隨著嵌入式技術(shù)和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的高速發(fā)展,各種便攜式智能終端設(shè)備相繼涌現(xiàn),人們使用移動(dòng)設(shè)備通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)獲取信息正席卷全球。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前全球有近5500萬(wàn)以上的人是在辦公室外進(jìn)行著流動(dòng)性工作。傳統(tǒng)的地理信啟、系統(tǒng)(GIS)已無(wú)法適應(yīng)這種流動(dòng)性,人們對(duì)地理空間信息的4A服務(wù)的需求H益顯現(xiàn),迫切需要一種具有移動(dòng)性且能在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間、對(duì)任何人、對(duì)任何事都能利用的GIS,移動(dòng)GIS在這種趨勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生。移動(dòng)GIS是以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為支撐、以智能手機(jī)或平板電腦為終端、結(jié)合北斗、GPS或基站為定位手段的GIS系統(tǒng),被認(rèn)為是繼桌面GIS、WebGIS后又一新的技術(shù)熱點(diǎn),引起越來(lái)越多的研究者和GIS廠商的關(guān)注。
移動(dòng)GIS作為移動(dòng)空間信息服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施,其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。然而,當(dāng)前移動(dòng)GIS還面臨一些技術(shù)難題,包括空間數(shù)據(jù)量大、計(jì)算能力不足、網(wǎng)絡(luò)帶寬窄、可靠性差、軟硬件兼容性差等,導(dǎo)致移動(dòng)GIS項(xiàng)目實(shí)施面臨技術(shù)門(mén)檻高、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、實(shí)施成本高、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)大等問(wèn)題。該文以移動(dòng)GIS項(xiàng)目共性需求為導(dǎo)向,采用面向服務(wù)思想設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于“云+端”模式的移動(dòng)GIS快速開(kāi)發(fā)平臺(tái)。平臺(tái)具有跨平臺(tái)、高性能、可配置、易擴(kuò)展、支持多語(yǔ)言二次開(kāi)發(fā)等特點(diǎn),能幫助開(kāi)發(fā)者快速構(gòu)建業(yè)務(wù)敏捷的移動(dòng)GIS應(yīng)用系統(tǒng),具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1.平臺(tái)總體架構(gòu)
經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,GIS己從單機(jī)工具型軟件系統(tǒng)逐步走向了分布式、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用軟件平臺(tái),從獨(dú)立GIS系統(tǒng)逐步過(guò)渡到具有高度資源整合能力和對(duì)外服務(wù)能力的服務(wù)式GIS。服務(wù)式GIS是一種面向服務(wù)軟件工程方法的GIS技術(shù)體系,它支持按照一定規(guī)范把GIS的全部功能以服務(wù)的方式發(fā)布出來(lái),可以跨平臺(tái)、跨網(wǎng)絡(luò)、跨語(yǔ)言地被多種客戶(hù)端調(diào)用,同時(shí)能聚合來(lái)自其他服務(wù)器發(fā)布的GIS服務(wù)。服務(wù)式GIS可以更全面地支持SOA,通過(guò)對(duì)多種SOA實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)與空間信息服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的支持,可以使用于各種SOA架構(gòu)體系中,與其它IT業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)縫的異構(gòu)集成,從而可以更容易地讓?xiě)?yīng)用開(kāi)發(fā)者構(gòu)建業(yè)務(wù)敏捷應(yīng)用系統(tǒng)”。該文以面向服務(wù)的思想,分析設(shè)計(jì)了基于SOA架構(gòu)的移動(dòng)GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái),提出“云+端”的移動(dòng)GIS開(kāi)發(fā)模式,由應(yīng)用層、服務(wù)層、支撐層、核心層組成,其總體架構(gòu)如圖l所示。
