“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)設計方案二〇一五年一月目錄1 “掌控地球”嵌入式地理信息系統(tǒng)概述 11.1背景 11.2嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)概念 12 “掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)總體設計 32.1嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)綜述 32.2“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)特點 42.3“掌控地球”以用戶為中心的應用模式 62.4“掌控地球”總體架構設計 62.5 服務框架設計 8 資源規(guī)劃設計 8 系統(tǒng)資源URI命名 9 來自客戶端的表示設計 9 返回客戶端的表示設計 10 資源連通性設計 102.6 建設原則 11 通用性原則 11 先進性原則 122.6.3 安全性原則 122.7 “掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)政府部門系統(tǒng)應用環(huán)境 12 建議系統(tǒng)環(huán)境配置 13 系統(tǒng)安全保障系統(tǒng) 13 可選配置通信服務器 13 建議配置獨立專用的機房 13 建議配置智能移動終端 143 掌控地球系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計 143.1 數(shù)據(jù)庫組成 143.2 數(shù)據(jù)組織 143.3 數(shù)據(jù)精簡與保密處理 154 數(shù)據(jù)集成設計 164.1 標準與規(guī)范依據(jù) 16 地圖表達 17 多尺度無縫集成 184.2 遙感影像數(shù)據(jù)疊加顯示 184.3 用戶自定義數(shù)據(jù) 195 “掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)PC網頁版欄目設置 206 “掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)移動終端欄目設置 207 “掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)基本功能設計 217.1 地圖顯示功能模塊 217.2 信息搜索定位功能模塊 217.3 道路查詢、公交換成、地鐵換成功能模塊 227.4 全國范圍，離線、在線導航功能模塊 227.5 歷史導航軌跡記錄，返導航功能模塊 227.6 “我的位置”精確定位功能模塊 237.7 行車安全提醒功能模塊 237.8 地圖標注，行走路線記錄功能模塊 237.9 地圖糾錯、用戶意見上傳功能模塊 238 “掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)用戶可選功能設計 248.1 路網數(shù)據(jù)自動采集更新功能模塊 248.2 拍照、錄音記錄坐標功能模塊 248.3 移動終端點線面編輯功能模塊 248.4 政府部門業(yè)務移動辦理功能模塊 258.5 影響分析功能模塊 258.6 管道和道路巡檢功能模塊 258.7 通信導航功能模塊 268.8 高級營救導航功能模塊 268.9 監(jiān)控防盜導航功能模塊 269 “掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)錯誤處理設計 269.1 出錯輸出信息 279.2 出錯補救措施 27 后備技術 27 降效技術 28 恢復及重啟技術 28“掌控地球”嵌入式地理信息系統(tǒng)概述1.1背景美國副總統(tǒng)戈爾在1998年1月21日提出建設“DigitalEarth”（數(shù)字地球）的概念之后，中國學者特別是地學界的專家認識到“數(shù)字地球”戰(zhàn)略將是推動我國信息化建設和社會經濟、資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要武器，并于1999年11月29日至12月2日在北京召開了首屆國際“數(shù)字地球”大會。從這之后，與“數(shù)字地球”相關相似的概念層出不窮?！皵?shù)字中國”、“數(shù)字省”、“數(shù)字城市”、“數(shù)字化行業(yè)”、“數(shù)字化社區(qū)”等名詞充斥報端和雜志，成了當前最熱門的話題之一。國家測繪局在2000年全國局長干部會議上明確提出，測繪局系統(tǒng)今后一個時期的主要任務是構建“數(shù)字中國”的基礎框架,從此數(shù)字城市的立項開始變得如火如荼。當下國內眾多研究所、大學、公司積極學習國外的先進技術，研發(fā)自己的產品來分食“數(shù)字中國”這塊大蛋糕，各類空間信息應用網站和系統(tǒng)的建設如雨后的春筍般迅速地發(fā)展壯大。在這一背景下，想要分得“數(shù)字中國”蛋糕中的一點奶油，就要研發(fā)新技術，創(chuàng)造出拳頭產品，去爭去搶。在這激烈競爭的背景下，研發(fā)B/S模式和C/S模式的地理信息系統(tǒng)技術已經沒有多大競爭力，所以要提出新的目標，研創(chuàng)新的技術。