移动GIS

GIS系统

移动GIS (Mobile GIS)，是以移动互联网为支撑、以智能手机或平板电脑为终端、结合北斗、GPS或基站为定位手段的GIS系统，是继桌面GIS、WEBGIS 之后又一新的技术热点，移动定位、移动办公等越来越成为企业或个人的迫切需求，移动GIS就是其中最核心的部分，使得各种基于位置的应用层出不穷。

发展历史

移动GIS并不是新生事物，它的前身是“嵌入式GIS”,即在嵌入式设备上运行的GIS应用。从“图移动GIS技术历年光环曲线”可以看到移动GIS的发展历程。随着Palm和Windows CE PDA设备的产生， 2001年嵌入式GIS进入萌芽期。

随着Windows CE和嵌入式Linux系统的日趋成熟，嵌入式GIS在2005年进入了过热期，在这一时期，各个应用行业都试图实施嵌入式GIS的推广和应用。嵌入式GIS在国土、测绘、城管、电力、林业等行业得到了成功应用。

但是嵌入式GIS却并没有得到很大的发展，从2009年开始进入低谷期。主要原因有三个：第一，无线网络的宽带不足以支撑GIS的应用；第二，PDA等硬件设备过于笨重，性能过低，价格过高。第三，嵌入式操作系统体验不好，易用性差。

随着移动互联网兴起和智能移动终端普及，移动GIS从2009年的低谷期逐步进入了2013年的复苏期。移动GIS也成为继云GIS之后，地理信息产业关注的又一技术热点。同时，随着地理信息技术自身的发展，移动GIS也不再仅局限于GIS系统本身，而是延伸到了整个地理信息产业链，涉及数据采集、数据处理、平台软件、行业应用等多个层面，构成了移动地理信息的新生态。

架构

移动GIS 是以空间数据库为数据支持，地理应用服务器为核心应用、无线网络为通讯桥梁，移动终端为采集工具和应用工具的综合系统。

移动终端设备

移动GIS的客户端设备是一种便携式、低功能、适合地理应用，并且可以用来快速、精确定位和地理识别的设备。硬件主要包括掌上电脑（PDA）、便携式计算机、WAP手机、GPS定位仪器等。软件主要是嵌入式的GIS应用软件。用户通过该终端向远程的地理信息服务器发送服务请求，然后接受服务器传送的计算结果并显示出来。移动GIS的应用是基于移动终端设备的。便携、低耗、计算能力强的移动终端正日益成为移动GIS用户的首选。

无线通信网络

无线通信网络是连接用户终端和应用服务器的纽带，它将用户的需求无线传输给地理信息应用服务器，再将服务器的分析结果传输给用户终端。移动GIS的无线通信网络有以下几个方面：

（1）20世纪90年代初期移动 GIS 刚形成时的个人移动电台（PrivateMobileRadio,PMR）；

（2）GPS卫星系统的通信网络；

（3）基于蜂窝通信系统的GSM、GPRS、CDMA。

其中，第三种蜂窝系统移动通信中的应用是今后移动GIS运行的主要通信网络之一。

地理应用服务器

移动GIS中的地理应用服务器是整个系统的关键部分，也是系统的 GIS 引擎。它位于固定场所，为移动GIS用户提供大范围的地理服务以及潜在的空间分析和查询操作服务。该应用服务器应具备以下功能：数据的整理和存储功能、地理信息空间查询和分析功能、图形和属性查询功能、具有强计算能力和处理超大量访问请求的能力；有数据更新功能，及时向移动环境中的客户提供动态数据；可连接空间数据库，对海量数据进行存储和管理。

空间数据库

空间数据库用于组织和存储与地理位置有关的空间数据及相应的属性描述信息，移动空间数据库是移动GIS的数据存储中心，并且能对数据进行管理，为移动应用提供各种空间位置数据，是地理应用服务器实现地理信息服务的数据来源。移动空间数据库使得移动设备可以和多种数据源进行交互，屏蔽固定网络环境的差异，优化查询条件。

功能

移动端软件系统包括卫星导航定位功能、移动数据采集功能、移动GIS办公以及数据传输功能。

卫星导航定位

描述卫星状态，辅助数据的采集，并对采集的数据以及已有数据进行导航。

移动数据采集

针对不同业务模式，数据采集功能有所侧重。如行业数据采集的不定期更新（管线资源、污染源信息等）以及遥感影像纠正GCP 坐标的采集，主要确定基础位置信息以及简单属性。对于移动办公，还需要多媒体数据的采集（图像、录音、视频等），丰富GIS 属性，作为办公的凭证。

在地形复杂处，无法利用卫星定位系统获得点位坐标，可以利用外接设备的连接，辅助测量。同时，在不同的行业应用中，可以连接各种不同的传感器，进行行业数据的采集。

移动GIS 办公

（1）数据加载与输出。由于移动终端在性能上远低于个人计算机，对图形的缩放、查询、分析等功能的效率都比较低，此时需要设计适合移动终端的高效数据结构。遥感影像的处理利用影像金字塔算法，不同级别显示不同的内容，提高显示速度；矢量数据可以通过数据分割，在移动终端中快速显示与编辑。将已有数据（遥感影像、矢量以及其他历史数据）通过数据下载到移动终端，在野外进行数据的采集。通过叠加以及分析，将数据进行更新。

