移動GIS

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應用。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。隨着Palm和Windows CE PDA設備的產生， 2001年嵌入式GIS進入萌芽期。 ^[1] 

隨着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，各個應用行業都試圖實施嵌入式GIS的推廣和應用。嵌入式GIS在國土、測繪、城管、電力、林業等行業得到了成功應用。

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，無線網絡的寬帶不足以支撐GIS的應用；第二，PDA等硬件設備過於笨重，性能過低，價格過高。第三，嵌入式操作系統體驗不好，易用性差。

隨着移動互聯網興起和智能移動終端普及，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，隨着地理信息技術自身的發展，移動GIS也不再僅侷限於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、平台軟件、行業應用等多個層面，構成了移動地理信息的新生態。

移動GIS 是以空間數據庫為數據支持，地理應用服務器為核心應用、無線網絡為通訊橋樑，移動終端為採集工具和應用工具的綜合系統。 ^[2] 

移動終端設備

移動GIS的客户端設備是一種便攜式、低功能、適合地理應用，並且可以用來快速、精確定位和地理識別的設備。硬件主要包括掌上電腦（PDA）、便攜式計算機、WAP手機、GPS定位儀器等。軟件主要是嵌入式的GIS應用軟件。用户通過該終端向遠程的地理信息服務器發送服務請求，然後接受服務器傳送的計算結果並顯示出來。移動GIS的應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用户的首選。

無線通信網絡

無線通信網絡是連接用户終端和應用服務器的紐帶，它將用户的需求無線傳輸給地理信息應用服務器，再將服務器的分析結果傳輸給用户終端。移動GIS的無線通信網絡有以下幾個方面：

（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衞星系統的通信網絡；

（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應用是今後移動GIS運行的主要通信網絡之一。

地理應用服務器

移動GIS中的地理應用服務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用户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。該應用服務器應具備以下功能：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户提供動態數據；可連接空間數據庫，對海量數據進行存儲和管理。

空間數據庫

空間數據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，移動空間數據庫是移動GIS的數據存儲中心，並且能對數據進行管理，為移動應用提供各種空間位置數據，是地理應用服務器實現地理信息服務的數據來源。移動空間數據庫使得移動設備可以和多種數據源進行交互，屏蔽固定網絡環境的差異，優化查詢條件。

移動端軟件系統包括衞星導航定位功能、移動數據採集功能、移動GIS辦公以及數據傳輸功能。 ^[3] 

衞星導航定位

描述衞星狀態，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 座標的採集，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，無法利用衞星定位系統獲得點位座標，可以利用外接設備的連接，輔助測量。同時，在不同的行業應用中，可以連接各種不同的傳感器，進行行業數據的採集。

移動GIS 辦公

（1）數據加載與輸出。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：已有點位座標在野外進行屬性的更新；保持原有屬性，對座標進行野外更新。

（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件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，建立警示來疏散人羣以免事故的蔓延，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服務器上，同時服務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。

移動性

移動GIS擺脱了有線網絡的限制和束縛，通過無線網絡與服務器連接進行信息的交互。是桌面系統應用的擴展。 ^[1] 

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設備採集的位置座標信息，通過無線網絡提交給服務器處理，也可以及時接收服務器下發的數據。最常見的就是車載監控應用。

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（網絡信號不穩定等），從而形成與網絡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接，並且可獨立運行。

有限的帶寬和計算能力

與 internet 相比，同時期無線網絡的帶寬總是相對較小，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户要求的服務；同時，移動終端的計算能力相對較弱；功率有限，顯示屏小，內存有限。因此移動GIS對數據的質量提出了更高的要求。

支持分佈式數據源

移動GIS運行平台向無線網絡的延伸進一步拓寬了其應用領域，移動用户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，這就需要對分佈式數據源的支持。

移動終端的多樣性

移動GIS的客户端指的是在户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，也可以是屏幕較小，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能手機等等。

信息載體的多樣性

隨着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

通過無線網絡進行通信的移動 GIS 受到網絡覆蓋的限制，因此移動GIS提供的服務也僅限於此空間範圍內。同時網絡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。

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。嵌入式系統是以應用為中心的專用計算機系統，其軟硬件可以根據應用需要進行“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。 ^[2] 

無線網絡技術

在移動通信領域，無線接入技術可以分為兩類：一是基於數字蜂窩移動電話網絡的接入技術，已有CDMA、GPRS、GSM、TDMA、CDPD、EPGE等多種無線承載網絡；二是基於局域網的接入技術，如藍牙、無線局域網等技術。

分佈式空間數據管理技術

分佈式空間數據庫系統是移動GIS體系結構中的關鍵技術之一，它是指在物理上分佈、邏輯上集中的分佈式結構。由於移動用户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，必須有地理上分佈的各種數據源，藉助於現有的分佈式處理技術，為多用户併發訪問提供支持。

移動數據庫技術

移動數據庫是指移動環境的分佈式數據庫，是分佈式數據庫的延伸和發展。移動數據庫要求支持用户在多種網絡條件下都能夠訪問，完成移動查詢和事務處理。利用數據庫複製/緩存技術或數據廣播技術，移動用户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。其中的時態空間數據庫技術是移動GIS的關鍵。移動數據庫技術的研究主要涉及五個方面：移動數據庫複製/緩存技術、移動查詢技術、數據廣播技術、移動事務處理技術、移動數據庫安全技術。

GPS定位技術

GPS定位技術可為用户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接的設備，連接設備對該信息進行一定的計算和變換後傳遞給移動終端。

MapGIS移動GIS開發平台MapGIS Mobile 9，管理多源地理數據信息，集成空間位置與智能服務，精確傳遞雲GIS服務與計算能力。 ^[4] 

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應用功能。

ESRI的 Arcgis Mobile

MapInfo的 MapXMobile

南京跬步ucmap

北京靈圖推出SmartInHand

測繪領域的應用

在測繪領域，移動GIS主要應用於野外測量、外業數據採集等領域。

野外測量方面的應用，主要應用於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、座標換算、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，現已大範圍的應用於測繪相關領域。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。

行業產品的應用

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

如移動GIS 在電力中的應用，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，傳送至後台服務器，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服務器。

這兩年，移動設備的軟硬件都有了很大的發展，像網絡定位技術、室內定位技術、網絡通信技術、慣性定位技術、攝像頭等。隨着這些技術的發展，移動GIS在行業辦公領域必將有越來越大的應用。

大眾化產品的應用

大眾化的產品主要應用於生活相關的方面。移動GIS在大眾領域最廣泛的應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。

隨着移動互聯網的發展，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、旅遊等大眾應用領域也會有越來越多，越來越深入的應用。