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地理信息公共服务平台之移动GIS


面向地理信息公共服务平台的移动GIS

跬步科技
http://www.creable.cn

国家地理信息公共服务平台
? 是国家测绘局牵头,各省市参与的全国性的

测绘数据及地理信息共享服务平台,平台总 体上由1个主节点、31个分节点和333个信息 基地组成 ,形成至上而下树状结构的拓扑关 系,实现上下级、不同部门之间信息共享, 消除由于各种应用需求、数据获取手段不统 一所带来的信息孤岛,弥补由此造成的数字 鸿沟。

平台总体架构
纵横互联
统一标准 联动更新 在线集成 协同服务

共享标准
? 这么庞大的系统,如何实现地理信息的共享

与互操作?
? 不同节点,可能采用的系统各不相同,异构

系统间如何实现共享与互操作?

OGC标准
? OGC——Open

Geospatial Consortium—— 开放地理信息联盟,是一个非盈利的志愿的 国际标准化组织,引领着空间地理信息标准 及定位基本服务的发展,目前在空间数据的 目录管理、空间数据的模型、空间数据的渲 染、空间信息的查询与编辑、空间信息的分 析处理、空间定位等定义了一系列的共享互 操作框架标准。

OGC常用标准(一)——GML
?

GML (Geography Markup Language )即地理标识 语言
? 基于XML编码格式 ? 用于地理信息的编码、传输和发布的标记语言

?

优点
? 实现了不同GIS数据格式之间的共享 ? Shapefile->GML、MIF->GML…

?

缺点
? 大数据量冗余严重,解析较慢 ? 基于XML的空间索引,较复杂,检索性能不高

点要素GML
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

<creable:pnanjing gml:id="pnanjing.7878"> <gml:name>中行新街口支行</gml:name> <creable:mapid>485806</creable:mapid> <creable:kind>A184</creable:kind> <creable:name>中行新街口支行</creable:name> <creable:py>zhong hang xin jie kou zhi hang</creable:py> <creable:adminname>南京市</creable:adminname> <creable:dzname>南京市中心部</creable:dzname> <creable:address>江苏省南京市南京市中心部</creable:address> <creable:admincode>320100</creable:admincode> <creable:isindex>false</creable:isindex> <creable:isother>true</creable:isother> <creable:the_geom> <gml:Point srsName="urn:x-ogc:def:crs:EPSG:4326"> <gml:pos>32.043895 118.779807</gml:pos> </gml:Point> </creable:the_geom> </creable:pnanjing>

面要素GML
?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ? ? ? ? ? ? ? ?

?
? ? ?

<creable:jsriver gml:id="jsriver.630"> <creable:mapid>476032</creable:mapid> <creable:id>47603200110</creable:id> <creable:name>小马湖</creable:name> <creable:the_geom> <gml:MultiSurface srsName="urn:x-ogc:def:crs:EPSG:4326"> <gml:surfaceMember> <gml:Polygon> <gml:exterior> <gml:LinearRing> <gml:posList>31.625146 120.346906 31.625146 120.347062 31.625049 120.347062 31.624968 120.347085 31.624884 120.347211 31.62465 120.347799 31.624556 120.347963 31.624467 120.347974 31.624553 120.347719 31.624731 120.347326 31.624802 120.347116 31.624866 120.347009 31.625034 120.346914 31.625146 120.346906 </gml:posList> </gml:LinearRing> </gml:exterior> <gml:interior> <gml:LinearRing> <gml:posList>31.615617 120.355304 31.615644 120.355317 31.615617 120.355304 </gml:posList> </gml:LinearRing> </gml:interior> </gml:Polygon> </gml:surfaceMember> </gml:MultiSurface> </creable:the_geom> </creable:jsriver>

OGC常用标准(二)——SLD
?

SLD(Styled Layer Descriptor )样式化图层描述
? 基于XML编码格式 ? 用于描述地图图层要素的渲染样式,即符号化

?

优点
? 为要素的通用符号化描述提供一种共享方案 ? 结合Filter过滤器实现对指定要素的特殊符号化渲染

?

