浅议面向物联网应用的位置信息展现技术

+ 上海迅图数码科技有限公司 阎晨

1.管理软件的发展

当前是企业和社会管理软件发展的分水岭。随着移动宽带网络普及、移动智能终端普及、智能传感设备普及， 管理软件正由局部时空管理软件（Inside Office）向全时空管理软件（Outside Office）转变。其中的几个重要的转变：一是应用范围正从目前管理人员只在办公室里在桌面系统上应用办公室内软件演进到支持大量的外业现场工作的移动操作系统应用即户外移动办公软件；二是以往的外部信息采集由主观判断、人工采集、手工录入为主演进到以大量传感器精准采集实时传输录入的物联网应用方式为主，扭转了多年外业工作及数据采集可信度低、难以验证的问题；三是过去的局部时空管理软件比较局限在管理逻辑的信息流程上，也就是说记录和分析的信息要素从以往主要是事件、过程、结果，向时间、地点、人物、事件、过程、结果全要素系统过度。

全时空管理软件的发展方向就是对于需要分析和控制的人、物的系统信息采集的全面、准确、及时、有效，如时间、地点、人物、状态的实时识别提取。在精准采集的同时，要能实现系统实时的同步处理和展现，即信息数据处理更新后，在办公室的桌面系统和在外场的移动桌面能够展现同样的图形和数据，即为所有办公人员提供相同的图形化公共工作语境，方便于工作的交流和决策。实现工作应用中的岗位联络、信息共享、辅助分析、辅助决策，实现对工作的有效和实用的支持。有了信息的及时有效的图形化展现，计算机系统才能有效的提供决策辅助和流程管理，管理软件才能进入管理工作的闭环。这是应用实用化的必然过程，信息技术才能获得更广泛应用，长足的发展。

2.地理信息系统的发展

正因为未来管理软件的实用化、实时化、移动化和全员化的要求，使得数据展现技术面临更大的挑战。数据展现技术的目标是将机器处理的数据结果用人类可以理解的图形化方式描绘展现的技术，未来能利用计算机展现全时空的可视化虚拟现实环境，自然最离不开的就是地理信息系统（GIS），现在主流GIS/图形系统是诞生于上世纪7、80年代欧美国家开发的产品，包括ARCGIS、MapInfo、AUTOCAD等。人们使用GIS系统主要是以制图测绘和数据处理为最初的应用目的，地物建模和分析算法为主要的研究方向，所以并不关心GIS的应用速度和效率，我们可以把这一时期的GIS称为“测绘型GIS系统”。

后来随着互联网网络的发展，越来越多的人们需要在自己的工作和生活中使用、查询、标绘地图，感觉专业的测绘型GIS系统无法满足需求，用户越来越明确需要紧密围绕自身业务需求的“应用型GIS系统”，满足数据应用、发布、管理及交互的需求。在2003年google应势推出的google map平台将人们和电子地图的应用一下拉近了许多，近几年如火如荼的有趣和实用的公众地图应用在google map及相仿的地图平台上得以蓬勃发展。这种产品我们称之为“公众应用型GIS系统”。

但是除了互联网个人用户外，还有大量的企业和行业的应用即物联网应用和行为分析应用，它们的规模、效率、和功能的要求是 “公众应用型GIS系统”无法满足的，比如大型分布式呼叫中心、行业及社会应急调度系统、社会化物流服务体系管理等等，就需要“专业应用型GIS系统”来提供支持。

在互联网环境下，低成本的超高速海量地理数据应用发布能力，这是“专业应用型GIS系统”平台最重要的特征。而随着物联网的发展GIS系统已经不再只是地理信息展现这么简单的要求，它需要将地理信息、设备设施信息、设备运行信息、设施档案信息等信息能综合的进行信息发布、展现、同步，才能有效的支持物联网行为分析的工作。比如我们在物联网应用中逐步遇到的百万级别车辆、设备的实时位置、状态变化信息的及时体现和交互能力；电信级物联网应用平台上多达数万管理应用人员同时进行浏览、查询、分析、应用所需要的承载能力；应急调度指挥时需要的高效的分析、处理、操作、协同的工作能力等。即管理软件的发展将开始实现工业实时软件和流程化管理软件的融合。

