基于 LBS 的移動地理信息服務平臺架構技術研究

聶燦權

摘 要：基于位置的服務（LBS）需求日益增長，在 GPS定位技術、通信技術以及電子計算機整體性能不斷提高的前提下，LBS 與移動 GIS 結合成為可能，并在專業(yè)領域和應用領域發(fā)揮重要作用。該文以基于LBS的移動地理信息服務平臺架構技術為研究對象，首先分析了SOA架構概述和特性分析，探討了基于SOA的LBS移動地理信息服務平臺架構的設計思路，提出了實現(xiàn)策略，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：LBS 移動地理信息服務平臺 架構設計

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0015-02

1 移動GIS概述

移動GIS，不僅僅是桌面GIS或WebGIS在移動設備上的簡單移植，它集嵌入式系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)（GPS）、移動計算和地理信息系統(tǒng)為一體，借助無線通信網(wǎng)絡和移動互聯(lián)網(wǎng)等通信技術，完成圖形、文字等多媒體信息融合空間數(shù)據(jù)的傳輸和應用。移動地理信息系統(tǒng)繼承了地理信息系統(tǒng)對與地理信息和位置信息有關的地物屬性信息進行信息管理的特點，同時又擴展了地理信息系統(tǒng)的地域限制，提供隨時隨地的時空數(shù)據(jù)服務。移動 GIS 的真正內(nèi)涵是對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行組織并抽象成各種空間模型，從而將現(xiàn)實世界的各種內(nèi)容以可理解的、有意義的形式呈現(xiàn)給用戶，通過預測和分析為管理者和決策者提供一個良好的決策分析平臺。

移動終端具有良好的移動性和軟硬件可擴展性，其搭載的軟件操作系統(tǒng)的開放性為開展 GIS 服務提供了理想的平臺。隨著計算機技術和通信技術水平的不斷提升，特別是計算機圖形學虛擬現(xiàn)實技術和3G網(wǎng)絡通信的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的GIS應用與移動終端平臺的有效結合已經(jīng)成為GIS領域重要研究方向之一。人們將移動計算技術應用到GIS中，并逐漸與通常所定義的移動GIS的概念相融合，促進了移動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大的移動計算設備中。

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

2 SOA架構概述和特性分析

基于LBS的移動地理信息服務平臺采用企業(yè)級面向服務的SOA架構的總體設計模式，那么究竟什么是所謂的SOA架構呢？簡單的說，SOA就是一個軟件一體化的戰(zhàn)略方法。SOA至今仍然沒有給出統(tǒng)一的官方定義，W3C對SOA的定義是指服務提供者完成不同工作，再為服務使用者交付所需要的最終成果，最終的結果通常會使服務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，也就是說這些服務能夠迅速地被組合和重用，圍繞著服務滿足業(yè)務需要。我們可以將SOA架構理解成按標準將分散的功能組織成統(tǒng)一服務的組件模型，通過已經(jīng)預定義的接口和協(xié)議將一組服務以應用程序功能單元模塊的形式聯(lián)系起來這些預定義的接口一般都具底層環(huán)境無關性和網(wǎng)絡運行環(huán)境無關性，能夠做到最大限度地滿足其跨平臺性 因此構建SOA架構的平臺，系統(tǒng)就能統(tǒng)一地以通用方式進行交互。

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

實施SOA架構的關鍵目標歸根結底是未來節(jié)約管理成本，最終實現(xiàn)企業(yè)資產(chǎn)重用的最大化。因此人們在實施SOA的時候要滿足以下兩方面的要求：（1）用戶從企業(yè)外部訪問。使業(yè)務伙伴即外部用戶也能像企業(yè)內(nèi)部用戶一樣地訪問相同的服務，從而滿足企業(yè)的業(yè)務伙伴的需求。（2）服務提供者要對服務請求做出及時準確的響應。當業(yè)務伙伴以完成業(yè)務為目的交換業(yè)務信息時，整個會話過程隨時可用不會受到阻止，并且及時做出準確的業(yè)務反饋信息。但在實際使用中，服務的提供者數(shù)量總是大于服務的使用者數(shù)量，當使用者數(shù)量大到一定限度時，對使用者來說很容易因服務提供者短缺的原因而受到影響，為此有人為了容許服務處于暫時的短缺或遲滯的情況，采用隊列請求的設計方式（也稱異步應用）為服務使用者提供服務。