圖1 平臺(tái)總體架構(gòu)
其中,應(yīng)用層是以移動(dòng)GIS為工具的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備巡檢、移動(dòng)執(zhí)法等各類(lèi)應(yīng)用系統(tǒng),包括移動(dòng)作業(yè)系統(tǒng)、在線(xiàn)監(jiān)控、基于WebGIS的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、指揮決策系統(tǒng)等,這些運(yùn)行環(huán)境不同、架構(gòu)各異的應(yīng)用系統(tǒng),通過(guò)調(diào)用、聚合平臺(tái)發(fā)布的服務(wù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和互操作;服務(wù)層由一系列遵循一定規(guī)范的應(yīng)用接口組成,是平臺(tái)暴露給應(yīng)用層進(jìn)行集成、擴(kuò)展的應(yīng)用程序接口;支撐層是平臺(tái)的核心,采用B/S和C/S相結(jié)合的混合架構(gòu),對(duì)應(yīng)用層各類(lèi)系統(tǒng)起著數(shù)據(jù)管理、配置等支撐作用。
2.平臺(tái)主要功能模塊
2.1 GlS核心庫(kù)
核心層由HiMaP SDK和HiWebGIS引擎組成,前者主要面向桌面端、服務(wù)器端和嵌入式設(shè)備的輕量級(jí)GIS應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)與部署,而后者是面向WebGIS應(yīng)用系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)組件。HiMap SDK采用標(biāo)準(zhǔn)c++開(kāi)發(fā)從底層構(gòu)建實(shí)現(xiàn),支持跨平臺(tái)(WindOWS Mobile、And roid、iOS、Win 32等)、多語(yǔ)言(C#、JAVA、ObjectC)、多并發(fā)、高性能的GIS應(yīng)用程序二次開(kāi)發(fā)。HiMaP SDK引入了硬件抽象層的概念,提出分層開(kāi)發(fā)模型OS-GAL-IAL,如圖2所示。
圖2 OS—GAL-IAL開(kāi)發(fā)模型
在OS-GAI-IAL模型中,與圖形界面無(wú)關(guān)的算法、模型,采用標(biāo)準(zhǔn)C++在內(nèi)核中統(tǒng)一實(shí)現(xiàn),而對(duì)一些與操作系統(tǒng)有關(guān)的底層接口(如Cash內(nèi)存、文件、Debug、FrameBuffer、Thread、Timer等)、人機(jī)界面、圖形繪制等功能,在內(nèi)核中進(jìn)行統(tǒng)一定義與封裝,在具體的語(yǔ)言開(kāi)發(fā)包中實(shí)現(xiàn)。這種分層設(shè)汁既能充分發(fā)揮C++計(jì)算性能的優(yōu)越,又能最大程度利用操作系統(tǒng)提供的接口,保證了最佳計(jì)算性能和顯示效果,并有效地屏蔽了因嵌入式硬件環(huán)境和操作系統(tǒng)的改變而導(dǎo)致的平臺(tái)移植性的問(wèn)題。HiWebGIS引擎內(nèi)核采用Flex技術(shù)實(shí)現(xiàn),在Flex IDE中采用MXML語(yǔ)言設(shè)計(jì)組件、元素界面和布局,ActionScript語(yǔ)言負(fù)責(zé)引擎內(nèi)部業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)。HiWebGIS實(shí)現(xiàn)前端地圖顯示與控制、圖形繪制、消息廣播和事件交互處理等功能,支持主流的網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)(Google、百度、都市圈2.5D等)。為了讓普通程序員能便捷地調(diào)用HiWebGIS引擎,采用JavaScript對(duì)內(nèi)核進(jìn)行封裝,這樣在頁(yè)面中應(yīng)用簡(jiǎn)單的js代碼便可獲取內(nèi)核對(duì)象并調(diào)用各種接口。
2.2 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)
