移動GIS

移動GIS (Mobile GIS)，是以移動網際網路為支撐、以智慧型手機或平板電腦為終端、結合北斗、GPS或基站為定位手段的GIS系統，是繼桌面GIS、WEBGIS 之後又一新的技術熱點，移動定位、移動辦公等越來越成為企業或個人的迫切需求，移動GIS就是其中最核心的部分，使得各種基於位置的套用層出不窮。

基本介紹

• 中文名：移動GIS
• 途徑：移動網際網路
• 方法：結合北斗、GPS
• 行業：電力、電信、石油

發展歷史

移動GIS並不是新生事物，它的前身是“嵌入式GIS”,即在嵌入式設備上運行的GIS套用。從“圖 移動GIS技術歷年光環曲線”可以看到移動GIS的發展歷程。隨著Palm和Windows CE PDA設備的產生， 2001年嵌入式GIS進入萌芽期。

隨著Windows CE和嵌入式Linux系統的日趨成熟，嵌入式GIS在2005年進入了過熱期，在這一時期，各個套用行業都試圖實施嵌入式GIS的推廣和套用。嵌入式GIS在國土、測繪、城管、電力、林業等行業得到了成功套用。

但是嵌入式GIS卻並沒有得到很大的發展，從2009年開始進入低谷期。主要原因有三個：第一，無線網路的寬頻不足以支撐GIS的套用；第二，PDA等硬體設備過於笨重，性能過低，價格過高。第三，嵌入式作業系統體驗不好，易用性差。

隨著移動網際網路興起和智慧型移動終端普及，移動GIS從2009年的低谷期逐步進入了2013年的復甦期。移動GIS也成為繼雲GIS之後，地理信息產業關注的又一技術熱點。同時，隨著地理信息技術自身的發展，移動GIS也不再僅局限於GIS系統本身，而是延伸到了整個地理信息產業鏈，涉及數據採集、數據處理、平台軟體、行業套用等多個層面，構成了移動地理信息的新生態。

移動GIS技術歷年光環曲線

架構

移動GIS 是以空間資料庫為數據支持，地理套用伺服器為核心套用、無線網路為通訊橋樑，移動終端為採集工具和套用工具的綜合系統。

移動GIS架構

移動終端設備

移動GIS的客戶端設備是一種攜帶型、低功能、適合地理套用，並且可以用來快速、精確定位和地理識別的設備。硬體主要包括掌上電腦（PDA）、攜帶型計算機、WAP手機、GPS定位儀器等。軟體主要是嵌入式的GIS套用軟體。用戶通過該終端向遠程的地理信息伺服器傳送服務請求，然後接受伺服器傳送的計算結果並顯示出來。移動GIS的套用是基於移動終端設備的。便攜、低耗、計算能力強的移動終端正日益成為移動GIS用戶的首選。

無線通信網路

無線通信網路是連線用戶終端和套用伺服器的紐帶，它將用戶的需求無線傳輸給地理信息套用伺服器，再將伺服器的分析結果傳輸給用戶終端。移動GIS的無線通信網路有以下幾個方面：

（1）20世紀90年代初期移動 GIS 剛形成時的個人移動電台（PrivateMobileRadio,PMR）；

（2）GPS衛星系統的通信網路；

（3）基於蜂窩通信系統的GSM、GPRS、CDMA。

其中，第三種蜂窩系統移動通信中的套用是今後移動GIS運行的主要通信網路之一。

地理套用伺服器

移動GIS中的地理套用伺服器是整個系統的關鍵部分，也是系統的 GIS 引擎。它位於固定場所，為移動GIS用戶提供大範圍的地理服務以及潛在的空間分析和查詢操作服務。該套用伺服器應具備以下功能：數據的整理和存儲功能、地理信息空間查詢和分析功能、圖形和屬性查詢功能、具有強計算能力和處理超大量訪問請求的能力；有數據更新功能，及時向移動環境中的客戶提供動態數據；可連線空間資料庫，對海量數據進行存儲和管理。

空間資料庫

空間資料庫用於組織和存儲與地理位置有關的空間數據及相應的屬性描述信息，移動空間資料庫是移動GIS的數據存儲中心，並且能對數據進行管理，為移動套用提供各種空間位置數據，是地理套用伺服器實現地理信息服務的數據來源。移動空間資料庫使得移動設備可以和多種數據源進行互動，禁止固定網路環境的差異，最佳化查詢條件。

功能

移動端軟體系統包括衛星導航定位功能、移動數據採集功能、移動GIS辦公以及數據傳輸功能。

移動GIS功能

衛星導航定位

描述衛星狀態，輔助數據的採集，並對採集的數據以及已有數據進行導航。

移動數據採集

針對不同業務模式，數據採集功能有所側重。如行業數據採集的不定期更新（管線資源、污染源信息等）以及遙感影像糾正GCP 坐標的採集，主要確定基礎位置信息以及簡單屬性。對於移動辦公，還需要多媒體數據的採集（圖像、錄音、視頻等），豐富GIS 屬性，作為辦公的憑證。

