1.2 移动GIS

1.2.1 什么是移动GIS

移动地理信息系统（Mobile Geographic Information System，Mobile GIS），简称移动GIS是建立在移动计算环境、有限处理能力的移动终端条件下，提供移动中的、分布式的移动地理信息服务的GIS，集GIS、GPS、移动通信三大技术于一体的系统。

1.2.2 移动GIS的特点

移动GIS是继桌面GIS、WebGIS两大发展方向之后的又一技术热点。不同于桌面GIS、WebGIS，它有自己独特的特点，正是这些与众不同的技术特点使得移动GIS在人们生活中的作用越来越重要。

（1）移动便捷性。移动GIS的终端一般为智能移动设备，小巧灵活，便携性好，移动性强，往往可以随着人的位置变化而移动，通过无线通信技术（5G、Wi-Fi、Bluetooth等）达到与服务器交互的目的，使得用户不管在何地，都能达到互联互通的效果。

（2）服务实时性。移动GIS能够通过移动设备的定位模块获取空间位置信息，结合无线通信技术，能够实时地将采集到的信息反馈给用户，也能随时随地响应用户的服务请求，很好地处理突发事件，让用户感受到无时无刻不在的移动地理信息服务。这一特性使得移动GIS在突发事件中能够发挥巨大的作用。

（3）终端多样性。不管是计算能力强大的便携式微型计算机，还是智能手机、车载终端、专用GIS嵌入式设备，都可以作为移动GIS的终端设备，不同的生产商、不同的技术造就了它的多样性。

（4）资源广泛性。由于移动GIS的用户位置不固定，移动性强，并且用户众多，所以移动GIS获取的数据和提供的数据在空间和类型上都是多种多样的。

（5）信息载体多样性。由于移动设备的特殊性，导致移动GIS信息的载体也多种多样，如空间位置、语音、视频、图像、图形、文本等，但可以利用多种介质来传递信息。

（6）有限的存储能力、计算能力及带宽。移动设备相对于一般计算机或工作站来说，体量上不可相提并论，当然在数据的存储能力、复杂过程的计算能力上也具有较大差距。同时，无线通信网络相对于Internet网络带宽较小，这也局限了移动GIS的功能设置，但这些也对移动GIS提出了更高的要求和发展的方向。

1.2.3 移动GIS的组成

移动GIS由空间数据库、地理应用服务器、无线通信网络、移动终端4部分组成，每部分都有其独特的功能，担当了不可或缺的角色。移动GIS的体系结构如图1-1所示。

（1）空间数据库。空间数据库为移动GIS组织、存储、管理、维护、更新空间数据及对应的属性描述信息，是移动GIS的基础和数据支撑，为地理应用服务器提供GIS操作的数据。

（2）地理应用服务器。地理应用服务器是移动GIS的核心部分，其主要的功能是获取移动终端的服务请求，按照业务逻辑、方法流程对空间数据或业务数据进行处理，实现GIS功能，常用的有地图显示、查询、编辑及空间分析等功能，处理过程完成后，将结果反馈给移动终端。

（3）无线通信网络。利用无线通信网络可以实现客户端和服务器端的连接，传达移动终端的服务请求给地理应用服务器，待任务处理完成，再将分析处理的结果反馈给用户。无线通信网络可实现数据传输，是移动GIS中的通信桥梁。

（4）移动终端。移动终端包括智能手机、车载终端、便携式计算机等设备，它是移动应用程序的搭载平台，具有图形展示、移动定位、网络通信等功能，是展示移动GIS功能给用户的窗口。

1.2.4 移动GIS的相关技术

移动GIS涉及的技术主要包括嵌入式技术、无线通信技术、移动数据库技术、移动计算技术、移动定位技术。移动GIS的发展与这些技术息息相关。

1.2.4.1 嵌入式技术

移动终端，如智能手机、平板电脑等都属于嵌入式系统的范畴。嵌入式系统，即以应用为中心，以计算机技术为基础，且软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等的严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统由硬件环境、嵌入式操作系统、嵌入式应用程序组成。

（1）硬件环境。硬件设备及其中的微处理器、存储器等构成了嵌入式系统的硬件环境，是移动GIS实现的硬件基础，其系统精简、内核微小的特性满足了移动应用的需求。

（2）嵌入式操作系统。嵌入式操作系统是一种系统软件，在嵌入式设备的基础上，将硬件和软件连接，负责嵌入式系统的全部软硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。嵌入式设备的多样性决定了嵌入式操作系统的多样性，目前常用的嵌入式操作系统包括嵌入式Linux、VxWorks，以及专用于手机、平板电脑等移动设备的Android、iOS操作系统。