基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)對(duì)象數(shù)據(jù)的預(yù)處理是移動(dòng)GIS應(yīng)用項(xiàng)目中至關(guān)重要的一環(huán),由于這些數(shù)據(jù)通常是多源異構(gòu)的,在存儲(chǔ)方式、數(shù)據(jù)格式、空間參考等方面存在差異,需要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)變換、拓?fù)錂z查、符號(hào)設(shè)置、緩存制作、壓縮轉(zhuǎn)存等數(shù)據(jù)預(yù)處理工作。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)綜合考慮桌面系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)在數(shù)據(jù)精度、顯示分辨率、尋址計(jì)算等方面的差異,進(jìn)行全局的優(yōu)化設(shè)計(jì),提供了豐富實(shí)用的功能插件。如:地圖緩存制作插件可同時(shí)制作多種分辨率的地圖瓦片,并提供松散、緊湊兩種存儲(chǔ)格式,確保數(shù)據(jù)能在桌面端、Web端和移動(dòng)端均能逼真、流暢地展示。
2.3 通信傳輸系統(tǒng)
通信傳輸系統(tǒng)是承接移動(dòng)GIS和服務(wù)器的關(guān)鍵部分,其傳輸效率和系統(tǒng)的安全性、健壯性通常決定著一個(gè)移動(dòng)GIS項(xiàng)目能否成功實(shí)施。用戶(hù)在戶(hù)外開(kāi)始作業(yè)前,移動(dòng)GIS通過(guò)套接字(Socket)連接到通信服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行合法性驗(yàn)證,作業(yè)完成后,現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)和軌跡數(shù)據(jù)通過(guò)通信服務(wù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)地保存到服務(wù)器。當(dāng)監(jiān)控中心需要對(duì)戶(hù)外用戶(hù)進(jìn)行指揮調(diào)度、多方協(xié)助時(shí),可通過(guò)通信服務(wù)系統(tǒng)將指令推送給現(xiàn)場(chǎng)終端用戶(hù)。為了達(dá)到最佳系統(tǒng)性能,本文采用完成端口(I/O Completion Ports,IOCP)管理套接字,IOCP充分利用內(nèi)核對(duì)象的調(diào)度,只使用少量的幾個(gè)線(xiàn)程來(lái)處理和客戶(hù)端的所有通信,消除了無(wú)謂的線(xiàn)程上下文切換,從而最大限度的提高了網(wǎng)絡(luò)通信的性能。
2.4 運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)
運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)為應(yīng)用層各類(lèi)應(yīng)用系統(tǒng)提供底層支撐,包括GIS數(shù)據(jù)配置、權(quán)限配置兩大部分。其中,WebGIS數(shù)據(jù)配置實(shí)現(xiàn)對(duì)GIS數(shù)據(jù)的組織、顯示、查詢(xún)、事件、字段等信息、的設(shè)置,這些配置項(xiàng)在WebGIS服務(wù)契約一一對(duì)應(yīng),前端對(duì)服務(wù)調(diào)用結(jié)果依次按契約進(jìn)行取值,并在前端UI組件中展示。如:可配置當(dāng)用戶(hù)在WebGIS上點(diǎn)擊某個(gè)要素時(shí),是否彈出一個(gè)對(duì)話(huà)框,以及配置如何在對(duì)話(huà)框展示要素信息;配置前端參數(shù)取值字段,可在Web端方便地檢索出各要素的字段值,從而可輕松地實(shí)現(xiàn)各種擴(kuò)展應(yīng)用。
權(quán)限配置采用RABC模型,即通過(guò)用戶(hù)、角色、權(quán)限二者之間建立的一對(duì)多、多對(duì)多的關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)權(quán)限控制,包括功能權(quán)限和數(shù)據(jù)權(quán)限的配置。其中,對(duì)數(shù)據(jù)權(quán)限(CRUD、統(tǒng)計(jì)、導(dǎo)出等)實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化控制,包括對(duì)字段、記錄的過(guò)濾控制等,能滿(mǎn)足實(shí)際項(xiàng)目中的絕大多數(shù)應(yīng)用需求。
巡查臺(tái)賬(表PATROL_LOG)的編輯過(guò)濾條件為:SELECT*FROM PATROL LOG WHERE片區(qū)編號(hào)=SYS_OM_POSITIONII),其中,片區(qū)編號(hào)為巡查臺(tái)賬表的一個(gè)字段,SYS_OM_POSITl0NID是運(yùn)行時(shí)的一個(gè)上下文變量,在用戶(hù)登錄時(shí)賦值。開(kāi)發(fā)者通過(guò)界面配置,“零編碼”便實(shí)現(xiàn)了“用戶(hù)僅能編輯本部門(mén)的數(shù)據(jù)”這一業(yè)務(wù)需求。