在地形複雜處，無法利用衛星定位系統獲得點位坐標，可以利用外接設備的連線，輔助測量。同時，在不同的行業套用中，可以連線各種不同的感測器，進行行業數據的採集。

移動GIS 辦公

1）數據載入與輸出。由於移動終端在性能上遠低於個人計算機，對圖形的縮放、查詢、分析等功能的效率都比較低，此時需要設計適合移動終端的高效數據結構。遙感影像的處理利用影像金字塔算法，不同級別顯示不同的內容，提高顯示速度；矢量數據可以通過數據分割，在移動終端中快速顯示與編輯。將已有數據（遙感影像、矢量以及其他歷史數據）通過數據下載到移動終端，在野外進行數據的採集。通過疊加以及分析，將數據進行更新。

2）數據編輯。分為兩類：已有點位坐標在野外進行屬性的更新；保持原有屬性，對坐標進行野外更新。

3）空間分析與查詢。查詢待調查數據，距離分析提供了在地圖上丈量距離的功能，通過確定哪些地圖要素與其他要素相互接觸或相鄰，確定地圖要素間臨近或臨接的功能。在GIS的空間操作中，涉及確定不讓地理特徵的控制項接近度或臨近度的操作就是建立緩衝區。緩衝區分析就是在點、線、面實體（或稱緩衝目標）周圍建立一定寬度範圍的多邊形。通過緩衝區分析，可以輔助調查及救災工作的展開，對受影響區域做出相應的處理措施，建立警示來疏散人群以免事故的蔓延，預測災害範圍，及時防範以降低災害擴大。

數據傳輸

數據傳輸包括數據上傳與數據下載。採集數據後，現場工作人員將數據傳送到信息中心的空間數據伺服器上，同時伺服器又可以將經過處理的有用數據傳回移動GIS終端，以滿足外出採集數據所必需的基本數據內容。

特點介紹

移動性

移動GIS擺脫了有線網路的限制和束縛，通過無線網路與伺服器連線進行信息的互動。是桌面系統套用的擴展。

服務實時性

移動GIS最大的特點就是數據的實時性。在移動過程中，把帶有定位功能的GPS設備採集的位置坐標信息，通過無線網路提交給伺服器處理，也可以及時接收伺服器下發的數據。最常見的就是車載監控套用。

頻繁斷接性

移動GIS終端經常會主動地接入（要求信息服務）或被動斷開（網路信號不穩定等），從而形成與網路間斷性的接入與斷開。這就要求移動GIS在不同情況下能隨時重建連線，並且可獨立運行。

有限的頻寬和計算能力

與 internet 相比，同時期無線網路的頻寬總是相對較小，為了確保服務質量，移動GIS系統必須通過儘可能少的數據量來提供滿足用戶要求的服務；同時，移動終端的計算能力相對較弱；功率有限，顯示屏小，記憶體有限。因此移動GIS對數據的質量提出了更高的要求。

支持分散式數據源

移動GIS運行平台向無線網路的延伸進一步拓寬了其套用領域，移動用戶需要的信息是多種多樣的，任何單一的數據源無法滿足所有的數據要求，這就需要對分散式數據源的支持。

移動終端的多樣性

移動GIS的客戶端指的是在戶外使用的可移動終端設備，其選擇範圍較廣，可以是擁有強大計算能力的主流微型電腦，也可以是螢幕較小，功能受限的移動計算終端，比如PDA，還有今天人們常使用的智慧型手機等等。

信息載體的多樣性

隨著移動終端功能的豐富（比如攝像功能、拍照功能、文本編輯功能和GIS功能等），使得移動GIS所使用的信息也豐富起來。包括定位信息、文本信息、視頻信息、語音信息、圖像信息和圖形信息等。

對空間位置的依賴性

通過無線網路進行通信的移動 GIS 受到網路覆蓋的限制，因此移動GIS提供的服務也僅限於此空間範圍內。同時網路區域化管理界定出邏輯上的邊界範圍，形成層次化的管理空間。不同的管理域形成物理或邏輯上的位置，在其間進行的計算也必須考慮空間位置因素。此外城市的高層建築以及野外陡峭山勢、樹林對GPS的通信都會產生極大的影響和干擾。這些特徵是基於移動計算的GIS所具有的最基本的特點，是當今以及將來移動GIS研究所涉及的主要問題和技術。