（2）数据编辑。分为两类：已有点位坐标在野外进行属性的更新；保持原有属性，对坐标进行野外更新。

（3）空间分析与查询。查询待调查数据，距离分析提供了在地图上丈量距离的功能，通过确定哪些地图要素与其他要素相互接触或相邻，确定地图要素间临近或临接的功能。在GIS的空间操作中，涉及确定不让地理特征的控件接近度或临近度的操作就是建立缓冲区。缓冲区分析就是在点、线、面实体（或称缓冲目标）周围建立一定宽度范围的多边形。通过缓冲区分析，可以辅助调查及救灾工作的展开，对受影响区域做出相应的处理措施，建立警示来疏散人群以免事故的蔓延，预测灾害范围，及时防范以降低灾害扩大。

数据传输

数据传输包括数据上传与数据下载。采集数据后，现场工作人员将数据传送到信息中心的空间数据服务器上，同时服务器又可以将经过处理的有用数据传回移动GIS终端，以满足外出采集数据所必需的基本数据内容。

特点介绍

移动性

移动GIS摆脱了有线网络的限制和束缚，通过无线网络与服务器连接进行信息的交互。是桌面系统应用的扩展。

服务实时性

移动GIS最大的特点就是数据的实时性。在移动过程中，把带有定位功能的GPS设备采集的位置坐标信息，通过无线网络提交给服务器处理，也可以及时接收服务器下发的数据。最常见的就是车载监控应用。

频繁断接性

移动GIS终端经常会主动地接入（要求信息服务）或被动断开（网络信号不稳定等），从而形成与网络间断性的接入与断开。这就要求移动GIS在不同情况下能随时重建连接，并且可独立运行。

有限的带宽和计算能力

与 internet 相比，同时期无线网络的带宽总是相对较小，为了确保服务质量，移动GIS系统必须通过尽可能少的数据量来提供满足用户要求的服务；同时，移动终端的计算能力相对较弱；功率有限，显示屏小，内存有限。因此移动GIS对数据的质量提出了更高的要求。

支持分布式数据源

移动GIS运行平台向无线网络的延伸进一步拓宽了其应用领域，移动用户需要的信息是多种多样的，任何单一的数据源无法满足所有的数据要求，这就需要对分布式数据源的支持。

移动终端的多样性

移动GIS的客户端指的是在户外使用的可移动终端设备，其选择范围较广，可以是拥有强大计算能力的主流微型电脑，也可以是屏幕较小，功能受限的移动计算终端，比如PDA，还有今天人们常使用的智能手机等等。

信息载体的多样性

随着移动终端功能的丰富（比如摄像功能、拍照功能、文本编辑功能和GIS功能等），使得移动GIS所使用的信息也丰富起来。包括定位信息、文本信息、视频信息、语音信息、图像信息和图形信息等。

对空间位置的依赖性

通过无线网络进行通信的移动 GIS 受到网络覆盖的限制，因此移动GIS提供的服务也仅限于此空间范围内。同时网络区域化管理界定出逻辑上的边界范围，形成层次化的管理空间。不同的管理域形成物理或逻辑上的位置，在其间进行的计算也必须考虑空间位置因素。此外城市的高层建筑以及野外陡峭山势、树林对GPS的通信都会产生极大的影响和干扰。这些特征是基于移动计算的GIS所具有的最基本的特点，是当今以及将来移动GIS研究所涉及的主要问题和技术。

支撑技术

嵌入式技术

移动GIS的无线终端是一种嵌入式系统，具有代表性的嵌入式无线终端设备包括：掌上电脑、PDA和手机等。嵌入式系统是以应用为中心的专用计算机系统，其软硬件可以根据应用需要进行“裁剪”。嵌入式java技术是移动终端中比较常用的一种开发技术。

无线网络技术

在移动通信领域，无线接入技术可以分为两类：一是基于数字蜂窝移动电话网络的接入技术，已有CDMA、GPRS、GSM、TDMA、CDPD、EPGE等多种无线承载网络；二是基于局域网的接入技术，如蓝牙、无线局域网等技术。

分布式空间数据管理技术

分布式空间数据库系统是移动GIS体系结构中的关键技术之一，它是指在物理上分布、逻辑上集中的分布式结构。由于移动用户的位置是不断变化的，需要的信息多种多样，因此任何单一的数据源都无法满足要求，必须有地理上分布的各种数据源，借助于现有的分布式处理技术，为多用户并发访问提供支持。

移动数据库技术

移动数据库是指移动环境的分布式数据库，是分布式数据库的延伸和发展。移动数据库要求支持用户在多种网络条件下都能够访问，完成移动查询和事务处理。利用数据库复制/缓存技术或数据广播技术，移动用户即使在断接的情况下也可以访问所需的数据，从而继续自己的工作。其中的时态空间数据库技术是移动GIS的关键。移动数据库技术的研究主要涉及五个方面：移动数据库复制/缓存技术、移动查询技术、数据广播技术、移动事务处理技术、移动数据库安全技术。

GPS定位技术

GPS定位技术可为用户提供随时随地的准确位置信息服务。其基本原理是将GPS接收机接收到的信号经过误差处理后解算得到位置信息，再将位置信息传给所连接的设备，连接设备对该信息进行一定的计算和变换后传递给移动终端。

主流开发平台

MapGIS移动GIS开发平台MapGIS Mobile 9，管理多源地理数据信息，集成空间位置与智能服务，精确传递云GIS服务与计算能力。

SuperMap 的SuperMap iMobile移动GIS开发平台，在移动终端提供了涵盖地图操作、数据采集、绘制编辑、空间分析、路径导航等移动GIS应用功能。

ESRI的 Arcgis Mobile

MapInfo的 MapXMobile

南京跬步ucmap

北京灵图推出SmartInHand

应用

测绘领域的应用

在测绘领域，移动GIS主要应用于野外测量、外业数据采集等领域。