缺点
? 对于复杂符号化的需求描述还比较弱

点符号化
<PointSymbolizer> <Geometry> <PropertyName>SHAPE</PropertyName> </Geometry> <Graphic> <Mark> <ExternalGraphic> <OnlineResource xlink:href="http://maps.massgis.state.ma.us/images/airport.gif"/> <Format>image/gif</Format> </ExternalGraphic> </Mark> <Size>5</Size> </Graphic> </PointSymbolizer>

线符号化
<LineSymbolizer> <Stroke> <CssParameter name="stroke"> #444444 </CssParameter> <CssParameter name="stroke-width"> 8 </CssParameter> </Stroke> </LineSymbolizer>

OGC常用标准(三)——WMS
? WMS(Web

Map Service)网络地图服务

? 规范了URL调用接口获取地图服务 ? 返回相应的矢量地图渲染出的地图图片

? 基本接口说明
? GetCapabilities返回服务级元数据,

? GetMap返回一个地图图片,
? GetFeatureinfo返回显示在地图上的某些特殊要

素的信息

GetMap请求
?

http://localhost:8080/geoserver/wms?bbox= -130,24,66,50&styles=population&Format=image/pn g&request=GetMap&layers=topp:states&wid th=550&height=250&srs=EPSG:4326

? 渲染出一张bbox范围内、规定样式、格式、

图层、大小的地图图片,返回给客户端

OGC常用标准(三)——WFS
? WFS(Web

Feature Service)网络要素服务

? 规范了URL调用接口查询符合条件的矢量要素 ? 以GML形式返回给客户端

? 基本接口说明
? GetCapabilities返回服务级元数据 ? DescribeFeatureType返回要素结构,以便客户

端进行查询和其他操作 ? GetFeature可根据查询要求返回一个符合GML 规范的数据文档

DescribeFeatureType请求
? http://localhost:8080/geoserver/wfs?request

=DescribeFeatureType&typename=creable:r nanjing&service=WFS&version=1.1.1
? 返回rnanjing图层所对应表格的字段信息,包

括字段名称、字段类型等

GetFeature请求
http://localhost:8080/geoserver/wfs?request=G etFeature&version=1.1.0&typeName=rnanjing& FILTER=<Filter><BBOX><PropertyName>the_g eom</PropertyName><Box srsName="EPSG:4326"><coordinates>118.779 721,32.043808 118.779807,32.043895</coordinates></Box></B BOX></Filter> ? 获取rnanjing图层上BBOX范围内的要素集合,结 果以GML形式返回
?

OGC常用标准(三)——WCS
?

WCS(Web Coverage Service)网络覆盖服务
? 规范了URL调用接口获取影像图服务 ? 返回相应的航空或遥感影像图

?

基本接口说明
? GetCapabilities返回服务级元数据 ? DescribeCoverageType 返回由具体的WCS服务器提供

的任一覆盖层的完全描述 ? GetCoverage是在GetCapabilities确定什么样的查询可 以执行、什么样的数据能够获取之后执行的,它使用通 用的覆盖格式返回地理位置的值或属性

OGC常用标准(四)——Filter Encoding
? Filter

Encoding过滤编码

? 基于XML编码格式

? 类似于SQL查询的Where子句,提供过滤查询条

件的 ? 提供了各种针对空间或属性过滤谓词或函数 ? 在WFS、SLD过滤查询中,有着广泛的应用

Logical operator OR
?
? ? ? ? ? ?

?
? ?

<Filter> <OR> <PropertyIsEqualTo> <PropertyName>NAME</PropertyName> <Literal>Sydney</Literal> </PropertyIsEqualTo> <PropertyIsEqualTo> <PropertyName>NAME</PropertyName> <Literal>Digby</Literal> </PropertyIsEqualTo> </OR> </Filter>

Spatial operator Dwithin
?
? ? ? ? ? ? ?

?
? ? ?

<Filter> <DWithin> <PropertyName>Geometry</PropertyName> <gml:Point> <gml:coordinates> 2587598.000000,404010.531250 </gml:coordinates> </gml:Point> <Distance units='m'> 1000 </Distance> </DWithin> </Filter>

OGC常用标准(五)——WFS-T
?

WFS-T(Web Feature Service Transaction)网络要素服务 -事务处理
? 规范了URL调用接口实现对要素的编辑修改 ? 通过锁机制以实现同步,属于短事务处理

?

执行过程说明
? 客户端发送WFS查询,检出(Check out)需要编辑的要素,并对其 ?

?
? ? ?

