聶小波，李 兵，王雪艷，沈鳳嬌

（1.湖北省基礎(chǔ)地理信息中心，湖北 武漢 430071）

1 建設(shè)背景及目標(biāo)

隨著無線通信技術(shù)和智能移動終端的廣泛應(yīng)用，基于位置的服務(wù)(LBS)得到飛速發(fā)展與普及。將電子地圖、用戶位置以及用戶關(guān)注的信息3者結(jié)合，強化信息化管理能力，為用戶的日常出行和安全保障提供全新體驗，集定位、導(dǎo)航、跟蹤、識別、協(xié)助、查詢、發(fā)布為一體的LBS將成為推動移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個重要方向[1]。

2011年，湖北省基礎(chǔ)地理中心初步實施了基于GPS的道路更新關(guān)鍵技術(shù)研究項目，初步解決了GPS坐標(biāo)的實時接收、解析、地圖可視化等相關(guān)技術(shù)難點；2012年，在此基礎(chǔ)上開展了基于GPS的定位服務(wù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及系統(tǒng)研發(fā)工作。本系統(tǒng)綜合運用GPS技術(shù)、移動通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等，結(jié)合地理信息服務(wù)技術(shù)，以天地圖·國家及天地圖·湖北公眾版電子地圖為基礎(chǔ)，集成人員、移動終端設(shè)備等專題信息，構(gòu)建GPS定位平臺，實現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)的共建共享、人員信息的綜合分析和集成服務(wù)。

2 需求分析

1）用戶分類。用戶分為2類：一類是普通用戶，一般為移動終端的使用人員(即被定位人員)，可以登錄系統(tǒng)，進行歷史軌跡查詢、速度坐標(biāo)信息報表導(dǎo)出等操作；另一類是管理員用戶，可以對被定位人員進行管理，和被定位人員實時通話，收取各種報警信息。

2）數(shù)據(jù)需求。主要包括矢量電子地圖數(shù)據(jù)及地名數(shù)據(jù)。前者來源于數(shù)字湖北地理信息公共服務(wù)平臺及天地圖·國家地理信息公共服務(wù)平臺；后者主要來源于天地圖·湖北，坐標(biāo)系統(tǒng)為2000國家大地坐標(biāo)系。

3）功能需求。主要包括定位中心、通信中心、報警中心、報表中心、管理中心、支付中心等6大功能中心，具體如圖1所示。

圖1 吉思定位服務(wù)系統(tǒng)功能構(gòu)成圖

4）性能需求。具有較好的數(shù)據(jù)管理和實時處理能力，功能劃分清晰，可操作性強，查詢速度快，能夠在電子地圖上平滑漫游、快速跳轉(zhuǎn)。

3 技術(shù)路線

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

1）LAMP部署方案。LAMP具有輕量開發(fā)、資源豐富、跨平臺、高性能、低價格的優(yōu)勢。在本項目中，基于LAMP方案對項目進行架構(gòu)設(shè)計，使系統(tǒng)具有成本低廉、部署靈活、快速開發(fā)、安全穩(wěn)定等特點。

2）WebGIS平臺。Web技術(shù)使用戶可以訪問世界各地的GIS服務(wù)器，可以傳輸并顯示以圖形、圖像方式表現(xiàn)的地理空間數(shù)據(jù)，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，完成對空間數(shù)據(jù)的查詢和分析等功能。

3）嵌入式技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用，集中實現(xiàn)一項或幾項功能，是物聯(lián)網(wǎng)的重要技術(shù)組成之一。本系統(tǒng)中，iPhone、Android手機及GPS追蹤器均使用了嵌入式技術(shù)。

4）分布式空間數(shù)據(jù)管理技術(shù)。分布式空間數(shù)據(jù)管理是構(gòu)成移動GIS體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)之一，將物理上分散的空間數(shù)據(jù)庫服務(wù)器資源虛擬化，邏輯上集中提供服務(wù)，以滿足不同位置的用戶訪問的不同需求。

5）空間定位技術(shù)。目前LBS的定位技術(shù)主要分為基于通信網(wǎng)絡(luò)的定位、基于移動終端的定位和混合模式定位。本項目采用混合定位技術(shù)，能最大限度地獲取被定位人員的空間地理位置。

3.2 總體架構(gòu)

吉思定位服務(wù)系統(tǒng)采用面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的方法?？紤]系統(tǒng)的可擴展性和兼容性，采用5層架構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)，見圖2。

圖2 吉思定位服務(wù)系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

3.3 運行環(huán)境

服務(wù)器端采用Linux Centos 5.0以上或RHEL 5.0以上操作系統(tǒng)；PC系統(tǒng)客戶端支持Windows XP 或更高版本操作系統(tǒng)；瀏覽器支持IE6.0或更高版本、FireFox 23.0.1或更高版本。手機端支持iOS 5.1.1、Android2.3.1以上版本。GPS終端使用MT90及更高版本。采用B/S應(yīng)用方式對系統(tǒng)進行架構(gòu)設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境為因特網(wǎng)。

