吳張峰

(上海市測(cè)繪院，上海 200063)

GPS技術(shù)在業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

吳張峰?

(上海市測(cè)繪院，上海 200063)

隨著全社會(huì)信息化的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)于GPS定位的需求也日益增加，GPS定位技術(shù)的應(yīng)用也已經(jīng)從專業(yè)領(lǐng)域走向其他社會(huì)領(lǐng)域，并逐漸為大眾所熟識(shí)。為了更好地在信息系統(tǒng)中推廣和應(yīng)用GPS定位技術(shù)，滿足各行業(yè)對(duì)于實(shí)時(shí)定位的需求，本文從基本框架、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面介紹GPS應(yīng)用的各關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并通過實(shí)例分析如何實(shí)現(xiàn)GPS在業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)中的應(yīng)用。

GPS實(shí)時(shí)定位；地理信息系統(tǒng)

1 引 言

隨著各行各業(yè)信息化的不斷發(fā)展，如何有效調(diào)配資源、指揮車輛以及實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管等已經(jīng)成為各行業(yè)生產(chǎn)過程中的一個(gè)重要需求。傳統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程處理方式已經(jīng)不能適應(yīng)高速發(fā)展的信息化生產(chǎn)，無法提供現(xiàn)場(chǎng)工作人員的準(zhǔn)確位置，不利于現(xiàn)場(chǎng)信息的及時(shí)反饋，同時(shí)指揮中心在無法及時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)信息的情況下，也無法準(zhǔn)確調(diào)配各種資源處理突發(fā)事件，不能直觀展示現(xiàn)場(chǎng)的各種信息，無法發(fā)揮監(jiān)管作用。隨著GPS定位技術(shù)的出現(xiàn)，通過GPS終端可以使車輛和智能設(shè)備具備實(shí)時(shí)定位能力，采用無線通訊技術(shù)回傳定位信息，并結(jié)合地理信息系統(tǒng)直觀地在業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)中顯示，這樣可以滿足車輛、人員的調(diào)度監(jiān)控，提高效益，有效地減少資源浪費(fèi)、降低成本，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)上的合理管理；同時(shí)為用戶提供更迅速、及時(shí)的服務(wù)，提高了服務(wù)的質(zhì)量。

2 基于GPS的系統(tǒng)應(yīng)用框架

2.1 業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)對(duì)GPS的需求

(1)車輛跟蹤調(diào)度的需要

需要實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的跟蹤，在指揮中心的電子地圖上顯示實(shí)時(shí)跟蹤的車輛位置信息和現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)信息，并可以遠(yuǎn)程的調(diào)度指揮。

(2)現(xiàn)場(chǎng)指揮監(jiān)管的需要

工作人員在現(xiàn)場(chǎng)采集業(yè)務(wù)信息和所在地理位置，通過通訊手段上傳數(shù)據(jù)至指揮中心，指揮中心需要了解每位工作人員的位置及現(xiàn)場(chǎng)工作情況。通過對(duì)信息的匯總，以便對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況作為判斷，調(diào)配各種資源，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程指揮和監(jiān)管職能。

(3)地理數(shù)據(jù)采集的需要

業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)管理對(duì)象的地理位置需要專門維護(hù)更新，可以采用現(xiàn)場(chǎng)采集的方式，在GPS模塊的輔助下，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的地理數(shù)據(jù)采集。

2.2 基本框架

業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)車輛定位監(jiān)控的功能，其系統(tǒng)主要由車載GPS終端或智能設(shè)備GPS終端、通訊系統(tǒng)、指揮監(jiān)控中心三部分組成。其實(shí)現(xiàn)的主要流程為: GPS終端分布在車輛或移動(dòng)智能設(shè)備上，用于接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，并通過數(shù)據(jù)處理模塊解算出位置坐標(biāo)；將位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過GPRS模塊回傳指揮監(jiān)控中心服務(wù)器；服務(wù)器自動(dòng)處理和儲(chǔ)存?zhèn)浞葑鴺?biāo)數(shù)據(jù)，并在電子地圖上動(dòng)態(tài)顯示現(xiàn)場(chǎng)位置和相關(guān)業(yè)務(wù)信息，指揮監(jiān)管中心就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)車輛和人員的遠(yuǎn)程指揮監(jiān)管，如圖1所示。