锁定,事务开始 将要素转换到GML数据,并返回到客户端 将GML数据转换到本地的客户端数据结构,对其进行编辑 编辑完以后,再保存成GML数据,发送回服务端 服务端解析返回的GML数据,更新到数据库或文件中(Check in) 解锁,事务结束

OGC常用标准(六)——WPS
?

WPS(Web Processing Service)网络处理服务
? 规范了URL调用接口获取数据处理服务 ? 功能类似于Geoprocessing

?

基本接口说明
? GetCapabilities返回服务级元数据,用于客户端请求和

接收描述具体服务实现方式的服务元数据文档 ? DescribeProcess方法,客户端可以请求和接收一个执行 操作需要运行的进程的细节信息,包含输入、输出参数 和格式 ? Execute方法,客户端可以通过该方法使用提供的参数值 来指定执行WPS实现的处理操作,并返回产生的结果。

WPS in action - Buffering
Client

WPS http://geoserver:8080/wps/Web <ProcessDescriptions> <Execute> <ExecuteResponse> http://geoserver:8080/wps/Web <Capabilities version="0.4.0“> <GetCapabilities> request <ProcessDescription <ows:Identifier>Buffer</ows:Identifier> <ows:ServiceIdentification> ProcessingService? ProcessingService? <ows:Identifier>Buffer</ows:Identifier> … <DataInputs> <Status/> <ows:Title/> REQUEST=GetCapabilities& REQUEST=DescribeProcess& <GetCapabilities> response <DataInputs> <Input> <ows:Abstract/> <DataInputs> SERVICE=WPS <Input> … <ows:Identifier>geometry</ows:Identifier> Identifier=Buffer& … <ows:Keywords/> <ows:Identifier>geometry</ows:Identifier> </DataInputs> </ows:ServiceIdentification> <ComplexValue schema=“schemaNS”> <DescribeProcess> request SERVICE=WPS& <ComplexData defaultSchema=“schemaNS"/> <OutputDefinitions> <ows:ServiceProvider/> $XML_Geometries VERSION=0.4.0 <MinimumOccurs>1</MinimumOccurs> … </ComplexValue> <ows:ServiceContact/> <DescribeProcess> response </Input> </Input> </OutputDefinitions> </ows:ServiceProvider> <Input> <Input> <ProcessOutputs> <ows:OperationsMetadata>… <Execute> request <ows:Identifier>width</ows:Identifier> … <Output> <ows:Operation name="Execute“/> <ows:Identifier>width</ows:Identifier> <Execute> response <LiteralData> <ows:Identifier>BufferResult</ows:Identifier> </ows:OperationsMetadata> <LiteralValue>100</LiteralValue> <ows:DataType ows:reference="xs:int"/> … </Input> <ComplexValue schema =“schemaNS”> <ProcessOfferings> <ProcessOutputs> </DataInputs> $XML_Geometries <Process> Network <Output> <ows:Identifier>Buffer</ows:Identifie </Execute> </ComplexValue> Inspired by P. Schut’s presentation at the <ows:Identifier>BufferResult</ows:Identifier> </Output> </Process> OGC TC Meeting in Huntsville 2006: “WPS RFC responses” <ComplexOutput </ProcessOutputs> </ProcessOfferings> defaultSchema=“schemaNS“/> … </ExecuteResponse> </Capabilities> </ProcessDescriptions>

OGC标准的意义
? OGC标准面向SOA架构提出了一整套

GIS规范,实现了地理信息的共享与互 操作,规范了Http请求调用的方法,定 义了客户端和服务端交互内容的XML格 式,能在不同数据源,跨网络异构系统 之间实现无缝共享与集成,随着地理信 息公共服务平台的推进,将进一步加速 OGC标准的实现,推动OGC其他标准 的制定和完善工作。

移动GIS(一)
? 外部环境
? 3G提升了无线网络的宽带化
? 智能手机实现了终端设备的PC化 ? GPS的普及

? 智能手机接入互联网网,使得互联网应用逐步向

手机终端渗透 ? 把互联网装进口袋,随时随地上网,让信息化的 触角延伸到工作生活的每个角落

移动GIS(二)
? 内在动因
? 早期的GIS以单机或C/S架构的桌面GIS为主 ? 随着互联网的发展,B/S架构成为主流,

WEBGIS应运而生,在行业中得到广泛应用 ? Google Maps把GIS带到了普通老百姓的身边, 瓦片技术以其流畅的交互体验而流行起来 ? 下一步会是什么?移动GIS已成为必然趋势, LBS(Location Based Service)位置服务被认为 移动互联网时代杀手锏应用之一