支撐技術

嵌入式技術

移動GIS的無線終端是一種嵌入式系統，具有代表性的嵌入式無線終端設備包括：掌上電腦、PDA和手機等。嵌入式系統是以套用為中心的專用計算機系統，其軟硬體可以根據套用需要進行“裁剪”。嵌入式java技術是移動終端中比較常用的一種開發技術。

無線網路技術

在移動通信領域，無線接入技術可以分為兩類：一是基於數字蜂窩行動電話網路的接入技術，已有CDMA、GPRS、GSM、TDMA、CDPD、EPGE等多種無線承載網路；二是基於區域網路的接入技術，如藍牙、無線區域網路等技術。

分散式空間數據管理技術

分散式空間資料庫系統是移動GIS體系結構中的關鍵技術之一，它是指在物理上分布、邏輯上集中的分散式結構。由於移動用戶的位置是不斷變化的，需要的信息多種多樣，因此任何單一的數據源都無法滿足要求，必須有地理上分布的各種數據源，藉助於現有的分散式處理技術，為多用戶並發訪問提供支持。

移動資料庫技術

移動資料庫是指移動環境的分散式資料庫，是分散式資料庫的延伸和發展。移動資料庫要求支持用戶在多種網路條件下都能夠訪問，完成移動查詢和事務處理。利用資料庫複製/快取技術或數據廣播技術，移動用戶即使在斷接的情況下也可以訪問所需的數據，從而繼續自己的工作。其中的時態空間資料庫技術是移動GIS的關鍵。移動資料庫技術的研究主要涉及五個方面：移動資料庫複製/快取技術、移動查詢技術、數據廣播技術、移動事務處理技術、移動資料庫安全技術。

GPS定位技術

GPS定位技術可為用戶提供隨時隨地的準確位置信息服務。其基本原理是將GPS接收機接收到的信號經過誤差處理後解算得到位置信息，再將位置信息傳給所連線的設備，連線設備對該信息進行一定的計算和變換後傳遞給移動終端。

主流開發平台

MapGIS移動GIS開發平台MapGIS Mobile 9，管理多源地理數據信息，集成空間位置與智慧型服務，精確傳遞雲GIS服務與計算能力。

SuperMap 的SuperMap iMobile移動GIS開發平台，在移動終端提供了涵蓋地圖操作、數據採集、繪製編輯、空間分析、路徑導航等移動GIS套用功能。

ESRI的 Arcgis Mobile

MapInfo的 MapXMobile

南京跬步ucmap

北京靈圖推出SmartInHand

套用

測繪領域的套用

在測繪領域，移動GIS主要套用於野外測量、外業數據採集等領域。

野外測量方面的套用，主要套用於RTK設備的手薄，實現相關的測量和放樣計算。實現角度轉換、距離換算、坐標換算、距離測量、角度測量、面積測量、填挖方測量等測量功能；實現線放樣、道路放樣等放樣功能。

外業數據採集，現已大範圍的套用於測繪相關領域。在內業基於遙感數據，勾繪出相關的基礎矢量要素數據，最終按格網分發成移動終端可識別的數據，在外業，相關的操作人員對已有的內業數據進行空間和屬性的核查、對錯誤的數據進行編輯修改、對缺少的數據進行外業數據採集。

行業產品的套用

移動GIS產品已廣泛套用於電力、國土、林業、農業、水利、環保、城管、物流、交通等各領域。在行業中套用的典型業務有：地圖瀏覽、地圖定位、數據採集、屬性記錄、數據上傳至伺服器、軌跡記錄、路線導航等。

如移動GIS 在電力中的套用，主要是進行電力巡線，巡查的過程中，發現相關的電線或電力塔故障，記錄下相關的位置、故障描述及照片，傳送至後台伺服器，管控中心即可根據故障安排相關的人員進行維修維護，維修人員可根據上報的數據導航至相關位置，並進行維修維護工作，維修的結果也可直接反饋至後台伺服器。

這兩年，移動設備的軟硬體都有了很大的發展，像網路定位技術、室內定位技術、網路通信技術、慣性定位技術、攝像頭等。隨著這些技術的發展，移動GIS在行業辦公領域必將有越來越大的套用。

大眾化產品的套用

大眾化的產品主要套用於生活相關的方面。移動GIS在大眾領域最廣泛的套用當屬手機電子地圖，手機電子地圖產品包含了地圖瀏覽、地圖定位、周邊地址查詢、公交換乘、行車導航、步行導航、餐飲、住宿、娛樂等與生活相關的功能。移動GIS已深入百姓生活的方方面面，為人們的出行帶來了相當大的便利。

隨著移動網際網路的發展，大眾生活類的APP與移動GIS結合的越來越緊密。移動GIS在打車、購物、保險、旅遊等大眾套用領域也會有越來越多，越來越深入的套用。