【摘要】 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)給GIS（地理信息系統(tǒng)）帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，5G技術(shù)的出現(xiàn)，解決了與GIS發(fā)展相關(guān)的一些關(guān)鍵問(wèn)題。在系統(tǒng)分析互聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線通信技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，提出了將5G技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)GIS的策略和應(yīng)用前景。本文主要研究如何將GIS、5G集成到手持設(shè)備中。提出了系統(tǒng)的整體框架，并在此基礎(chǔ)上完成了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

【關(guān)鍵詞】 5G;無(wú)線通信;GIS;手持電腦

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.06.038

Research on GIS Application Based on 5G Wireless Network

CHENG Yun

（Shaanxi Land Engineering Construction Refco Group Ltd，Xi'an 710075，China）

Abstract： Network technology and wireless communication technology have brought new opportunities and challenges to GIS（Geographic Information System）. The emergence of 5g technology has solved some key problems related to the development of GIS. Based on the systematic analysis of Internet，wireless communication technology and related products，this paper puts forward the strategy and application prospect of applying 5g technology to mobile GIS. This paper mainly studies how to integrate GIS and 5g into handheld devices. The overall framework of the system is proposed，and the system development is completed on this basis.

Key words： 5G;wireless communication;GIS;handheld computer

無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)與GIS的結(jié)合，特別是實(shí)時(shí)定位開(kāi)始成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的新熱點(diǎn)。基于位置的服務(wù)是一種基于無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)，它由三部分組成：定位技術(shù)、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸和移動(dòng)GIS?；诘乩砦恢眯畔?，移動(dòng)GIS集成了社會(huì)的各種信息，因此成為信息時(shí)代的主流。隨著5G技術(shù)的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度得到跨越式提升，這使移動(dòng)GIS突破了傳統(tǒng)GIS應(yīng)用的局限性，真正實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)。移動(dòng)GIS不僅可以應(yīng)用于專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，也可以應(yīng)用于公眾。總而言之，GIS將成為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)定位服務(wù)提出了更高的要求，本文將進(jìn)一步分析GIS服務(wù)技術(shù)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合的可能性，重點(diǎn)討論了技術(shù)集成的模式和方法。

1 互聯(lián)網(wǎng)對(duì)GIS發(fā)展的影響

GIS自20世紀(jì)60年代出現(xiàn)以來(lái)，一直是信息技術(shù)領(lǐng)域中地理科學(xué)的活躍課題。隨著軟、硬件的高速發(fā)展，尤其是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，使GIS成為新一代的發(fā)展趨勢(shì)系統(tǒng)，具有無(wú)縫集成和基于組件的能力。它使web上的應(yīng)用服務(wù)成為現(xiàn)實(shí)。結(jié)合GIS和無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)為數(shù)據(jù)的收集、交換、共享和存儲(chǔ)提供了新的途徑。它將成為GIS和無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一個(gè)新的發(fā)展方向，使GIS成為信息技術(shù)時(shí)代的主流技術(shù)。

互聯(lián)網(wǎng)是一種多媒體網(wǎng)絡(luò)，它以各種形式（如地圖、圖像、聲音、文本等）準(zhǔn)確地傳輸信息。隨著同一地區(qū)不同信息系統(tǒng)之間以及不同地區(qū)信息系統(tǒng)之間的通信和兼容性的開(kāi)始，作為GIS和互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)物，移動(dòng)GIS應(yīng)運(yùn)而生，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為GIS的一個(gè)新的運(yùn)營(yíng)平臺(tái)。移動(dòng)GIS是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)化地理信息系統(tǒng)。它支持網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP和HTTP，這意味著移動(dòng)GIS系統(tǒng)可以連接到任何地方的數(shù)據(jù)，從而形成網(wǎng)絡(luò)化分布式GIS系統(tǒng)。

移動(dòng)GIS技術(shù)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于它可以為客戶(hù)端和服務(wù)器端提供方便的可執(zhí)行過(guò)程。動(dòng)態(tài)地理數(shù)據(jù)的提取、分析和其他過(guò)程可以分配給服務(wù)器端（因?yàn)橥坏貓D數(shù)據(jù)文檔可能是來(lái)自不同服務(wù)器的地圖數(shù)據(jù)或圖層）。將空間查詢(xún)集的選擇、圖像縮放、移動(dòng)和主題地圖生成分配給客戶(hù)端?？蛻?hù)機(jī)和服務(wù)器之間的處理過(guò)程可以最大限度地利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)硬件資源。此外，隨著對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能需求的增加，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)卦黾臃?wù)器的處理能力來(lái)實(shí)現(xiàn)。在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳輸容量下，需要網(wǎng)絡(luò)傳輸速率來(lái)支持地理空間數(shù)據(jù)信息的動(dòng)態(tài)訪問(wèn)。