在“數(shù)字地球”基礎上提出建設技術更先進、應用更廣泛、使用更方便的嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)。1.2嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)概念嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)是建立在移動計算環(huán)境、有限處理能力的可移植移動終端條件下，提供移動中的、分布式的、隨遇性的移動地理信息服務的GIS，是一個集GIS、GPS、移動通信(GSM/GPRS/CD2MA)三大技術于一體的系統(tǒng)。它通過GIS完成空間數(shù)據(jù)管理和分析，GPS進行定位和跟蹤，利用掌上電腦、智能手機等完成數(shù)據(jù)獲取功能，借助移動通信技術完成圖形、文字、聲音等數(shù)據(jù)的傳輸。與傳統(tǒng)GIS相比，嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)的體系結構略微復雜些，因為它要求實時地將空間信息傳輸給服務器。移動GIS的體系結構主要由三部分組成：客戶端部分、服務器部分和數(shù)據(jù)源部分，分別承載在表現(xiàn)層、中間層和數(shù)據(jù)層。表現(xiàn)層是客戶端的承載層，直接與用戶打交道，是向用戶提供GIS服務的窗口。該層支持各種終端，包括手機、掌上電腦、車載終端，還包括PC機，為移動GIS提供更新支持。數(shù)據(jù)層是移動GIS各類數(shù)據(jù)的集散地，確保GIS功能實現(xiàn)的基礎和支撐。中間層是移動GIS的核心部分，系統(tǒng)的服務器都集中在該層，主要負責傳輸和處理空間數(shù)據(jù)信息，執(zhí)行移動GIS的功能等。系統(tǒng)包括Internet、WebServer、MapServer等組成部分。

“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)總體設計2.1嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)綜述“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)是針對移動智能終端和大眾化空間信息服務領域設計研發(fā)的新一代高度可移植的嵌入式服務型地理信息系統(tǒng)，是伴隨著智能手機、掌上電腦的普及、移動互聯(lián)網的出現(xiàn)而興起的新應用，在內核設計上不同于桌面GIS或WEBGIS，“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)更注重內存使用和性能效率，需要設計精巧的GIS數(shù)據(jù)邏輯組織模型和物理存儲格式，以減少內存占用，提高地圖顯示的效率?！罢瓶氐厍颉鼻度胧降乩硇畔⑾到y(tǒng)設計采用：軟件構件化（模塊化）技術、中間件技術（Middleware）、嵌入技術、GPS技術、遙感影像技術、網絡無線通信技術（GPRS/EDGE/3G等），結合嵌入式操作系統(tǒng)原理和軟件設計，實現(xiàn)嵌入式終端設備和無線網絡環(huán)境中的GIS應用和功能開發(fā)。軟件構件化介紹：構件化是指解決一個復雜問題時自頂向下逐層把系統(tǒng)劃分成若干模塊的過程，有多種屬性，分別反映其內部特性，是一種處理復雜系統(tǒng)分解為更好的可管理模塊的方式，用來分割，組織和打包軟件。每個模塊完成一個特定的子功能，所有的模塊按某種方法組裝起來，成為一個整體，完成整個系統(tǒng)所要求的功能。中間件技術介紹：中間件技術是一類連接軟件組件和應用的計算機軟件技術，它包括一組服務，以便于運行在一臺或多臺機器上的多個軟件通過網絡進行交互。該架構通常用于支持分布式應用程序并簡化其復雜度，它包括web服務器、事務監(jiān)控器和消息隊列軟件。嵌入技術介紹：嵌入式技術是指可隨意安裝執(zhí)行專用功能并被內部計算機控制的設備或者系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)（EmbeddedSystems）是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、體積、功耗嚴格要求的專用應用系統(tǒng)。GPS技術介紹：GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系統(tǒng)）的簡稱，而其中文簡稱為“球位系”。GPS是20世紀70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。遙感影像技術介紹：是指處理航空、航天等遙測設備采集的地物電磁波，生成人眼可辨別、計算機可分析解譯的圖片技術。網絡無線通信技術介紹：利用網絡、無線電波傳輸聲音、文字、數(shù)據(jù)和圖像的通信方式。2.2“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)特點★軟件構件化（模塊化）：根據(jù)系統(tǒng)的需要，設計先進、獨立的功能模塊，構建可隨意組裝搭建的嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)，提高服務效率。軟件兼容性強：使用高級語言匯編，可在Linux、WinCE5-6、WinMobile、SmartPhone、Android、iOS、WindowsPhone、Symbian、Ecos內核、ucos-II內核、ThreadX內核等等運行。