SOA的優(yōu)點是顯而易見的，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)點還表現(xiàn)在編碼靈活性，它能使每一位開發(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架構的松散耦合使得它具有更易維護性和更高的可用性。總之，SOA的這些特性能夠隱藏服務環(huán)境內(nèi)在的技術復雜性，更好地提高了業(yè)務的敏捷性，更快地交付服務，使得業(yè)務更快地做出反應，從而提供最優(yōu)的用戶體驗 對企業(yè)來講，對現(xiàn)有資產(chǎn)的高效利用和易于集成管理是其最關心的問題，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架構的LBS移動地理信息服務平臺架構設計

基于服務的地理空間數(shù)據(jù)共享的模式正在逐漸成為當前GIS向各行業(yè)應用領域發(fā)展的一個研究熱點GIS在當前的企業(yè)應用中，具有GIS建設相對昂貴，系統(tǒng)集成困難和設備更新維護復雜的缺陷，同時業(yè)務系統(tǒng)集成也有一部分存在信息孤島 的現(xiàn)象 通過實現(xiàn)SOA架構的GIS解決這一系列問題，使得 GIS平臺廠商以及二次開發(fā)商專注在數(shù)據(jù)和業(yè)務的簡單服務，諸如 IBM 微軟等等IT界的基礎軟件提供商專注在基礎架構類服務連接類服務和流程控制類服務上面SOA思想在整體架構上廣泛地借鑒了設計模式的理念，使得整套系統(tǒng)的各模塊之間以及各個模塊的自身內(nèi)部之間具有高內(nèi)聚和低耦合的特性通過SOA架構不僅能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務服務與GIS服務的有效集成，而且在數(shù)據(jù)生產(chǎn)管理等GIS專業(yè)應用部門實現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)服務的模式，有力地促進了GIS向應用的發(fā)展。endprint

基于LBS的移動地理信息服務平臺是SOA架構下的移動GIS平臺，它是移動GIS與先進的SOA架構技術的巧妙融合，把移動GIS的所有功能封裝成服務，使得平臺更具有開放性和靈活性。平臺通過這種架構設計，一方面以服務的方式對外發(fā)布包括 GIS矢量和柵格數(shù)據(jù)在內(nèi)的數(shù)據(jù)服務，另一方面對外發(fā)布業(yè)務服務包括三維景觀地圖服務和定位追蹤服務，從而實現(xiàn)了多種客戶端的跨平臺、跨網(wǎng)絡、跨語言調(diào)用。

在服務器端，網(wǎng)絡服務器將移動GIS 以Web Service方式發(fā)布了標準的服務，服務主要以SOAP和REST兩種形式提供，都是基于HTTP的方式發(fā)布 同時，網(wǎng)絡服務器也支持發(fā)布OGC標準的服務，如WMS WFS和WCS，以及一些第三方的標準如 KML，GeoRSS 等，支持這些標準的第三方都可以訪問這些服務。而且支持SOA各種相關標準，如WS-Security LDAP等安全標準，WSDL/UDDI等服務接口主持和發(fā)現(xiàn)合約，以及 BPEL流程控制支持等在GIS應用服務器層，提供比較全面的GIS服務，如地圖服務數(shù)據(jù)服務空間分析服務網(wǎng)路分析服務三維服務等，這些服務可以與 SOA架構中與其他業(yè)務相關的服務進行有效的集成。

4 LBS移動地理信息服務平臺技術實現(xiàn)

該系統(tǒng)包括移動客戶端開發(fā)和服務器端開發(fā)，移動客戶端的開發(fā)是基于Android GUI系統(tǒng)框架，運用Java結合XML技術實現(xiàn)地圖GIS功能；運用JSON和HTTP技術實現(xiàn)與服務器的網(wǎng)絡通信服務器端開發(fā)，運用Ajax技術和ASP.NET搭建后臺，處理HTTP請求，建立數(shù)據(jù)庫，使多源數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中合理地存儲和管理系統(tǒng)架構實現(xiàn)方法如圖1所示。

5 結語

移動地理信息系統(tǒng)繼承了地理信息系統(tǒng)對與地理信息和位置信息有關的地物屬性信息進行信息管理的特點，同時又擴展了地理信息系統(tǒng)的地域限制，提供隨時隨地的時空數(shù)據(jù)服務。基于LBS的移動地理信息服務平臺是SOA架構下的移動GIS平臺，它是移動GIS與先進的SOA架構技術的巧妙融合，把移動GIS的所有功能封裝成服務，使得平臺更具有開放性和靈活性。

參考文獻

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