2 系統(tǒng)基本框架

基于無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)的空間服務(wù)實(shí)現(xiàn)技術(shù)有很多，這些方法的主要區(qū)別是數(shù)據(jù)的組織和傳輸。我們可以將它們分為三類(lèi)：基于XML技術(shù)、基于文本數(shù)據(jù)技術(shù)和基于簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn)HTML。

2.1 XML技術(shù)

無(wú)線應(yīng)用協(xié)議（WAP）是一組開(kāi)放的全球協(xié)議，用于開(kāi)發(fā)使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序和服務(wù)。WAP協(xié)議主要基于現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，但針對(duì)無(wú)線設(shè)備的移動(dòng)用戶(hù)進(jìn)行了優(yōu)化。WML是程序員為WAP編程的工具。

由于WML實(shí)際上是XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言）的一個(gè)應(yīng)用程序，它的語(yǔ)法使人聯(lián)想到XML，具有一定的嚴(yán)格性。而GML是另一種基于XML的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。GML是對(duì)來(lái)自XML的地理信息的擴(kuò)展。

WML和GML都適用于移動(dòng)設(shè)備，如手機(jī)、PDA等。它們都需要對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行重組。但它們有足夠的能力通過(guò)圖形、圖像、文本等來(lái)表示空間信息。WAP是一個(gè)開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，這將大大提高它的兼容性。WAP可以基于GSM、GRPS三代，所以它會(huì)有一個(gè)廣闊可期的應(yīng)用前景。

2.2 文本數(shù)據(jù)技術(shù)

SMS（短消息服務(wù)）是一種基于GSM的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，發(fā)射接收是雙呼系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。它們都可以用來(lái)傳輸簡(jiǎn)單的文本數(shù)據(jù)。SMS是另一種基于GSM的數(shù)據(jù)服務(wù)，它不同于WAP技術(shù)，因?yàn)閭鬏數(shù)臄?shù)據(jù)有限，只有文本數(shù)據(jù)可用，但這項(xiàng)服務(wù)不會(huì)占用通信信道，所以，它將比GSM上的WAP技術(shù)更便宜。

無(wú)論短信還是映像都可以向一個(gè)地區(qū)廣播，這是這兩種技術(shù)的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)，但兩者都不能傳遞圖像或圖形。如果只需要簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)，這兩種技術(shù)就可以勝任。事實(shí)上，這兩種技術(shù)是在許多國(guó)家中是主流技術(shù)。

2.3 簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn)的HTML

現(xiàn)在，大多數(shù)網(wǎng)站都是由HTML開(kāi)發(fā)的，但HTML并不適用于無(wú)線設(shè)備。我們可以使用IMODE或Web剪輯技術(shù)使用有線互聯(lián)網(wǎng)上的資源，它們都可以支持復(fù)雜的內(nèi)容，比如圖形或圖像。MODE技術(shù)使用數(shù)據(jù)包傳輸技術(shù)，這意味著客戶(hù)將為數(shù)據(jù)付費(fèi)。CHTML是為IMODE開(kāi)發(fā)的語(yǔ)言，它是HTML的一個(gè)子集。因此，將內(nèi)容從有線互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)綗o(wú)線互聯(lián)網(wǎng)非常容易。

Web剪輯包含在Palm操作系統(tǒng)平臺(tái)中，它優(yōu)化了HTML，用于在小型手持屏幕上顯示。Web剪輯架構(gòu)包括運(yùn)行在掌上電腦中的客戶(hù)端Web剪輯應(yīng)用程序、代理服務(wù)器和內(nèi)容服務(wù)器?？蛻?hù)端應(yīng)用程序用HTML格式構(gòu)建，并轉(zhuǎn)換為Web剪輯應(yīng)用程序格式，該格式這是HTML3.2標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)子集。代理服務(wù)器處理的內(nèi)容服務(wù)器上的HTML和手持設(shè)備能夠處理Web剪輯HTML子集之間的轉(zhuǎn)換。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 通信技術(shù)

空間信息服務(wù)有自己的方式來(lái)組織和管理數(shù)據(jù)，如圖形、圖像等，因此，對(duì)數(shù)據(jù)通信提出了更高的要求。通信技術(shù)發(fā)展很快，許多技術(shù)可以傳輸數(shù)據(jù)，如WAP、IMODE或SMS。應(yīng)該有一個(gè)通用的平臺(tái)，能夠在大多數(shù)主流技術(shù)中提供空間信息。由于其開(kāi)放性，WAP現(xiàn)在可以支持SMS，IMODE和其他版本將支持此協(xié)議中的技術(shù)。

