移动地理信息服务技术研究（JSP+GIS+AJAX）

摘要

　　移动通信技术和计算机网络技术的发展以及手机等移动设备的曰益普及,促进了 GIS (Geographic Information System)在移动设备上的应用,移动GIS己经从离线阶段发展到无线连接阶段。信息化时代的到来也带来了日益庞大且繁琐的各种专题信息,专题信息往往存在表现形式单一、分散、不直观、可用性差等问题,而这些信息中80%是与“空间位置”有关的。

　　本课题在研宄JSP技术和移动GIS技术理论的基础上,以北京市科技统计数据和业务应用实际需要为依据,将地理信息可视化技术和JSP技术运用到科技数据统计领域,实现地理信息和科技统计数据的聚合和联动,完整地建立了集统计图表、等级地图和分布地图等一体的信息服务模式,实现多种方式的科技统计信息展示。

　　首先,技术手段方面。研宄移动GIS的支撑技术,总结出移动GIS存在跨平台性差、有限的网络带宽、较小的屏幕和复杂的室外环境等问题。针对跨平台性差问题,课题结合了 Web GIS和网页实现技术,选择基于Web浏览器的JSP开发方式;针对移动设备经常工作在有限的网络带宽条件下的问题,课题选择成熟的Ajax技术作为本系统的通信方式;针对较小的屏幕和复杂的室外环境的问题,系统在界面设计h选择合理的页面布局和颜色搭配。

　　其次,系统的可行性分析和整体设计。系统在技术、经济、科学性和合理性等方面进行分析,并设计了系统的部署方案,确立了系统设计思路。

　　然后,在以上研究的基础上,设计基于JSP的移动地理信息服务系统。对科学数据进行采集和分类整理,建立科技统计信息数据库,设计控制台,最后完成界面总体设计和点状信息展示、等级地图展示、统计数据可视化等多种数据表达方式的功能设计。

　　课题解决了以往科技统计数据表现形式单一、不直观和可用性差等问题,为全面丰富、生动直观、方便快捷地展示科技统计信息以及对比分析数据间的相互关系奠定了技术基础,提升了数据利用效率。

　　关键字:JSP 移动地理信息系 统数据可视化 地图

ABSTRACT

　　The development of mobile communication technology and computer network technology, as well as mobile phones and other mobile devices promoted the GIS (Geographic Information System) applications. Mobile GIS has been developed to the stage of a wireless connection from the offline mobile devices. The information age has brought large and various thematic information. There is often a single form of expression, decentralization, not intuitive, availability and poor, and 80 percent of this information related to spatial position.

　　This paper found on the research JSP technology and mobile GIS technology theory, and based on Beijing Science and Technology statistics and business applications on the actual needs. This paper applied the geographic information visualization technology and JSP to the field of science and technology statistics. Implementation of geographic information and science and technology statistical data aggregation and linkage, this paper established a complete set of charts, maps and grade distribution maps integrated information service model to achieve a variety of ways information display.

　　Firstly, technology aspects. This paper based on the research supporting mobile GIS technology, summed up the existence of cross-platform mobile GIS poor, limited network bandwidth, smaller screens and complex outdoor environment and other issues. For cross-platform poor problem, issue a combination of Web GIS and web implementation technology, select JSP development approach based Web browser; for often work under limited network bandwidth conditions for mobile devices issue, problem selection of mature Ajax technology as the system means of communication; the problem for smaller screens and complex outdoor environment, the system selects a reasonable page layout and colors in the interface design. Secondly, feasibility analysis and the overall design of the system. System analysis in the technical, economic, and other aspects of science and rationality, and deployment system designed to establish the system design ideas.

　　Then, on the basis of the above research, design JSP-based mobile geographic information service system. Scientific data collection and sorting, build science and technology statistics database, design console, and finally complete the overall interface design and dot information display, grade map display, functional design statistical data visualization and other means of expression data.

　　This paper solved science and technology statistics forms single, intuitive and usability poor. This paper laid the technical foundation for the full rich, vivid and intuitive, convenient to show the relationship between science and technology statistics, and comparative analysis of data. In addition it enhanced the utilization efficiency of data.

