CN101051076B

CN101051076B - 移动式空间数据采集、处理及发布方法

Info

Publication number: CN101051076B
Application number: CN2006100254060A
Authority: CN
Inventors: 童小华; 胡广杰; 田根; 唐德昌; 蔡杰
Original assignee: AFFORESTATION ADMINISTRATION ZHABEI DISTRICT SHANGHAI; Tongji University
Current assignee: AFFORESTATION ADMINISTRATION ZHABEI DISTRICT SHANGHAI; Tongji University
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2026-04-03
Also published as: CN101051076A

Abstract

本发明涉及一种移动式空间数据采集、处理及发布方法，该方法采用桌面Windows操作系统及其提供的开发环境、移动设备内置的嵌入式Windows CE操作系统及其提供的内嵌式开发环境，包括数据采集层、数据集成层、数据服务层，所述的数据采集层采集到的数据传输到数据集成层进行处理，然后通过无线传输将处理的结果传输给数据服务层进行发布。与现有技术相比，本发明应用于绿化调查、更新与管理，不仅节省了内业处理的工作量，而且减少了重复劳动，大大提高了工作的效率，并节省了人力和物力。

Description

移动式空间数据采集、处理及发布方法

技术领域

本发明涉及移动空间信息通讯领域，特别是涉及一种移动式空间数据采集、处理及发布方法。

背景技术

GPS(Global Positioning System)-全球定位系统，主要是通过多个卫星来实现对移动终端的定位。移动终端接收到GPS信息，通过其本身或网络服务中心进行处理，从而确定移动终端所在的实际位置。自从美国前总统克林顿颁布法令2000年5月1日起停止S/A政策，对民用码不加干扰，使民用定位精度大大提高，同时这也加快和扩展了GPS在各行各业的应用。GPS技术的广泛应用与发展，出现了多种不同类型的GPS接收机。目前GPS接收机类型主要有二种：测量型、导航型。从测量方式上主要有单点定位、实时动态RTK、静态差分定位、信标差分定位等方式。从体积上从较大体积的测量型接收机到适合于掌上电脑的各种CF型GPS接收机，再到现在的与PDA集成的GPS接收机等等。GPS的发展为相关行业的应用提供了强有力的支持。在绿化调查与管理中，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点为绿化信息的采集提供了较为成熟的定位技术。

移动GIS：掌上电脑的移动性及便携性，为地理信息系统的发展带来了契机，通过掌上电脑，人们可以突破基于个人电脑的地理信息系统使用的限制，自由地使用获得个性化的地理信息。移动地理信息系统把地理信息作为载体，集成了社会、经济、文化等方面的信息，实现了信息的动态更新。移动GIS建立在嵌入和无线通讯基础之上，不仅仅指随物理载体移动的GIS系统，也不仅仅指可以提供移动目标信息，也不是常规GIS的精简以便于能够在小计算机上实现GIS操作，它是一个使用根本性不同的事例所构建的系统，与地理信息服务紧密联系在一起，是技术、信息、服务的集成。

GPS测量模式和精度

目前GPS测量的模式主要有单点定位、实时动态RTK、静态差分定位、信标差分定位等方式。目前单点的定位精度为15米左右，测量应用中主要采用差分模式。

1)GPS RTK模式

实时动态(RTK)定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS(RTDGPS)技术，它是GPS测量技术发展的一个新突破。实时动态定位(RTK)系统由基准站和流动站组成，建立无线数据通讯是实时动态测量的保证，其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。这样用户就可以实时监测待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，根据待测点的精度指标，确定观测时间，从而减少冗余观测，提高工作效率。特点：精度高：可达厘米级测量精度。效率高，每个放样点只需要停留1～2秒。但是费用较高。

2)差分GPS模式

包括后处理差分模式和实时差分模式。通过架设一个基准站和若干个流动采集站构成。每个基准站的作用范围为方圆200公里，流动站(GPS手持机)在每个基准站作用范围内的数量不受限制，可以根据采集的进度随时增加，最高可达到20厘米。GPS手持机沿着某个待测区域的边界点走一圈，则测量得到这些点的坐标，即可将边界点所围的面积计算出来。实时差分模式是在进行测量的同时，差分计算在移动站上实时进行，而后处理差分模式则是在外业测量结束时，在内业进行静态差分计算处理。特点：基准站架设点的精确位置信息需要已知；精度为亚米级，最高为20cm；成本相对较低。

