算法如下:
//G是一个有n个结点的有向图, 它由其成本邻接矩阵COST (n, n) 表示, DIST (j) 被置为结点v到结点j的最短路径长度, 这里;DIST (v) 被置为零。
铺设通往基站的电缆时可以把经过的地理环境分为三种类型:建筑物、桥梁、道路。把光缆铺设时经过的建筑物、桥梁、道路三种不同的实物用带字母的结点来表示, 如图3所示。
其中⊗表示在新建基站点周围已有基站点, ◎表示要新建的基站点。⊗到◎路径上经过的每一种空间地理环境都用一个带字母的结点表示, 最后这些结点会组成一个有向图, 有向图的每条边上都附有相应的权值, 这些权值表示在这些路段上铺设光纤电缆时经过不同的地理环境所需要的成本系数。根据生成最短路径的贪心算法, 可以分别获得新建基站点周边的基站点到它的最短路径, 比如基站A到新建基站的最短路径为A-a-e-g, 最后再把这些最短路径进行比较就可以从这些最短路径中获得最低成本铺设线路。
3、结论
结合地理信息系统开发的移动通信基站管理系统, 通过GIS把矢量地图和其相关属性紧密结合起来, 使得移动基站管理可视化以及相关地理信息的直观显示。GIS技术在移动基站建设中的应用为移动基站科学、高效管理提供了有效的方法, 基于GIS的基站管理系统的使用可以避免资源的冗余, 节约开支, 提高系统整体的运营效率。
参考文献
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