完全獨立的圖形用戶界面：圖形用戶界面基本數(shù)據(jù)顯示和可視化完全獨立，不依賴任何操作系統(tǒng)和Kernel（內核）。服務實時性：移動GIS最大的特點就是在各種導航定位設備的支持下，在移動的過程中，不受限制地把采集到的相關信息及時處理并發(fā)布給用戶，并將用戶在終端編輯的數(shù)據(jù)實時上傳到服務器。信息載體的多樣性：與傳統(tǒng)GIS相比，移動終端用戶與服務器及其他用戶的交互手段更加豐富，包括定位服務、視頻、語音、圖像、圖形、文本等。數(shù)據(jù)資源分散、多樣性：移動GIS運行平臺向無線網絡的延伸進一步拓寬了其應用領域。由于移動用戶的位置是不斷變化的，移動用戶需要的信息也是多種多樣的，這就需要系統(tǒng)支持不同的傳輸方式，任何單一的數(shù)據(jù)源都無法滿足所有的移動數(shù)據(jù)請求。用戶自定義數(shù)據(jù)：提供用戶自定義格式數(shù)據(jù)接口，支持不同行業(yè)定制行業(yè)內數(shù)據(jù)，并跟整個平臺有機融合。海量空間信息管理：高效的海量空間數(shù)據(jù)壓縮和存儲，實現(xiàn)全國數(shù)據(jù)的無縫漫游、獲取、檢索?？臻g分析和投影實時變換：“掌控地球”提供城市內部網絡分析、省間網絡分析、全國網絡分析和坐標系實時變換顯示等功能。嵌入式3S技術：真正集合通信及定位技術（GPRS/EDGE/3G/GPS）、GIS技術、影像技術（RS），精確的GPS地圖定位和匹配。2.3“掌控地球”以用戶為中心的應用模式一切以用戶為中心的應用模式2.4“掌控地球”總體架構設計“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)由運維支撐層、數(shù)據(jù)層、服務層和應用層等四個具有內在聯(lián)系、層次結構分明的部分有機組成。見下圖：“掌控地球”四層體系架構運維支撐層主要是構建基于政務網、公網、無線網、局域網的網絡接入環(huán)境，以及數(shù)據(jù)庫集群服務、存儲備份、安全保密控制和管理的軟硬件環(huán)境。數(shù)據(jù)層主要是依托基礎地理信息數(shù)據(jù)提取部分要素和內容，并應用軟件進行多尺度無縫集成、可視符號配置、地名地址擴充、地圖瓦片輸出等整合壓縮加工，形成滿足系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)體、瓦片、地圖配置文件三種組織方式協(xié)同服務。服務層基于服務型GIS軟件，通過在線調用、用戶交互、信息檢索、空間分析、數(shù)據(jù)編輯、精確定位、實時通信等多種形式的地理信息服務，提供信息化時代地理信息集成與共享完整解決方案，滿足不同用戶的多樣化需求。應用層是面向公眾用戶和政府部門的具體應用。采用移動終端和電腦終端交互的模式，不同的用戶通過統(tǒng)一的服務接口，或者實現(xiàn)查詢分析功能的直接應用，或者通過功能擴充構建專題的應用系統(tǒng)，或者通過服務調用實現(xiàn)已有應用的擴展與深化，真正地實現(xiàn)通過網絡的地理信息在線服務與應用。數(shù)據(jù)層是地理信息網的基礎，服務層則是地理信息網的核心，是應用服務的具體實現(xiàn)，更是管理服務系統(tǒng)的功能體現(xiàn)。因此，服務層架構設計是否合理與先進將決定整個網站的效能和后續(xù)的生命力，直接影響著地理信息應用效益和生命力。服務框架設計資源規(guī)劃設計一個資源就是任何可作為超鏈接目標的事物，一個數(shù)據(jù)集中可能包含多個資源。下面列出了本系統(tǒng)設計的地理信息服務中所涉及的數(shù)據(jù)集及資源：地理信息服務數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)集說明空間數(shù)據(jù)圖層地理信息服務中發(fā)布的空間數(shù)據(jù)集合(圖層)數(shù)據(jù)處理流程服務(WPS)提供的處理功能集數(shù)據(jù)處理流程的算法集合，如Buffer,convexhull,overlay,routing等地圖依據(jù)國家標準制作的所有地圖地理信息的服務資源表資源類型資源一次性資源(門戶資源)1.空間數(shù)據(jù)列表(1個)2.WPS功能列表(1個)每個對象對應的資源3.提供服務的空間數(shù)據(jù)圖層(若干)4.空間數(shù)據(jù)集中包含的每個空間對象(很多)5.WPS提供的空間數(shù)據(jù)處理功能(若干)數(shù)據(jù)集執(zhí)行算法的結果資源6.移動終端請求時得到的地圖(無數(shù)個)7.移動終端請求時得到的空間對象集(無數(shù)個)8.服務器端處理結果集(無數(shù)個)系統(tǒng)資源URI命名任何可能被引用的對象都應該有自己的命名，也就是對所有要暴露的資源進行URI命名，本系統(tǒng)設計描述中使用http://***.***.***.***/gws/為根URI，描述資源時使用相對URI，例如/resources/china_river，實際指http://***.***.***.***/gws/resources/china_river。來自客戶端的表示設計以上已經設計好了要暴露的資源，并為它們設計好了URI，這一步為客戶端的請求設計表示，表示即HTTP請求中的實體主體，用來確定發(fā)送到服務端的數(shù)據(jù)類型與內容。