　　KEY WORDS: JSP Mobile Geographic Information System Data Visualization Map

　　互联网的发展为很多技术带来了积极的影响,这其中也包括地理信息系统。互联网与地理信息系统的融合产生了互联网地理信息系统这一领域[|]。互联网地理信息系统出现后得到了难以想象的发展,它专业的功能迅速获得了人们的关注。也许我们还没有觉察到,现在大家身边的大多数人都己经使用过Web GIS, —些是简单Web地图,有的是更专业的应用,例如:旅游前,我们上网查找宾馆、商店、饭店,规划行程,在线地图让我们对陌生的城市了如指掌。用手机签到、与朋友约会、看大众点评、享受特价消费,实惠又时尚。政府部门利用在线地图报警和预警,使公众可以更快、更准确地获取地震、飓风和洪水等灾害的位置,及时找到对应措施。

　　不管是大公司还是小企业,就算没有自己的地理信息系统技术团队,通过互联网地理信息系统仍然能进行商业分析,找到最好的商店位置,了解潜在客户的消费习惯。

　　互联网所产生的前所未有的冲击力以及它广泛的互联性,这种特性促进了地理信息系统的进一步发展,让地理信息系统走出了科研单位和室内,走入人们的计算机里和手机中,目前地理信息系统己经应用到与我们生活相关的各个领域,真正的走入到了大众的生活[2]。

　　移动GIS是Web GIS的重要方面,早期刚刚诞生的移动GIS以离线使用为主,随着移动通信技术的发展,特别是3G/4G网络的建设,移动GIS能很快的与互联网连接,成为Web GIS的重要客户端。与Web连接的移动GIS可以调用GIS服务器中的地图和分析功能,也可以把室外采集到的数据及时更新到Web服务器端的地理数据库m。除这些专业领域外,移动GIS还被广泛应用于社会大众生活。随着近年来移动用户的不断壮大,我们正处于从有线网络到无线网络的快速发展阶段。

　　另一方面,随着信息大爆炸的到来,各部门之间、各地区之间的信息交流逐步增加,计算机网络技术的发展为信息传输保驾护航[41。许多统计数据(如人口密度、老龄化情况、学校师生数目、科研单位数目经费等情况、经济发展指标等)都与地理位置密切相关,专题信息存在表现形式单一、分散、不直观、可用性差等问题,如何解决这些问题、提高相关部门的反应速度和决策能力己成为各管理部门要亟待解决的问题。这其实也就是数据分析和信息服务相结合的问题和数据集成问题。数据集成就是让来源于不同地方计算机、不同软件系统的数据能够快速获取调用并与本地数据集成一体进行各种操作、运算和分析。传统的数据集成方式主要靠Web网页、邮件等形式来实现,这种形式缺乏时效性、规范性和直观性,本课题探宄一种基于移动终端的数据集成形式来实现统计数据和地图数据的结合,这样用户可以更直观更直接的获取想要的数据,用户可以选择多种数据展示形式,包括图形、图标或文本等。

　　本课题选取北京市科技委员会历年的科技统计数据为研宄对象,科技统计涉及的行业种类繁多,专业性强、知识性高,科技统计数据资源的管理与应用中存在统计指标关系复杂性高、统计内容配合程度差、统计信息理解难度大等多种问题,给发挥科技统计成果的作用带来诸多难题,也影响到科技管理与决策的合理性和准确性。

　　本课题通过开发科技统计数据的管理与服务系统,对数据进行分类和分析,并结合天地图进行数据的可视化显示,解决了目前数据分散、处理速度慢、统计内容配合程度差、统计信息理解难和可用性不足等问题,有助于科研机构对科技统计数据的需求。

　　基于JSP的移动地理信息服务技术研究提供了一种技术途径来实现地理空间信息服务社会的有效方式,这些信息结合地图并以图像的方式显示出来,对于用户来说更形象,更具有直观性。课题解决了以往科技统计数据表现形式单一、内容难以理解、相互关系不易掌握的问题,为充分发挥科技统计数据的效益、辅助政府管理决策奠定技术基础。

　　本文共分六章,内容安排如下:

　　第一章绪论。是全文的总论,阐述了本项目的选题背景、研究现状和发展趋势,明确课题的研究目标和研究内容。

　　第二章相关技术介绍。介绍移动GIS涉及到的基本技术,总结移动GIS存在问题。分析几种常见的Web设计技术,归纳总结各自的特点,进而根据系统的需求和特点,选择JSP技术作为移动地理信息服务系统的开发技术;介绍JSP关键技术,并从理论和实验两个方面着重分析AJAX技术,给出系统工作模式选择AJAX技术的依据。