3.4 功能設(shè)計

吉思定位服務(wù)系統(tǒng)功能實現(xiàn)劃分為10大功能模塊：

1）地圖瀏覽模塊。提供地圖的放大、縮小、漫游、全圖以及鷹眼操作等功能，支持對地圖興趣點的管理功能，包括興趣點標(biāo)注、修改、刪除、快速定位等操作。

2）信息查詢模塊?？梢詫Ρ欢ㄎ蝗藛T進行模糊檢索；可以對地名進行搜索，并在地圖上進行定位；支持通過在地圖上點擊相關(guān)人員圖標(biāo)的方式進行詳細(xì)信息查詢和顯示。

3）定位監(jiān)控模塊。該功能支持GPS終端設(shè)備及帶GPS定位功能的手機，定位模式采用GPS+GSM基站雙模定位。能夠在地圖上實時顯示人員位置及其他詳細(xì)信息。通過選擇時間，還可以在地圖上顯示人員在過去某個時間的空間地理位置。

4）軌跡回放模塊。通過輸入開始和結(jié)束時間，可以在地圖上顯示某個被定位人員的歷史軌跡，進行動態(tài)回放，并可導(dǎo)出軌跡為外部txt文件。

5）電子圍欄模塊。可以在地圖上繪制、刪除、修改電子圍欄，可以修改電子圍欄名稱等信息；可以設(shè)置一個或多個人員在某個時間段應(yīng)用的電子圍欄，包括禁出規(guī)則、禁入規(guī)則、開始日期、結(jié)束日期、星期、開始時間、結(jié)束時間等；可以設(shè)置電子圍欄緩沖距離；可以對不同人員應(yīng)用的電子圍欄進行增加、刪除、修改等。當(dāng)人員進入或走出電子圍欄時，GPS終端（包括帶GPS定位功能的手機）自動向監(jiān)控中心報警。

6）短信發(fā)送模塊。支持在監(jiān)控平臺下發(fā)短信給終端設(shè)備。

7）報警中心模塊。支持電子圍欄報警、SOS緊急報警、GPS盲區(qū)報警、低電報警等多種方式的警報。警報發(fā)生時，可直接定位到地圖，并顯示報警人員狀態(tài)信息，包括人員名稱、報警類型、時間、地點、經(jīng)緯度、速度等。

8）報表中心模塊。可以顯示各類信息的報表，如警報信息報表、速度信息報表、歷史軌跡坐標(biāo)信息報表等，各種報表信息均可導(dǎo)出為外部通用文本文件。

9）管理中心模塊。提供登錄驗證功能，支持賬號信息修改、被定位人員增加、刪除、在離線狀態(tài)設(shè)置、日志查詢、導(dǎo)出等通用管理功能。

10）支付中心模塊。支持用戶在線購買本系統(tǒng)提供的定位服務(wù)。

3.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

1）邏輯結(jié)構(gòu)。綜合信息數(shù)據(jù)庫包括人員信息表、設(shè)備信息表、事件表、最后時間信息表、圍欄設(shè)置規(guī)則表、圍欄規(guī)則設(shè)備對應(yīng)表、告警表、日志表、服務(wù)帳號表、用戶購買記錄表等。整個數(shù)據(jù)庫邏輯體系如圖3所示。

2）物理結(jié)構(gòu)。通過天地圖·國家及天地圖·湖北節(jié)點，在線實時調(diào)用瓦片及地名數(shù)據(jù)；其他業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)以記錄集的形式存放于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器Mysql數(shù)據(jù)庫中。

4 建設(shè)成果

圖3 數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)圖

1）監(jiān)控中心子系統(tǒng)主要包括地圖瀏覽、定位中心、軌跡回放、電子圍欄設(shè)置、通信中心、報警中心和管理中心等功能模塊，其中軌跡回放功能的界面如圖4。

圖4 軌跡回放

2）在線支付子系統(tǒng)支持在線購買定位服務(wù)，方便開展B2C業(yè)務(wù)，支付方式包括網(wǎng)銀、神州行、支付寶等。

3）iOS手機客戶端系統(tǒng)支持iOS 4.0以上版本，適用于iPhone手機，主要功能為地圖定位及坐標(biāo)上傳，系統(tǒng)主界面如圖5所示。Android手機客戶端系統(tǒng)支持2.3.X、4.0.X 以上版本的Android手機，主要功能為地圖定位及坐標(biāo)上傳，系統(tǒng)主界面如圖6。

圖5 iOS手機客戶端系統(tǒng)

圖6 Android手機客戶端系統(tǒng)

[1]周傲英,楊彬,金澈清,等.基于位置的服務(wù)：架構(gòu)與進展[J].計算機學(xué)報.2011(7):1 155-1 171

[2]徐愛俊,李清泉.WebGIS理論與實現(xiàn)方法淺析[J].城市勘測,2003(4):8-12

[3]莊逸眾.基于LBS移動服務(wù)框架設(shè)計與實現(xiàn)[D].北京:北京郵電大學(xué),2013

[4]趙志弘,李志林,余萌.涉及位置的信息服務(wù):關(guān)鍵趨勢和商務(wù)模式[J].地理信息世界,2003,1(3):15-23

[5]龔健雅,杜道生,李清泉,等.當(dāng)代地理信息技術(shù)[M].北京:科學(xué)出版社,2004

[6]金嘉.智能手機中社交型LBS的用戶體驗設(shè)計研究[D].上海:上海交通大學(xué),2011

[7]盛喜玉.基于LBS的移動地理信息服務(wù)平臺的研究與應(yīng)用[D].青島:中國海洋大學(xué),2012