對于地圖數(shù)據(jù)服務以及獲得空間數(shù)據(jù)列表、圖層和對象的幾種地理信息服務，客戶端的請求一般使用GET方法進行資源訪問，發(fā)送到服務端的內容可以在URI內或請求的實體主體內使用KVP(Key-ValuePairs，關鍵字-值對)來表達。對于WPS的幾項處理服務，設計使用POST方法進行請求，其中要發(fā)送幾何對象這種比較復雜的數(shù)據(jù)結構，應當采用JSON或XML這類可擴展的文件格式來進行表示。由于GIS的特殊性，簡單的自定義結構的XML和JSON并不能很好的適應空間對象的描述，本系統(tǒng)設計采用GML、KML和GeoJSON三種擴展來實現(xiàn)發(fā)送內容的表示。GML是OGC的地理標記語言規(guī)范；KML原本是GoogleEarth、GoogleMaps中使用的地標交換文件格式，在2008年也成為OGC的標準之一；GeoJSON是一個對JSON文件擴展的格式，專門用來對所有的空間數(shù)據(jù)對象進行統(tǒng)一規(guī)則的描述，這三種格式不僅有很好的可擴展性，在GIS領域也具有標準性，有利于描述數(shù)據(jù)的共享與互操作。返回客戶端的表示設計和客戶端發(fā)來的表示一樣，發(fā)給客戶端的表示指返回的數(shù)據(jù)及采用的數(shù)據(jù)格式。這個表示一般會包含：請求資源的當前狀態(tài)；可能的下個應用狀態(tài)或資源狀態(tài)的鏈接。資源狀態(tài)包括資源的全部信息。包含下個應用狀態(tài)的目的是實現(xiàn)服務的連通性，把所有資源通過鏈接連通起來，從一個資源推進到另一個?？臻g數(shù)據(jù)列表服務返回的內容采用XHTML格式的表單，表單包含數(shù)據(jù)名稱等基本描述以及進行查看每一條空間數(shù)據(jù)的超鏈接。系統(tǒng)設計服務資源表示方法資源表示1空間數(shù)據(jù)列表XHTML格式的表單2WPS功能列表XHTML格式的表單3提供服務的空間數(shù)據(jù)圖層XHTML4空間對象GML、KML或GeoJSON，根據(jù)客戶端類型請求確定5WPS提供的空間數(shù)據(jù)處理功能XHTML格式的表單6終端請求時得到的地圖PNG、JPEG等格式的Image文件7終端請求時得到的空間對象集根據(jù)WFS規(guī)范使用GML文件8WPS處理結果集GML、KML或GeoJSON，根據(jù)客戶端類型請求確定資源連通性設計用超鏈接和表單把所有資源聯(lián)系起來。本系統(tǒng)的設計中，客戶端從服務的“首頁”(資源列表)開始，通過鏈接查看某一圖層資源，進入地圖或空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)，然后通過地圖縮放、漫游等鏈接進行地圖或空間數(shù)據(jù)的瀏覽，客戶端也可以選擇某個空間對象，進行WPS處理，通過鏈接來查看結果數(shù)據(jù)集，其中通過鏈接得到的資源可以通過導航鏈接訪問到以前的資源。設計的地理信息Web服務的連通性如下圖所示。地理信息服務的連通圖建設原則“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)建設和服務中應遵循四條基本原則，即通用性原則、先進性原則、唯一性原則和安全性原則。通用性原則要求“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)應面向數(shù)字城市建設與應用中各群體對地理空間信息的共性需求，滿足大部分與空間位置關聯(lián)的政府及其部門信息化、企事業(yè)單位信息化和公眾基于位置社會化服務的一般性空間定位需要，突出體現(xiàn)其“公共性”的特征和地位。先進性原則要求“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)應通過地理空間信息的對象化、實體化處理及一體化無縫組織，開發(fā)適宜各種網絡條件下的應用功能，以適應地理空間信息在信息化時代的分發(fā)服務需要，突破傳統(tǒng)服務模式，實現(xiàn)實時化、網絡化的信息發(fā)布與服務。安全性原則要求“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)應建立可靠的系統(tǒng)運行環(huán)境，若在政府內、外網和社會公網上向政府及其各部門、企事業(yè)單位和社會公眾提供服務，應根據(jù)我國現(xiàn)行法律法規(guī)的要求，對數(shù)據(jù)集進行分級分類；涉密數(shù)據(jù)對社會提供、或在政府外網和社會公網上運行，應按照國家的統(tǒng)一要求進行技術處理?！罢瓶氐厍颉鼻度胧娇梢苿拥乩硇畔⑾到y(tǒng)聯(lián)網，是單向通信，一般情況下只允許從服務器端下載相應數(shù)據(jù)資料，不允許從客戶端上傳，只有在用戶開通相應權限后才可互通。“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)中所有的地圖數(shù)據(jù)，圖片，文字傳送都是以壓縮加密的形式發(fā)送，盡可能的保證安全。“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)政府部門系統(tǒng)應用環(huán)境為了更好的為政府部門提供服務，建議在部門內部設立服務器，與移動終端實時交互，提供更加便捷工作方法。