圖1 GPS應(yīng)用的基本框架圖

2.3 多種技術(shù)集成

在業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)指揮監(jiān)管功能，需要將GPS、GPRS以及GIS等技術(shù)集成應(yīng)用，發(fā)揮各自在整個(gè)框架中的作用。

(1)GPS技術(shù)。GPS模塊接收衛(wèi)星信號(hào)，每隔一段時(shí)間解算出一個(gè)位置坐標(biāo)，其時(shí)間間隔應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求調(diào)整，采樣周期不宜過于密集；同時(shí)，需要考慮采用的坐標(biāo)系。

(2)GPRS無線通訊技術(shù)。GPS終端獲取的位置坐標(biāo)信息需要通過無線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。目前采用GPRS技術(shù)，借助移動(dòng)通訊設(shè)施，可以快捷將數(shù)據(jù)上傳至互聯(lián)網(wǎng)中。其中需要考慮傳輸內(nèi)容的數(shù)據(jù)量和容錯(cuò)處理，確保數(shù)據(jù)的完整和有效提交指揮中心服務(wù)器。

(3)GIS技術(shù)。指揮中心服務(wù)器實(shí)時(shí)接收GPS坐標(biāo)信息，并迅速進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和后臺(tái)處理。GIS平臺(tái)中需要將監(jiān)控的實(shí)體信息與GPS定位信息相匹配，在監(jiān)控屏幕的電子地圖中展示現(xiàn)場(chǎng)目標(biāo)的真實(shí)位置和業(yè)務(wù)信息。并提供各種分析和查詢功能，為指揮監(jiān)管提供有力協(xié)助。

2.4 應(yīng)用領(lǐng)域

目前，GPS的應(yīng)用單位不僅有全國測(cè)繪行業(yè)單位等專業(yè)測(cè)量部門，也逐漸應(yīng)用于其他行業(yè)的日常業(yè)務(wù)，比如車輛監(jiān)控調(diào)度、運(yùn)鈔車監(jiān)控、公共安全預(yù)警、氣象環(huán)保等領(lǐng)域，而且在服務(wù)社會(huì)需求方面也日漸增多，比如車輛導(dǎo)航等。

3 GPS在業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例

近年來，上海市測(cè)繪院在GPS技術(shù)服務(wù)社會(huì)方面做了很多有益的探索和嘗試。在車輛監(jiān)控應(yīng)用方面，與宏義通訊公司合作搭建車輛監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛位置的實(shí)時(shí)監(jiān)控；在文化執(zhí)法行政執(zhí)法領(lǐng)域，采用集成GPS的智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法信息的采集；在排水設(shè)施管理方面，采用平板電腦和集成GPS定位模塊的智能手機(jī)，監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的積水情況；在機(jī)場(chǎng)凈空管理中，采用GPS終端與筆記本電腦在外業(yè)巡視工作中實(shí)現(xiàn)GPS的實(shí)時(shí)定位和GIS信息的檢索。在業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)GPS定位功能，不僅要考慮GPS終端的種類，還需要結(jié)合地理數(shù)據(jù)庫、地理信息平臺(tái)、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存格式等方面，綜合考慮GPS坐標(biāo)的傳輸、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)換、顯示和應(yīng)用等問題。因此，下面將結(jié)合具體實(shí)例，從多個(gè)方面闡述這些關(guān)鍵點(diǎn)。

3.1 上海文化市場(chǎng)行政執(zhí)法指揮監(jiān)管系統(tǒng)

上海文化市場(chǎng)行政執(zhí)法指揮監(jiān)管系統(tǒng)是一個(gè)集舉報(bào)批件、基于GPS和PDA的現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法、案件審批、電子簽章、GIS展現(xiàn)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、信息發(fā)布為一體的綜合性指揮監(jiān)管系統(tǒng)，充分體現(xiàn)了文化行政執(zhí)法業(yè)務(wù)的特色。GPS的應(yīng)用主要體現(xiàn)在GPS定位和跟蹤功能，其主要流程為:執(zhí)法隊(duì)伍攜帶PDA設(shè)備外出執(zhí)法，將現(xiàn)場(chǎng)信息和GPS采集的位置坐標(biāo)通過GPRS及時(shí)回傳指揮監(jiān)管中心，使指揮監(jiān)管中心能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)情況做出決策，同時(shí)為市場(chǎng)分析和人員工作考核提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