3.2 定位技術(shù)

對(duì)于移動(dòng)設(shè)備的位置是不斷變化的，如何提高GPS定位的準(zhǔn)確性是另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。雖然GPS是一項(xiàng)應(yīng)用廣泛的技術(shù)，但這項(xiàng)技術(shù)有很多局限性，尤其是在城市中?；跓o(wú)線網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)是定位技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。多路徑和信號(hào)丟失是兩種定位技術(shù)中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

3.3 空間信息組織

空間信息服務(wù)隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。在日常生活中，許多情況下都需要空間信息，不同部門(mén)對(duì)空間信息有不同的需求?？臻g信息服務(wù)可以應(yīng)用于安全部門(mén)、交通部門(mén)、旅游部門(mén)、移動(dòng)商務(wù)等領(lǐng)域。

移動(dòng)GIS的優(yōu)勢(shì)在于其公共信息基于地理信息，不同信息的整合應(yīng)該成為研究的關(guān)鍵問(wèn)題。良好的信息組織方式將幫助用戶(hù)盡快獲取必要的信息。由于帶寬的限制，數(shù)據(jù)傳輸也成為研究的關(guān)鍵問(wèn)題。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

應(yīng)用WAP和ASP技術(shù)實(shí)現(xiàn)了空間信息測(cè)試。我們選擇微軟的NT4.0作為開(kāi)發(fā)程序的平臺(tái)，使用UP.COM和NOKIA的工具包，微軟的Interdev和MapInfo的MapXtreme for NT來(lái)完成開(kāi)發(fā)。由于無(wú)線設(shè)備的能力有限，我們將重點(diǎn)放在服務(wù)器端功能上。服務(wù)器包括Web服務(wù)器和GIS服務(wù)器，所有的功能都通過(guò)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)功能：

1）地圖瀏覽，放大，縮小，在地圖上平移。

2）查詢(xún)位置，使用空間位置或名稱(chēng)查詢(xún)，并在模擬器上表示結(jié)果。

3）無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，用WAP網(wǎng)關(guān)傳輸數(shù)據(jù)。

4）個(gè)性化信息，設(shè)置你感興趣的信息。

5）實(shí)時(shí)定位信息，通過(guò)GPS獲取定位信息，并將其傳遞給web服務(wù)器。

Web服務(wù)器層我們也可以稱(chēng)之為中間件層。web服務(wù)器載體可以是java的servlet容器，如JBoss、Tomcat、BEA Weblogic等，也可以是VS.NET的IIS。它主要包括輸入、交換和輸出三個(gè)模塊。輸入模塊的主要功能是接受來(lái)自瀏覽器層的任何可接受格式的AJAX請(qǐng)求，如WMS、WFS、WCS、ArcXML、GML，甚至用戶(hù)定義的格式。交換模塊在這一層中扮演著重要的角色，它將輸入XML格式轉(zhuǎn)換為另一種輸出XML格式，如ArcIMS格式、SuperMap格式、MapXteme格式等，新的格式可以被GIS服務(wù)器接受;輸出模塊包括交換模塊的結(jié)果，這些格式所支持的系統(tǒng)可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展。

在GIS服務(wù)器上，可以使用任意型號(hào)的GIS服務(wù)器，無(wú)論是本地產(chǎn)品還是國(guó)外產(chǎn)品，商業(yè)軟件或開(kāi)源軟件，如ArcIMS、SuperMap IS、MapXtreme等。無(wú)論選擇哪種類(lèi)型的GIS服務(wù)器，GIS服務(wù)器的基本功能都是接收來(lái)自web服務(wù)器的請(qǐng)求，然后與數(shù)據(jù)層聯(lián)系讀取文件或數(shù)據(jù)庫(kù)，最后以XML響應(yīng)的形式將處理結(jié)果提供給web服務(wù)器。

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出一種具有通用性和靈活性的基于無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)的GIS應(yīng)用，闡述了移動(dòng)GIS應(yīng)用各組成部分的功能，最后介紹了該應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)方法。借助無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸、信息瀏覽與信息發(fā)布功能為GIS的數(shù)據(jù)處理及圖形信息發(fā)布提供技術(shù)支持，可使GIS的應(yīng)用范圍擴(kuò)大，為更多的相關(guān)人士提供幫助。

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【作者簡(jiǎn)介】

程贇，男，1993年出生，碩士，研究方向?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)。