“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)對服務器、存儲設備、通信服務器、網絡設備等硬件環(huán)境具有嚴格的要求，同時需構建安全保障系統(tǒng)，抵御可能發(fā)生的網絡攻擊、信息泄露等行為，滿足系統(tǒng)可用性、保密性和完整性要求。建議系統(tǒng)環(huán)境配置由于系統(tǒng)所在的服務器是關鍵核心，因此為了保證服務器7*24小時不間斷運行，設計服務器采用雙機熱備的方案，使用兩臺服務器，互相備份，提供系統(tǒng)的高穩(wěn)定、高可用性。當其中運行著的一臺服務器出現(xiàn)故障無法啟動時，另一臺備份服務器會通過雙機軟件的診測將業(yè)務接管，保證用戶的各項應用在短時間內完全恢復正常使用。所以“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)需配備應用服務器2臺用于雙機熱備。系統(tǒng)安全保障系統(tǒng)為了“掌控地球”整個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定安全的運行，部門數(shù)據(jù)更加安全須在網關部署防火墻。同時還應考慮整個網絡環(huán)境的防病毒等安全問題。可選配置通信服務器通信服務器（CommunicationServer），是一個獨立系統(tǒng)，為政府部門本地網絡上需要通過遠程通信鏈路傳送文件或訪問遠地系統(tǒng)或網絡上信息的用戶提供通信服務。通信服務器根據(jù)軟件和硬件能力為一個或同時為多個用戶提供通信信道。具有網關功能、調制解調器、橋接器和路由器功能、電子函件服務器、無線通信功能。在配置通信服務器后，整個系統(tǒng)的信息傳輸速度更快，還可以脫離電信等部門獨立運行，實現(xiàn)部門內部在線通信，無線通信等功能，減少政府部門運行費用。建議配置獨立專用的機房配備獨立專用的機房，搭建標準的機房環(huán)境?！罢瓶氐厍颉鼻度胧娇梢苿拥乩硇畔⑾到y(tǒng)的可靠運行要依靠信息系統(tǒng)機房的嚴格技術條件來保證。建議配置智能移動終端配備移動終端，實現(xiàn)真正移動辦公，不必為沒有帶電腦再煩惱，部門業(yè)務數(shù)據(jù)可以通過“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)實時通信傳送。掌控地球系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計數(shù)據(jù)庫組成“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)主要有基礎地理信息數(shù)據(jù)庫、專題數(shù)據(jù)庫、部門業(yè)務數(shù)據(jù)庫三個分庫。數(shù)據(jù)組織“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)采用了多庫一體化的組織方式。多庫集成可以使多種數(shù)據(jù)庫之間能夠全面交互、配合解決問題，使用戶既能方便地訪問多種數(shù)據(jù)庫，同時也保持各庫獨立性。通過基礎地理信息數(shù)據(jù)建立統(tǒng)一的空間索引，可以快速調度數(shù)據(jù)庫中任意范圍的數(shù)據(jù)，達到對整個數(shù)據(jù)的無縫漫游。數(shù)據(jù)庫從整體上是一個集成化的邏輯數(shù)據(jù)庫，所有數(shù)據(jù)能在同一界面下進行調度、瀏覽，各種比例尺、各種類型的基礎地理信息和數(shù)據(jù)能夠相互套合、互相迭加、互相參考與選擇性編輯。用戶完全不需要了解這些數(shù)據(jù)的具體存儲位置和存儲方式，就能實現(xiàn)對所需數(shù)據(jù)的實時訪問。在完成城市地物分類的城市空間數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)庫后，如果將城市范圍內海量的空間數(shù)據(jù)進行傳統(tǒng)方式的分幅存儲和管理，則會大大地降低了操作效率和響應速度，因此，數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)采用無縫拼接的方法進行自動化或半自動化入庫，使整個城市的空間數(shù)據(jù)不再有圖幅和區(qū)塊的概念，實現(xiàn)真正意義上的連續(xù)，用戶可以自由地漫游整個數(shù)據(jù)庫。為了實現(xiàn)海量無縫數(shù)據(jù)的高效訪問，數(shù)據(jù)庫入庫時采用成熟的四叉樹算法，在空間數(shù)據(jù)入庫時設計采用多個線程存取數(shù)據(jù)和建立索引，不僅提高了數(shù)據(jù)的入庫速度，而且優(yōu)化了數(shù)據(jù)的查詢性能。在業(yè)務關系數(shù)據(jù)庫中，建立屬性項的索引可加快屬性數(shù)據(jù)的查詢速度。同樣，在空間數(shù)據(jù)中通過建立圖層的空間索引，可以避免檢索整個表，減少索引的數(shù)據(jù)記錄數(shù)量，從而減少磁盤輸入/輸出的操作，加快了對空間數(shù)據(jù)查詢的速度。數(shù)據(jù)精簡與保密處理面向社會化服務時，地理信息必須按照國家相關政策法規(guī)進行數(shù)據(jù)簡化內容、降低精度等技術處理。在精度降低方面，按照國家政策要求，必須進行空間位置技術處理，降低其幾何精度，以達到公開使用的要求，“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理應由國務院測繪行政主管部門指定的機構采用國家規(guī)定的方法統(tǒng)一實現(xiàn)。