在此業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)中，將GIS、GPRS、GPS應(yīng)用無縫集成，為何采用此種應(yīng)用框架主要有以下幾點(diǎn)考慮:

首先，采用集成GPS終端的PDA手機(jī)，主要是考慮攜帶方便，可以將位置坐標(biāo)和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法信息一起回傳，確?，F(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法的移動(dòng)性，同時(shí)基于移動(dòng)智能設(shè)備開發(fā)的信息采集系統(tǒng)，可以在獲取GPS坐標(biāo)后隨即實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

其次，采用GPRS通訊技術(shù)上傳數(shù)據(jù)，主要考慮智能PDA手機(jī)可以無線上網(wǎng)，通過GPRS訪問WebService就可以便捷地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和下載。

而指揮監(jiān)管中心采用上海市測(cè)繪院自主開發(fā)的GIS平臺(tái)，GPS坐標(biāo)數(shù)據(jù)可以按照自定義的GIS格式儲(chǔ)存，并在指揮監(jiān)管中心的大屏幕上顯示執(zhí)法車輛的分布情況和移動(dòng)軌跡，并可以查詢每個(gè)執(zhí)法隊(duì)伍的現(xiàn)場(chǎng)檢查信息，為總隊(duì)更好地監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)、指揮現(xiàn)場(chǎng)帶來很大方便。

3.2 上海城市排水設(shè)施綜合地理信息系統(tǒng)

上海城市排水設(shè)施綜合地理信息系統(tǒng)是以城市排水設(shè)施為管理對(duì)象，綜合運(yùn)用GIS技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)排水設(shè)施信息的存儲(chǔ)、查詢、分析、顯示、分發(fā)、信息更新等應(yīng)用。其中移動(dòng)積水監(jiān)測(cè)模塊主要用于雨后積水路段位置和范圍的采樣以及積水信息的采集。

移動(dòng)積水監(jiān)測(cè)模塊主要是采用平板電腦和集成GPS定位模塊的智能手機(jī)兩類設(shè)備，用于積水路段的采樣和移動(dòng)終端的定位。由于此模塊已開發(fā)完成投入使用，采集的坐標(biāo)為經(jīng)緯度，積累的歷史積水地理信息也是經(jīng)緯度坐標(biāo)。因此，需要考慮地理信息系統(tǒng)如何與原有的模塊實(shí)現(xiàn)無縫結(jié)合，確保實(shí)時(shí)監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)。

目前，移動(dòng)終端采集的經(jīng)緯度位置坐標(biāo)實(shí)時(shí)儲(chǔ)存在排水公司的中央數(shù)據(jù)庫中，如何做到將經(jīng)緯度坐標(biāo)實(shí)時(shí)地傳輸?shù)紾IS數(shù)據(jù)庫，完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，并儲(chǔ)存在ArcSDE數(shù)據(jù)庫中，這是面臨的比較棘手的問題。通過詳細(xì)設(shè)計(jì)和反復(fù)測(cè)試，采用了一個(gè)具有操作性的方案。

首先，在中央數(shù)據(jù)庫和GIS數(shù)據(jù)庫之間建立數(shù)據(jù)庫鏈接；在GIS數(shù)據(jù)庫中定義外部過程，引用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換動(dòng)態(tài)庫；同時(shí)在ArcSDE中定義移動(dòng)積水圖層，地理字段采用Oracle Spatial的SDO_GEOMETRY；并在GIS數(shù)據(jù)庫中定義“新增實(shí)體函數(shù)”，參數(shù)為上海城市坐標(biāo)，函數(shù)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容為在ArcSDE移動(dòng)積水圖層中插入一條新記錄。

