聂小波，李 兵，王雪艳，沈凤娇

（1.湖北省基础地理信息中心，湖北 武汉 430071）

1 建设背景及目标

随着无线通信技术和智能移动终端的广泛应用，基于位置的服务(LBS)得到飞速发展与普及。将电子地图、用户位置以及用户关注的信息3者结合，强化信息化管理能力，为用户的日常出行和安全保障提供全新体验，集定位、导航、跟踪、识别、协助、查询、发布为一体的LBS将成为推动移动互联网发展的一个重要方向[1]。

2011年，湖北省基础地理中心初步实施了基于GPS的道路更新关键技术研究项目，初步解决了GPS坐标的实时接收、解析、地图可视化等相关技术难点；2012年，在此基础上开展了基于GPS的定位服务系统关键技术研究及系统研发工作。本系统综合运用GPS技术、移动通信技术、互联网技术、数据库技术等，结合地理信息服务技术，以天地图·国家及天地图·湖北公众版电子地图为基础，集成人员、移动终端设备等专题信息，构建GPS定位平台，实现地理信息数据的共建共享、人员信息的综合分析和集成服务。

2 需求分析

1）用户分类。用户分为2类：一类是普通用户，一般为移动终端的使用人员(即被定位人员)，可以登录系统，进行历史轨迹查询、速度坐标信息报表导出等操作；另一类是管理员用户，可以对被定位人员进行管理，和被定位人员实时通话，收取各种报警信息。

2）数据需求。主要包括矢量电子地图数据及地名数据。前者来源于数字湖北地理信息公共服务平台及天地图·国家地理信息公共服务平台；后者主要来源于天地图·湖北，坐标系统为2000国家大地坐标系。

3）功能需求。主要包括定位中心、通信中心、报警中心、报表中心、管理中心、支付中心等6大功能中心，具体如图1所示。

图1 吉思定位服务系统功能构成图

4）性能需求。具有较好的数据管理和实时处理能力，功能划分清晰，可操作性强，查询速度快，能够在电子地图上平滑漫游、快速跳转。

3 技术路线

3.1 关键技术

1）LAMP部署方案。LAMP具有轻量开发、资源丰富、跨平台、高性能、低价格的优势。在本项目中，基于LAMP方案对项目进行架构设计，使系统具有成本低廉、部署灵活、快速开发、安全稳定等特点。

2）WebGIS平台。Web技术使用户可以访问世界各地的GIS服务器，可以传输并显示以图形、图像方式表现的地理空间数据，充分利用网络资源，完成对空间数据的查询和分析等功能。

3）嵌入式技术。嵌入式系统以计算机技术为基础，面向用户、面向产品、面向应用，集中实现一项或几项功能，是物联网的重要技术组成之一。本系统中，iPhone、Android手机及GPS追踪器均使用了嵌入式技术。

4）分布式空间数据管理技术。分布式空间数据管理是构成移动GIS体系结构的关键技术之一，将物理上分散的空间数据库服务器资源虚拟化，逻辑上集中提供服务，以满足不同位置的用户访问的不同需求。

5）空间定位技术。目前LBS的定位技术主要分为基于通信网络的定位、基于移动终端的定位和混合模式定位。本项目采用混合定位技术，能最大限度地获取被定位人员的空间地理位置。

3.2 总体架构

吉思定位服务系统采用面向服务架构（SOA）的方法。考虑系统的可扩展性和兼容性，采用5层架构设计实现，见图2。

图2 吉思定位服务系统总体架构图

3.3 运行环境

服务器端采用Linux Centos 5.0以上或RHEL 5.0以上操作系统；PC系统客户端支持Windows XP 或更高版本操作系统；浏览器支持IE6.0或更高版本、FireFox 23.0.1或更高版本。手机端支持iOS 5.1.1、Android2.3.1以上版本。GPS终端使用MT90及更高版本。采用B/S应用方式对系统进行架构设计，网络运行环境为因特网。

