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森林资源管理位置服务(LBS)关键技术研究

王元胜  
【摘要】: 在计算机网络环境下,将GPS与无线电台结合,构建专门的软硬件集成平台,为行业应用部门提供专有的位置服务,可以发挥高效的空间信息服务功能。本论文面向森林资源行业对实时空间信息服务的迫切需求,重点分析了林业行业中涉及到的位置服务和技术难题,攻克了其中的关键技术问题,并运用3S集成技术,分布式计算技术,结合信息技术和网络通讯技术研究建立了森林资源管理位置服务(LBS)平台原型,在定位精度和数据实时采集等方面,满足了研究区主要业务需求,取得了良好的应用效果。 论文主要研究了以下几方面内容,并取得了相关成果: 1、运用系统分析方法,研究提出了构建森林资源管理LBS平台的技术框架: 森林资源管理中有许多业务涉及到空间定位服务,其中森林防火和病虫害监测等业务提出了实时空间信息服务技术需求,但难以承受电信或其它移动通信部门高额的LBS增值服务费用。本文分析利用行业基础技术条件,提出了以分布式计算为核心,以超短波无线电台为载体,构建林业位置服务平台的技术框架,在研究区初步建立起零成本运行的位置服务平台和原型系统,较好地解决了上述问题。 2、运用GIS与MIS学科交叉技术,研究森林资源管理LBS空间数据描述规范及自动建模技术: LBS应用将MIS作为外围应用环境对外提供服务,传统的MIS建模工具可以很方便地建立关系数据模型,但无法建立空间数据模型。本文针对森林资源管理位置服务涉及到的空间数据,提出相应的元数据描述参考,并针对其种大部分专题的空间数据,研究开发了专用的建模工具,根据元数据描述,自动建立相应的空间数据模型,为林业LBS平台原型的构建和运行,系统的移植和数据采集交换等提供了通用的数据描述与模型建立工具。 3、运用系统分析、对比分析和理论实践相结合的方法,研究了森林资源管理LBS的集成技术: 软硬件资源的高效调度与计算,成为制约LBS平台能否构建成功的关键问题。本文提出以Corba/CCM规范为主的分布式计算技术集成方案,研发了林业行业专用的位置服务中间件和相关构件,在分布计算环境中,提供细粒度级构件集成模式,使系统具有良好的资源调度特性,在底层无缝集成林业行业现有的通信和定位设备,融合终端通信协议与计算机IP通信协议,瞬间完成空间数据的采集、加工、存储与分发,初步为实时/准实时LBS平台或系统构建奠定了基础。 4、运用多层模型,研究林业位置服务系统的构建技术: 提出了位置服务原型系统的结构及其软件组织结构,以研究区LBS系统构建为例,研究了位置服务系统构建的流程,关键技术的应用方案,以及主要LBS功能的设计与实现模式。 运用关键技术研究成果,成功地指导了研究区森林资源管理LBS平台和原型系统的构建工作,并在森林防火、古树定位以及病虫害监测等业务中得到应用。实践表明,林业LBS原型系统及平台运行性能稳定,效果良好,在定位精度、响应速度和数据采集更新效率等方面取得了预期效果。 本文在以下几个方面具有创新性: 1、运用集群同步机制和分布式计算的软件组织结构,研发本行业专有的服务构件,提出了可持续可伸缩的集成技术体系,克服传统信息网络模式下硬件资源利用效率低,服务力度弱,数据吞吐量低等缺陷; 2、提出LBS元数据描述参考,研发专有的空间数据建模与更新工具,在分布式环境下运行,建立了高效的资源管理与更新模式,提供Web环境下数据在线更新功能,克服传统WebGIS仅限于数据发布浏览等功能缺陷; 3、在操作系统之下应用程序之上,客户与服务器的夹层研发部署行业应用中间件和相关构件,提供细粒度集成模式,克服了传统GIS软件间兼容性差的集成缺陷; 4、将GPS与无线电台相结合,构建了零成本运行的LBS平台原型。


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