其次，在上一步的基礎(chǔ)上，確定實(shí)現(xiàn)的方法:在中央數(shù)據(jù)庫移動(dòng)積水表中增加觸發(fā)器，每增加一條記錄時(shí)，Oracle數(shù)據(jù)庫將自動(dòng)通過數(shù)據(jù)庫鏈接調(diào)用GIS數(shù)據(jù)庫中的外部過程，將經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為上海城市坐標(biāo)，并把上海城市坐標(biāo)作為參數(shù)，調(diào)用“新增實(shí)體函數(shù)”實(shí)現(xiàn)中央數(shù)據(jù)庫經(jīng)緯坐標(biāo)到GIS數(shù)據(jù)庫上海城市坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。

最后，在GIS數(shù)據(jù)庫中積累了實(shí)時(shí)的移動(dòng)積水?dāng)?shù)據(jù)，就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的移動(dòng)積水信息顯示，比如實(shí)時(shí)的移動(dòng)積水信息，每隔一段時(shí)間自動(dòng)顯示道路積水的實(shí)時(shí)情況。

4 GPS應(yīng)用中的幾點(diǎn)思考

在實(shí)際業(yè)務(wù)需求中，GPS定位的應(yīng)用方式和方法多種多樣，如何更高效地實(shí)現(xiàn)GPS與業(yè)務(wù)需求的結(jié)合，需要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):

(1)GPS終端的接收效率和定位速度

目前一般的業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)應(yīng)用中需要重點(diǎn)關(guān)注GPS終端接收衛(wèi)星信號(hào)的效率以及定位的速度，特別在類似現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法、車輛導(dǎo)航等方面，需要考慮進(jìn)一步提高GPS的定位效率。

(2)通訊系統(tǒng)的傳輸效率

目前GPS定位功能中采用的GPRS技術(shù)，在手機(jī)信息良好的地方，其問題不大，但在室內(nèi)特別是通訊條件不佳的空間中，GPRS就無法傳輸現(xiàn)場(chǎng)信息。

(3)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)的選擇

地理信息系統(tǒng)平臺(tái)多種多樣，選擇何種平臺(tái)涉及地理坐標(biāo)系、坐標(biāo)儲(chǔ)存格式、GIS應(yīng)用功能等多方面的問題，需要綜合考慮。

(4)GIS數(shù)據(jù)的維護(hù)

地理數(shù)據(jù)是GPS監(jiān)控導(dǎo)航的核心，不斷更新維護(hù)的地理數(shù)據(jù)才能保證與現(xiàn)場(chǎng)GPS位置信息相匹配，為車輛監(jiān)控導(dǎo)航應(yīng)用提供有力的信息支撐。因此，GIS數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性是必須考慮的問題。

5 結(jié) 語

隨著GPS定位技術(shù)的不斷發(fā)展，其可靠性高、定位準(zhǔn)確、操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以滿足各行業(yè)信息化過程中對(duì)指揮監(jiān)管功能的需求，并將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，隨著科技的不斷進(jìn)步，需要實(shí)時(shí)跟進(jìn)各種GPS相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，提升GPS在業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)中的應(yīng)用效率和效果，實(shí)現(xiàn)GPS、GIS有效服務(wù)社會(huì)的目標(biāo)。

[1] 劉大杰，施一民，過靜君.全球定位系統(tǒng)(GPS)的原理與數(shù)據(jù)處理[M].北京:同濟(jì)大學(xué)出版社，1996

[2] 劉啟業(yè).淺談車載GPS監(jiān)控導(dǎo)航應(yīng)用[J].郵政研究，2007(11)

[3] 楊東凱，張其善.集群通訊技術(shù)在GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子產(chǎn)品世界，2000(5)

GPS Applications in Business Information Systems

Wu ZhangFeng
(Shanghai Surveying and Mapping Institute，Shanghai 200063，China)

As society informatization，GPS location is Apply to more domains.GPS has also been from professional fields to other social fields，and gradually the familiar for the public.To promote the applications of GPS location，this paper discuss the key links of GPS applications from basic framework and system design etc.And also introduce GPS location how to server for GIS by analysis the application examples.

GPS Real－time Location；GIS

1672－8262(2011)01－68－03

P208，P228

B

2010—05—14

吳張峰(1978—)，男，工程師，研究方向:GIS。