3.4 功能设计

吉思定位服务系统功能实现划分为10大功能模块：

1）地图浏览模块。提供地图的放大、缩小、漫游、全图以及鹰眼操作等功能，支持对地图兴趣点的管理功能，包括兴趣点标注、修改、删除、快速定位等操作。

2）信息查询模块。可以对被定位人员进行模糊检索；可以对地名进行搜索，并在地图上进行定位；支持通过在地图上点击相关人员图标的方式进行详细信息查询和显示。

3）定位监控模块。该功能支持GPS终端设备及带GPS定位功能的手机，定位模式采用GPS+GSM基站双模定位。能够在地图上实时显示人员位置及其他详细信息。通过选择时间，还可以在地图上显示人员在过去某个时间的空间地理位置。

4）轨迹回放模块。通过输入开始和结束时间，可以在地图上显示某个被定位人员的历史轨迹，进行动态回放，并可导出轨迹为外部txt文件。

5）电子围栏模块。可以在地图上绘制、删除、修改电子围栏，可以修改电子围栏名称等信息；可以设置一个或多个人员在某个时间段应用的电子围栏，包括禁出规则、禁入规则、开始日期、结束日期、星期、开始时间、结束时间等；可以设置电子围栏缓冲距离；可以对不同人员应用的电子围栏进行增加、删除、修改等。当人员进入或走出电子围栏时，GPS终端（包括带GPS定位功能的手机）自动向监控中心报警。

6）短信发送模块。支持在监控平台下发短信给终端设备。

7）报警中心模块。支持电子围栏报警、SOS紧急报警、GPS盲区报警、低电报警等多种方式的警报。警报发生时，可直接定位到地图，并显示报警人员状态信息，包括人员名称、报警类型、时间、地点、经纬度、速度等。

8）报表中心模块。可以显示各类信息的报表，如警报信息报表、速度信息报表、历史轨迹坐标信息报表等，各种报表信息均可导出为外部通用文本文件。

9）管理中心模块。提供登录验证功能，支持账号信息修改、被定位人员增加、删除、在离线状态设置、日志查询、导出等通用管理功能。

10）支付中心模块。支持用户在线购买本系统提供的定位服务。

3.5 数据库设计

1）逻辑结构。综合信息数据库包括人员信息表、设备信息表、事件表、最后时间信息表、围栏设置规则表、围栏规则设备对应表、告警表、日志表、服务帐号表、用户购买记录表等。整个数据库逻辑体系如图3所示。

2）物理结构。通过天地图·国家及天地图·湖北节点，在线实时调用瓦片及地名数据；其他业务信息数据以记录集的形式存放于数据库服务器Mysql数据库中。

4 建设成果

图3 数据库逻辑结构图

1）监控中心子系统主要包括地图浏览、定位中心、轨迹回放、电子围栏设置、通信中心、报警中心和管理中心等功能模块，其中轨迹回放功能的界面如图4。

图4 轨迹回放

2）在线支付子系统支持在线购买定位服务，方便开展B2C业务，支付方式包括网银、神州行、支付宝等。

3）iOS手机客户端系统支持iOS 4.0以上版本，适用于iPhone手机，主要功能为地图定位及坐标上传，系统主界面如图5所示。Android手机客户端系统支持2.3.X、4.0.X 以上版本的Android手机，主要功能为地图定位及坐标上传，系统主界面如图6。

图5 iOS手机客户端系统

图6 Android手机客户端系统

[1]周傲英,杨彬,金澈清,等.基于位置的服务：架构与进展[J].计算机学报.2011(7):1 155-1 171

[2]徐爱俊,李清泉.WebGIS理论与实现方法浅析[J].城市勘测,2003(4):8-12

[3]庄逸众.基于LBS移动服务框架设计与实现[D].北京:北京邮电大学,2013

[4]赵志弘,李志林,余萌.涉及位置的信息服务:关键趋势和商务模式[J].地理信息世界,2003,1(3):15-23

[5]龚健雅,杜道生,李清泉,等.当代地理信息技术[M].北京:科学出版社,2004

[6]金嘉.智能手机中社交型LBS的用户体验设计研究[D].上海:上海交通大学,2011

[7]盛喜玉.基于LBS的移动地理信息服务平台的研究与应用[D].青岛:中国海洋大学,2012