3. 互联网位置服务中的图形展现技术

从理论上说互联网地图发布方式只有两种，一种是图片方式，一种是矢量方式。由服务端和客户端存储、发布、展现使用不同的图形技术匹配，得到在互联网环境下只有三种方式发布图形的组合。但每种技术都有不同的优点和缺点，了解不同技术的特点，可以在应用中其实可以使用不同的技术组合满足不同的应用。

瓦片技术是将矢量格式地图数据预先生成按不同比例尺寸切割好的地图图片（JPG、PNG等），通过客户端浏览器脚本直接调用下载图片，并在浏览器中拼接显示的技术。可通过下载新的图片实现放大、缩小、移动功能（如google map）。优点是客户端不需要安装任何插件就能浏览地图及相关数据，以适应多种浏览器的应用，地图可以处理的比较美观，即在每个大小比例下地图消隐显示可以预先人工调整最佳状态。但缺点是地图生成图片后数据量过大（基本上比矢量数据大数千倍），动态变化的数据点需要脚本驱动添加修改，效率很低；不含有ID及元素信息，不具有专题图层概念，应用中实现的功能比较简单，需要和服务器交互大量信息降低效率。瓦片地图预生成耗时很长，不能实现地理地图的及时修改和变化。所以只适合互联网普通用户的简单查询应用。

4.1图形预生成技术（瓦片技术）

图片动态生成技术是服务器端将矢量格式地图数据按照客户端应用的需求实时生成不同尺寸格式的单张地图图片（JPG、PNG等），直接下发到客户端显示，要实现放大、缩小、移动需要重新申请重新生成图片下发。客户端不需要安装任何插件就能浏览地图及相关数据，以适应多种浏览器的应用。可以动态修改和变化数据及显示效果，表现形式灵活。但主要依赖于服务器的实时运算，服务器压力大。

矢量插件技术是服务器端保存矢量格式地图数据，客户端浏览器通过嵌入矢量地图引擎插件，下载地图矢量数据，解析显示并操作地图。矢量插件技术因为矢量数据量小，同样网络情况下载速度快于瓦片地图，放大、缩小不用下载新的地图数据，操作速度很快。矢量数据具有元素ID属性，可以实现复杂的应用功能。矢量地图方式可以方便的进行数据的修改和添加，修改的信息可以直接发布浏览。矢量地图方式可以接驳SCADA等实时控制系统，可在WEB端高速刷新显示控制系统传送来的动态监控数据。矢量地图方式具有图层概念，可以支持不同的人员可以按权限看不同的数据图层。而且只有矢量技术才能支持真实的3D应用显示，所以说在物联网应用时代矢量引擎的互联网显示是我们要重点关注和发展的技术和产品。

4.总结：

物联网环境下图形展现交互技术的要求和传统静态管理软件中的图形展现技术有着根本的不同。核心在于，物联网环境下我们对于图形显示不是展示简单的图形关系，而是展现物联网设备设施的环境、状态、关系、历史等动态信息。

所以高效率、高并发、高实时的图形展现和发布技术将是物联网应用必不可少的关键技术环节，即前面提到的“专业应用型GIS系统”为代表的将工业实时显示技术和以前静态信息显示技术有效结合的新型实时高速显示技术才能有效的支持物联网的大规模实用需求,形成面向工业、农业、服务、军事、社会管理的物联网显示控制一体化平台。这样我们就将传统地理信息系统的地型数据加关注对象的空间位置数据的集合应用扩展为地图、设备、状态、资料四合一的应用体系，引领地理信息产业真正进入大规模实用化的工业应用时代，成为物联网发展必不可少的核心技术环节和基础。