　　第三章关键技术研宄。从地理信息矢量数据入手,阐述矢量数据的压缩算法和瓦片地图的金字塔结构原理,结合WFS和GeoJSON介绍了地理系统的实时服务技术;基于以上技术,引出时空相关的科技统计数据和地理系统相融合技术,把各科研单位的信息在空间和时间上进行多样化的展示;并研宄HTML5 canvas渲染技术和canvas图表库。

　　第四章基于JSP的移动地理信息服务系统的实现。首先实地调研用户的需求和分析统计数据,提出系统的功能需求,对移动地理信息服务系统的可行性进行分析,论证系统实现在技术、经济和时机等方面都的可行,并进一步说明在计划制定和课题设置上具有扎实的科学性和良好的合理性,保证设计出的系统在功能和性能上可以满足用户的需要,为后续的系统设计奠定了基础。然后基于JSP技术探讨系统软件的整体框架设计方案,根据用户需求归纳总结系统要实现的功能模块。着重介绍系统的数据库设计、数据存取和界面设计关键技术,为系统的实现奠定基础。

　　第五章本章提出系统的开发方案和运行环境,利用程序设计方法详细地阐述点状信息展示、等级地图展示和数据可视化的实现,最后对系统进行测试,来证明系统设计合理,可用性强,达到预期的效果。

　　第六章总结与展望。对论文的工作成果进行总结,对系统的不足和改进提出自己的意见。

　　移动地理信息服务技术系统测试：

点状信息展示图

等级图实现效果

数据可视化效果图

颜色搭配效果图

系统的界面设计

系统的界面实现

目录

　　第一章 绪论
　　　　1.1 课题背景
　　　　1.2 研究现状和发展趋势
　　　　　　1.2.1 研究现状
　　　　　　1.2.2 发展趋势
　　　　1.3 课题任务
　　　　　　1.3.1 研究目标
　　　　　　1.3.2 研宄内容
　　　　1.4 论文结构
　　　　1.5 本章小结
　　第二章 相关技术介绍
　　　　2.1 移动GIS支撑技术
　　　　2.2 WebGIS 概述
　　　　2.3 网页实现技术
　　　　　　2.3.1 JSP 的优越性
　　　　　　2.3.2 JSP 技术�崳�
　　　　2.4 AJAX 技术��
　　　　2.5本章小结��
　　第三章 关键技术研宄
　　　　3.1地理空间数据分层压缩与实时服务
　　　　　　3.1.1 地理空间矢量数据压缩与分层组织
　　　　　　3.1.2 地理数据实时服务
　　　　3.2 移动端多源时空信息服务聚合技术
　　　　3.3 JSP与HTML5相结合的自适应地图渲染技术
　　　　3.4 本章小结
　　第四章 基于JSP的移动地理信息服务系统的设计
　　　　4.1 需求调研与可行性分析
　　　　　　4.1.1 需求分析
　　　　　　4.1.2 系统可行性研究
　　　　4.2 系统的总体设计
　　　　　　4.2.1 系统软件框架的设计
　　　　　　4.2.2 系统功能模块设计
　　　　　　4.2.3 系统的部署方案
　　　　4.3 系统数据库设计
　　　　　　4.3.1 数据库要求
　　　　　　4.3.2 数据库信息采集
　　　　　　4.3.3 数据库设计
　　　　4.4 数据存取实现
　　　　　　4.4.1 AJAX客户端设计
　　　　　　4.4.2 处理和响应
　　　　4.5 系统界面设计
　　　　4.6 本章小结
　　第五章 基于JSP的移动地理信息服务系统的实现
　　　　5.1 系统开发方案
　　　　5.2 点状信息展示
　　　　5.3 等级地图展示
　　　　5.4 统计信息可视化
　　　　5.5 系统测试
　　　　　　5.5.1 测试的原则
　　　　　　5.5.2 系统测试
　　　　　　5.5.3 测试总结
　　　　5.6 本章小结
　　第六章总结与展望
　　　　6.1 总结
　　　　6.2 展望
　　参考文献
　　致谢

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