移动GIS(三)
? 移动GIS应用模式
? 本地模式,将矢量或影像数据存储在手机存储卡

里,在手机本地进行浏览、查询、编辑、分析等 ? 网络模式,通过网络调用服务端发布的地图服务, 来实现地图的浏览、查询、编辑、分析等 ? 混合模式,更新不频繁的数据放在本地,更新频 繁的数据放网络;自己的业务数据放本地,互联 网地图来自网络;等等。总之,根据实际应用, 来决定混合模式的类型

面向地理信息公共服务平台的移动GIS
? 面向地理信息公共服务平台,一方面提

供WEBGIS的服务,另一方面提供移动 GIS服务,满足企业用户移动办公的需 求,也为本地大众用户提供与地理信息 相关的增值服务,扩大地理信息公共服 务平台的应用范围和受众人群,真正落 实为老百姓服务的宗旨。

移动GIS平台要求
? 符合OGC标准,能与地理信息公共服务平台

无缝对接 ? 支持多操作系统,支持Windows Mobile、 Android、Symbian、iPhone OS、 Blackberry等主流智能操作系统 ? 二次开发接口,便于面向不同行业作定制开 发的需求、可扩展性强 ? 稳定性好、效率高

新一代移动GIS开发平台——UCMAP
?

UCMAP是国内首款面向移动互联网、支持OGC标 准的移动GIS平台,为技术领先的移动GIS软件平台 提供商——跬步科技(http://www.creable.cn )从 底层完全自主研发,支持广泛:
? 支持WMS、WFS、WFS-T、WCS等OGC标准

? 支持本地矢量数据Shapefile和自定义格式
? 支持Google Maps、Bing Maps等互联网地图 ? 支持以上数据源的叠加融合

UCMAP功能简介
? ?

?
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?
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地图浏览,支持地图的放大、缩小、平移; 地图渲染,支持地图样式的配置、矢量要素的查询渲染; 地图查询,支持属性查询、空间查询、以及属性和空间的混合查询; 要素编辑,支持要素的添加、删除、修改,其中包括要素几何的节点编辑、属 性编辑修改等; 数据缓存,支持瓦片服务器缓存、瓦片更新、客户端缓存、以及矢量数据的本地 存储; 影像叠加,支持遥感影像数据的叠加,并在其上采集、编辑数据; 数据同步,支持移动GIS、WEBGIS、桌面GIS的数据同步,及时获取更新过的 最新数据; 空间分析,支持各种空间查询分析,网络分析以及其他分析的扩展; 基站定位,支持手机基站定位; GPS定位,支持获取手机GPS定位数据,实现GPS定位监控; 动态图层,支持动态图层,在底图上叠加动态要素点,比如GPS等动态刷新的 点 扩展定制,高可扩展性,支持GPS语音导航,视频、图象等采集、显示、上传, 与移动MIS、移动OA的无缝集成,以及各种其他服务的组合;

UCMAP支持本地矢量数据 支持矢量数据的编辑、查询、基站或GPS定位、路径规划、缓 冲区分析等各种功能

UCMAP访问WMS服务

UCMAP访问WCS服务

UCMAP也支持访问Google Maps & Bing Maps 以及相关 服务,如道路或POI点查询、最短路径、基站或GPS定位、 叠加本地或WFS矢量

UCMAP提供API接口访问Bing Maps

移动GIS应用

移动GIS行业应用领域
?

移动GIS是桌面GIS、WEBGIS在移动端的应用延伸,应用 行业遍及原有GIS涉足的行业,比如:
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

管线——管线设备巡检,精细化管理; 交通——智能交通管理,数据采集,实时交通, 定位导航; 公安——警情布控,身份证、牌照查询,调查取 证; 电力——电力设备巡检,精细化管理; 环保——环境监控,环保报警; 林业——林业资源调查,人员监控、林业消防; 农业——测土配方,精耕农业,农业管理; 物流——物流定位、监控,物流配送,物流管理; 国土——土地调查; LBS——基于位置的服务,结合移动电子商务、微博客、社区SNS等 ……


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