（3）嵌入式应用程序。嵌入式应用程序则是基于嵌入式操作系统开发的应用软件，针对不同的业务需求开发不同的软件，实现特定的功能。例如，百度地图、高德地图等各种App软件。由于嵌入式设备的体积、性能、存储空间等因素的局限性，要求应用程序的代码精简、紧凑、可靠。

1.2.4.2 无线通信技术

移动设备都是通过无线通信网络进行通信的，无线通信技术为移动设备发挥其独特的移动性提供了技术基础。

对于移动GIS来说，无线通信是移动GIS的客户端与服务器端进行连接、数据交互的桥梁，包括终端请求的发送，以及服务器端响应处理后数据、信息的下发和传递。

目前在无线通信中使用较多的是蜂窝移动通信及无线局域网通信。

（1）蜂窝移动通信。采用蜂窝无线组网方式，在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来。采用GSM、UMTS、CDMA等技术，蜂窝移动通信系统经历了几代的发展，提供2G、2.5G、3G、4G、5G网络，正在朝着高速、大容量、大覆盖率的方向发展。

（2）无线局域网通信。无线局域网（Wireless Local Area Networks，WLAN）是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，通过电磁波在空中进行通信连接，常用于家庭、企业、商场中，我们常用的Wi-Fi就是无线局域网的一种。

无论是蜂窝移动通信还是无线局域网通信，相关技术都在高速发展，为大数据量的空间数据高速传输创造了条件。

1.2.4.3 移动数据库技术

移动数据库是分布式数据库的延伸和扩展，包括固定主机、移动支持站点、移动主机三种类型的节点，组成在物理上分布，但是在逻辑上集中的大型数据库。固定主机是通俗意义上的计算机，作为服务器存储、管理本地数据库。移动主机就是移动客户端。移动支持站点通过无线通信网络与其他两端进行连接、通信。

目前的空间数据正朝着大数据、海量的方向发展，可将大量的数据存储在不同的计算机中，通过分布式计算技术，请求处理后将结果发送给移动终端。这种模式对于存储能力、计算能力都不强的移动设备来说，大大扩展了移动应用的功能。

1.2.4.4 移动计算技术

移动计算技术也是移动GIS的关键技术之一，它使计算机或其他信息智能终端设备在无线环境下实现数据传输及资源共享，能够将有用、准确、及时的信息提供给任何时间、任何地点的任何用户。

移动GIS具有较强的实时性、位置变化性，移动计算技术的优势完全满足这种条件，能够利用分布式的移动终端通过无线通信网络连接，进行数据访问和事务处理。

1.2.4.5 移动定位技术

移动GIS的作用，简单地说就是为用户提供基于位置的服务（Location Based Service，LBS），要实现此功能，首先需要获取用户的位置信息，那么移动定位就是必不可少的技术了。

定位技术分为两种：一种是基于北斗系统和GPS的定位，利用移动设备中的定位模块接收卫星信号，从而计算出设备位置；另一种是基于无线通信网络的定位，一般是利用设备与移动通信的基站之间的位置关系确定位置的。

1.2.5 移动GIS的功能与应用领域

1.2.5.1 移动GIS的功能

移动GIS的功能如下。

（1）卫星定位导航功能。借助移动终端设备所具有的定位模块，形成了移动GIS的卫星定位导航功能，并且其应用非常广泛。

（2）移动数据采集功能。对于一些偏远地区或特殊业务模式的数据采集，使用移动GIS可以采集丰富的业务数据，如图片、录音、视频等信息。也可以借助移动设备的多种传感器获取额外信息，达到较好的信息采集效果。目前，移动定位采集模式在野外地区非常流行。

（3）移动GIS办公功能。虽然移动GIS在存储能力、计算能力等方面无法和个人计算机相匹敌，但是它仍然具有移动GIS办公的功能，可以将部分由服务器执行的任务移植到移动GIS中，如数据加载与展示、数据编辑、空间查询与分析等常用功能，大大简化了与服务器之间的复杂请求交互过程，也提高了移动GIS的处理能力。

（4）数据传输功能。数据的传输分上传和下载两个过程。对于移动终端采集的数据，可以上传到空间数据服务器中，待服务器将其处理成移动终端需要的类型，再发送到移动终端，实现客户端—服务器端数据的互联互通。

1.2.5.2 移动GIS的应用领域

由于移动GIS结合了移动终端的相关技术，所以在传统GIS的基础上具有更加广泛的应用领域，具体如下。

（1）测绘领域：如野外数据采集、地质调查、土地调查等。

（2）行业应用：如移动执法、林业调查、公安警务、智能巡检、风资源、电力应急等。

（3）大众应用：如智能交通、智能停车、景区旅游、掌上校园等。