在簡化內容方面，按照國家強制性標準GB20263《導航電子地圖安全處理技術基本要求》，刪除其中涉及軍事內容和重大國計民生的地理要素。同時，可根據(jù)公眾興趣類別擴充部分要素。擴充的興趣對象以點狀目標表示（簡稱興趣點），主要以現(xiàn)有的數(shù)據(jù)基礎進行更新，具體類別包括：交通運輸金融保險生活購物城建房產政府機關專業(yè)市場餐飲住宿文教科研通訊服務休閑娛樂醫(yī)療衛(wèi)生居民服務數(shù)據(jù)集成設計“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是在基礎地理信息數(shù)據(jù)的基礎上，根據(jù)國家和行業(yè)的相關標準規(guī)范，通過要素刪除、信息擴充、圖形組織等工藝后加工完成的數(shù)據(jù)集，它與基礎地理信息有聯(lián)系，又有本質的區(qū)別?！罢瓶氐厍颉鼻度胧娇梢苿拥乩硇畔⑾到y(tǒng)的建設，總結和分析了對兩者之間的差異，采用集成處理后的數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)保留內容豐富的同時，數(shù)據(jù)量不會變大，保證移動終端地圖數(shù)據(jù)的響應速度。標準與規(guī)范依據(jù)“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)的制作主要采用以下國家、行業(yè)的相關政策、標準和規(guī)范：《中華人民共和國測繪法》《中華人民共和國保守國家秘密法》《測繪管理工作國家秘密范圍的規(guī)定》《地圖審核管理規(guī)定》《公開地圖表示內容的若干規(guī)定》《公開地圖內容表示補充規(guī)定》《對外提供測繪成果的有關規(guī)定》《數(shù)字城市地理空間框架建設技術大綱》《數(shù)字城市地理信息地理信息網技術規(guī)范》《數(shù)字城市地理信息地理信息網地名/地址分類與編碼規(guī)則》《數(shù)字城市地理空間框架建設規(guī)范》《地理空間信息地理信息網基本規(guī)定》地圖表達基礎地理信息數(shù)據(jù)在表現(xiàn)方式上仍然是一系列點、線、面要素的組合，需要進行符號化和可視化的配置，形成具有良好用戶視覺感受的地圖。系統(tǒng)設計把基礎數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)作分離處理，基礎數(shù)據(jù)部分是用戶開展應用的基礎，此部分數(shù)據(jù)是系統(tǒng)自定義的數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)存儲結構，作為獨立數(shù)據(jù)的部分，其可以很好的跟現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫等相關技術進行結合，充分擴展和支持無限網絡環(huán)境中的應用數(shù)據(jù)需求?！罢瓶氐厍颉鼻度胧娇梢苿拥乩硇畔⑾到y(tǒng)采用無損矢量壓縮方法，將海量空間地理數(shù)據(jù)存儲到嵌入式設備中，在數(shù)據(jù)壓縮的同時，根據(jù)需求建立多種空間索引，保證數(shù)據(jù)的高效加載和檢索，并且，對數(shù)據(jù)的操作進行緩沖優(yōu)化，保證系統(tǒng)運行不會因為數(shù)據(jù)量的改變而需要額外的內存，從而保證系統(tǒng)顯示的速度，更能避免不必要的系統(tǒng)資源浪費。數(shù)據(jù)組織原理圖多尺度無縫集成空間數(shù)據(jù)的多尺度集成與表示是符合人類推理習慣的一種自然表達方式。作為一種分析和思想方法，不僅僅是為了滿足使GIS能自動化地、合理地、且自適應地提供多種詳細程度的空間數(shù)據(jù)，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的多尺度可視化，同時它也是一種更自然的空間認知和空間分析方法?！罢瓶氐厍颉鼻度胧娇梢苿拥乩硇畔⑾到y(tǒng)將這些多尺度數(shù)據(jù)無縫集成，使用戶在使用時能夠流暢地感知現(xiàn)實世界的空間狀況，無需不停地的切換。遙感影像數(shù)據(jù)疊加顯示“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)設計獨立影像疊加功能使得系統(tǒng)在更多的行業(yè)領域有了更好的發(fā)展空間，尤其在野外數(shù)據(jù)采集中，配合電子地圖與遙感影像和定位模塊的移動終端將能更好地完成各種數(shù)據(jù)的采集服務。數(shù)據(jù)疊加示意圖數(shù)據(jù)疊加效果圖用戶自定義數(shù)據(jù)“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)提供用戶自定義格式數(shù)據(jù)接口，支持不同行業(yè)定制行業(yè)內數(shù)據(jù)，并跟整個平臺有機融合。