2.5 服務(wù)管理系統(tǒng)
服務(wù)管理系統(tǒng)是平臺(tái)各種服務(wù)運(yùn)行的宿主環(huán)境,與IIS托管、Windows Services宿主不同,自托管宿主具有便于管控等優(yōu)勢(shì),能方便地啟動(dòng)、停止、重啟服務(wù),可有效地對(duì)服務(wù)消費(fèi)者進(jìn)行過(guò)濾、監(jiān)控、報(bào)警等,同時(shí)能有效聚合外部服務(wù),更適合于平臺(tái)級(jí)的應(yīng)用項(xiàng)目。
2.6 WebGIS展示組件
WebGIS是各類(lèi)業(yè)務(wù)對(duì)象時(shí)空信息、的綜合展示窗口,是Web端、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的重要組件,是核心層HiWebGIS引擎二次開(kāi)發(fā)的綜合示例。WebGIS組件中的所有展示方式、事件和行為(如圖層組織、符號(hào)樣式、查詢(xún)范圍、空間分析、搜索結(jié)果、消息處理、事件響應(yīng)等等),均源自運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)對(duì)WebGIS的配置結(jié)果,它們之間通過(guò)GIS服務(wù)契約和前端框架引擎實(shí)現(xiàn)“所配即所得”的快速定制效果。WebGIS展示組件內(nèi)置了豐富的功能模塊,包括圖層控制、鷹眼、圖文互查、空間查詢(xún)、圖形編輯、專(zhuān)題地圖、GPS軌跡、地圖打印等模塊,程序員只須在頁(yè)面中通過(guò)為地圖對(duì)象添加工具組件的方式完成這些配置。
2.7 代碼生成工具
為進(jìn)一步提升移動(dòng)GIS項(xiàng)目的”發(fā)效率,降低本平臺(tái)框架使用的復(fù)雜度,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于微軟T4模版引擎的代碼自動(dòng)生成工具。程序員通過(guò)簡(jiǎn)單向?qū)В隳茏詣?dòng)生成對(duì)庫(kù)表數(shù)據(jù)增、刪、改、查等功能多層結(jié)構(gòu)(UI、BLL、DAO、SqlMaP)、標(biāo)準(zhǔn)化、高質(zhì)量的源代碼,并有效地解決了多表關(guān)聯(lián)等難題。
3.結(jié)語(yǔ)
該文以解決移動(dòng)GIS項(xiàng)目實(shí)施中所面臨問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn),根據(jù)移動(dòng)GIS類(lèi)型項(xiàng)目的共性需求,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于“云+端”模式的敏捷開(kāi)發(fā)平臺(tái)。目前已成功應(yīng)用到國(guó)土違法用地巡查執(zhí)法、安監(jiān)執(zhí)法、道路養(yǎng)護(hù)與路政稽查、輸配電設(shè)備巡檢、市政管網(wǎng)巡查、土壤重金屬污染防治普查和農(nóng)村土地確權(quán)登記等領(lǐng)域的多個(gè)項(xiàng)目中。實(shí)踐證明該平臺(tái)具有多語(yǔ)言、跨平臺(tái)、可配置、易擴(kuò)展等特點(diǎn),能有效提高開(kāi)發(fā)效率,縮減軟件開(kāi)發(fā)周期,降低項(xiàng)目實(shí)施風(fēng)險(xiǎn),受到開(kāi)發(fā)商和最終用戶(hù)的一致好評(píng)。
核心關(guān)注:拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用,蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想,集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念,功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理,全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域,是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴(lài)品牌。
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本文標(biāo)題:基于SOA架構(gòu)的移動(dòng)GIS快速開(kāi)發(fā)平臺(tái)
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