系統(tǒng)針對數(shù)據(jù)使用提出系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)和用戶自定義數(shù)據(jù)的概念，系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)屬于背景類數(shù)據(jù)，是用戶工作的基本數(shù)據(jù)，在此數(shù)據(jù)的支持和依托下，不同的用戶可以根據(jù)業(yè)務的需要開展自己的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理；用戶自定義數(shù)據(jù)由不同的應用行業(yè)定義，體現(xiàn)了平臺的擴展性和廣泛的應用范圍，同時，用戶數(shù)據(jù)可以隨時加載、卸載和共享，方便用戶的操作，不同用戶自定義的數(shù)據(jù)可以方便交換及編輯。“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)PC網頁版欄目設置以方便快捷為目的，遵守直觀易懂的原則，“掌控地球”嵌入式地理信息系統(tǒng)電腦網頁版配置“矢量地圖、遙感影像、三維模型展示窗口”、“功能菜單欄”、“信息控制面板”三個面向用戶的欄目。其中“矢量地圖、遙感影像、三維模型展示”設置在一個窗口中，矢量地圖和遙感影像數(shù)據(jù)可以疊加顯示，使信息顯示更加直觀。“功能菜單欄”將系統(tǒng)中所有的功能以快捷按鈕的形式整合在菜單欄中，方便用戶快速的找到自己需要的功能。用戶在“功能菜單欄”中選擇了自己需要的功能后，就可以在“信息控制面板”中，設定系統(tǒng)各項功能的服務條件，使系統(tǒng)更快速、更加準確的提供服務?！跋到y(tǒng)后臺管理”是一個面向系統(tǒng)管理員而設定的欄目?！罢瓶氐厍颉鼻度胧娇梢苿拥乩硇畔⑾到y(tǒng)移動終端欄目設置以簡單易用，方便快捷為目的，“掌控地球”嵌入式可移動地理息系統(tǒng)移動終端設置“空間信息顯示窗口”、“菜單選項”、“業(yè)務應用”三個欄目。“空間信息顯示窗口”是顯示地圖數(shù)據(jù)和系統(tǒng)服務結果的主要窗口，在這里用戶可以在矢量地圖、遙感影像、三維模型數(shù)據(jù)之間隨意切換。“菜單選項”主要整合了搜索、獲取路線、我的位置、圖層控制、實時通信、系統(tǒng)設置等常用的服務功能。“業(yè)務應用”主要是設置面向用戶定制的一些功能。“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)基本功能設計“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)的基本功能是最基礎，面向大眾服務，是整個地理信息系統(tǒng)的基本。地圖顯示功能模塊系統(tǒng)采用無損壓縮，數(shù)據(jù)分層，慣性緩存，多種空間索引等先進技術，將矢量地圖數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、城市三維模型數(shù)據(jù)、道路三維模型的數(shù)據(jù)量減小，顯示速度提高，保證用戶使用時瀏覽順暢。系統(tǒng)還創(chuàng)造性地增加矢量地圖數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)、道路三維模型數(shù)據(jù)相互疊加顯示的功能，從而達到真正逼真模擬現(xiàn)實空間，為用戶提供快速準確的服務。“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)對空間數(shù)據(jù)除了提供“放大、縮小、移動、漂移、滑動、更新、復位、測距離、測面積、測高度、多點觸控”等操作之外，針對嵌入式設備的特點，在地圖數(shù)據(jù)可視化上做了很好的優(yōu)化設計，將移動終端真正做成一種大眾應用型的產品，地圖顯示功能著重注意了道路寬度的繪制，區(qū)縣的填充顯示，名稱的動態(tài)顯示，為了保證產品的美觀，道路繪制上采用了反走樣處理，在低分辨率的移動終端上仍然有較好的顯示效果，且不影響產品的性能。信息搜索定位功能模塊“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)中的信息點數(shù)據(jù)管理采用分級索引方式來完成，級別分類的方式嚴格采用標準的行政區(qū)劃，從國家、省份、城市、城區(qū)、街道這幾個級別，依次將信息組織好，并將各個級別的數(shù)據(jù)按照城區(qū)、街道、門牌號碼等屬性信息進行分類存儲，從而使系統(tǒng)檢索的時間縮短。道路查詢、公交換乘、地鐵換乘功能模塊依據(jù)城市政府部門提供的道路數(shù)據(jù)、公交線路數(shù)據(jù)、地鐵線路數(shù)據(jù)經過技術處理，預置在移動終端，提供快速的查詢服務，減少系統(tǒng)使用成本、因為此類數(shù)據(jù)是預置式的，即使移動終端不能實時聯(lián)網，“掌控地球”系統(tǒng)照樣可以提供導引服務。全國范圍，離線、在線導航功能模塊全國地圖數(shù)據(jù)無縫連接，中國大陸全境（含香港、澳門，臺灣除外），詳細至鄉(xiāng)鎮(zhèn)級別道路。用戶可以自定義下載所需地圖（分大區(qū)、分省市），預置在移動終端，不用實時下載數(shù)據(jù)，達到比在線導航載入地圖數(shù)據(jù)更快的目的，迅速實現(xiàn)導航規(guī)劃。在線導航只在系統(tǒng)沒有預置地圖數(shù)據(jù)的情況下，自動連接服務器，下載相應地圖數(shù)據(jù)，實現(xiàn)準確導航。“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)借助信息豐富的地圖數(shù)據(jù)，逼真再現(xiàn)的三維模型數(shù)據(jù)，將復雜道路的信息準確展現(xiàn)在用戶面前，結合全程語音引導功能避免用戶碰到因道路復雜走錯道路的情況?！罢瓶氐厍颉鼻度胧娇梢苿拥乩硇畔⑾到y(tǒng)創(chuàng)先添加“在地圖上選擇地點”的功能，可以直接瀏覽自己熟悉的地圖數(shù)據(jù)，直接點選，實現(xiàn)更加精準的導航功能。歷史導航軌跡記錄，返導航功能模塊“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)會自動記錄用戶最近使用的導航信息，用戶如果想原路返回只需在系統(tǒng)“歷史記錄”中找到相應的路線，然后使用返導航功能，就可以從目的地回到出發(fā)地了。此項功能的設計不僅提高了系統(tǒng)導航的響應時間，而且節(jié)省了移動終端的系統(tǒng)資源，更為用戶節(jié)省了使用費用?！拔业奈恢谩本_定位功能模塊“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)采用手機信號基站輔助，GPS精確定位結合的方式，實現(xiàn)更快定位，用戶只需一秒鐘就能找到自己的所在地。隨時隨地周邊搜索，快速便捷導航設定，樂享“掌控地球”的輕便。行車安全提醒功能模塊“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)為用戶研發(fā)行車安全提醒功能，提前用語音提示和地圖標注警告結合的方式提醒車主注意前方的各種道路監(jiān)測設施情況，比如闖紅燈照相、固定測速照相等，。系統(tǒng)還可實時播報警示路段信息，比如急彎、學校、隧道等，有效提醒車主注意交通規(guī)則，確保行車安全。地圖標注，行走路線記錄功能模塊“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)為用戶提供地圖標注和行走路線記錄模塊，系統(tǒng)在地圖窗口顯示相應的坐標信息，用戶可以將記錄留在移動終端，也可以上傳至系統(tǒng)服務器，以便以后做相應的操作。地圖糾錯、用戶意見上傳功能模塊“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)設置了“地圖糾錯”和“用戶意見”兩個通信功能，方便用戶在發(fā)現(xiàn)地圖錯誤和系統(tǒng)錯誤時將信息上傳給系統(tǒng)管理員?！罢瓶氐厍颉鼻度胧娇梢苿拥乩硇畔⑾到y(tǒng)用戶可選功能設計“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)的可選功能是針對不同的用戶需求而設計的，不同的用戶可以選擇使用適合自己的功能來搭建屬于自己的“掌控地球”地理信息系統(tǒng)。路網數(shù)據(jù)自動采集更新功能模塊路網數(shù)據(jù)在不斷的更新，全中國每個地區(qū)的數(shù)據(jù)更新需要一個很長的周期，為了縮短更新周期，使路網更新這個工作變得簡單，“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)配置了“路網數(shù)據(jù)自動采集更新”功能模塊。此功能的工作原理是，系統(tǒng)記錄用戶行走的路線，經用戶提交后自動對比數(shù)據(jù)庫中現(xiàn)有數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)庫中未檢索出相應數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動將此路線數(shù)據(jù)上報管理員，再由管理員做數(shù)據(jù)更新處理。拍照、錄音記錄坐標功能模塊執(zhí)法部門經常出現(xiàn)證據(jù)不足無法懲治違法犯罪的行為，“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)提供拍照、錄音、錄像并自動記錄相應地點坐標的功能，可以通過電信公司實時傳給服務器，也可以使用數(shù)據(jù)線將資料進行拷貝。有了此功能路政執(zhí)法、公安執(zhí)法、環(huán)境監(jiān)測等工作將會變得更加輕便。移動終端點線面編輯功能模塊“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)提供在移動終端對點數(shù)據(jù)、線數(shù)據(jù)、面數(shù)據(jù)進行實時編輯的功能。用戶可以在戶外實地測量后，在移動終端編輯相應的數(shù)據(jù)資料，并可實時傳回部門服務器，以供其他人盡快開展工作。政府部門業(yè)務移動辦理功能模塊“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)是移動終端和服務器實時交互的，政府部門可以利用此功能，將工作從電腦搬到移動終端上，只需預置部門工作文檔模板、個人電子簽章等信息，依據(jù)系統(tǒng)現(xiàn)有地圖服務功能提供的豐富空間信息，測距、測面積功能，GPS定位功能和移動終端拍照記錄功能，真正實現(xiàn)移動辦公。影響分析功能模塊自然災害、突發(fā)事故往往給人類帶來巨大的災難，如果不能及時了解情況，作出相應的應急指揮決策或選擇安全的避難場所，后果是相當嚴重的。“掌控地球”嵌入式可移動地理信息系統(tǒng)具有豐富的矢量地圖數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)