3)基于信标台的差分GPS模式

利用GPS信标接收机实时接收测量区域附近的信标台广播的GPS差分信息，集成GPS功能的PDA通过蓝牙与信标机通讯，读取实时的GPS差分信息，对GPS定位结果进行差分。特点：不需要架设基准站，只需要一套设备(信标机、GPS接收机)就能进行较为精确的定位。定位精度为亚米级，最高为20cm，成本相对较低。目前闸北区展开了此种模式的试点与应用。

遥感(remote sensing)是60年代初由美国Pruitt提出的名称，1962年美国地理学会正式公开使用。1972年美国陆地卫星发射成功，MSS图像获得巨大效益，得到世界范围的认可和支持，使遥感成为一门高新技术并得以长足发展。遥感用于实时地或准实时地、快速地提供目标及其环境的语义或非语义信息，发现地球表面上的各种变化，及时地对GIS进行数据更新。遥感技术朝着多传感器、多遥感图像的空间分辨率、多光谱分辨率和多时间分辨率，以及对遥感图像自动判读的精确性、可靠性和定量量测的精度都在不断地提高，使之不仅用于观测和监测地面变化状况，而且将主要用于地表信息的采集和更新，成为地理空间基础框架建设中空间数据获取与更新的基本手段之一。遥感技术将进一步与GIS和GPS结合，广泛应用于数字城市建设、生态环境保护、自然灾害监测与预报以及资源调查与评估等领域。

地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)是一门集地球科学、空间科学、环境科学、地理信息学、自动制图技术等最新成就的新兴边缘学科。它以计算机为手段，用于采集，存储、管理、分析、描述和表达空间数据的信息系统。自从地理信息系统在20世纪60年代逐步形成以来，随着计算机技术、数据库技术、遥感技术、数字图形图像技术等相关技术的发展，地理信息系统已逐步在测绘、地质、遥感、矿山、环境、水利、农业、林业、土地管理、气象、海洋、城市规划、航空、区域可持续发展、军事、政府办公管理及决策中得到广泛应用。

“3S”集成是指将GPS、RS、GIS有机地集成在一起，通过与通信技术的集成，构成整体的、实时的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统。在这种集成中，GPS主要用于实时、快速地提供目标，包括各类传感器和运载平台(车、船、飞机、卫星等)的空间位置；RS用于实时地或准实时地、快速地提供目标及其环境的语义或非语义信息，发现地球表面上的各种变化，及时地对GIS进行数据更新；GIS则是对多种来源时空数据进行综合处理、集成管理、动态存取，作为新的集成系统的基础。

J2EE体系结构：J2EE(Java 2Platform Enterprise Edition)是SUN公司推出的一种基于Java技术的、适合于创建服务器端应用程序和服务的Java 2平台企业版。它提供了多层分布式的应用模型、组件复用、一致化的安全模型以及灵活的事务控制。在此基础上开发的系统具有较高的可用性、安全性、可扩展性和可移植性等优点。

在J2EE体系结构中，EJB组件技术是最重要的部分。SUN公司对EJB(Enterprise JavaBeans)的定义是：EJB是应用于开发和部署多层结构的、分布式的、面向对象的Java应用系统的、跨平台的构件体系结构。EJB组件技术是基于标准分布式对象技术、CORBA和RMI的服务器端Java组件。EJB组件被部署在EJB容器中，并且在服务器端运行，客户端应用通过远程方法调用(RMI)来调用它。EJB组件的出现，使分布式应用的开发变得简单，开发人员可以将更多的精力投入到具体业务逻辑的实现上而不必关心底层的实现机制。

为了对绿化数据进行更新与数字化，目前国内外主要采用如下三种方式：

1)传统的绿化调查方法：皮尺丈量，粗略估计，纸质图上描绘，纸质介质上记录属性(品种、规格等)，再进行数字化，输入计算机系统。这种方法最为原始，由于测量手段落后，调查时浪费了大量的人力和物力，同时调查的数据精度很低，而且调查的原始资料再进行数字化时，重复了劳动。这种方法的整个工作模式浪费太多的人力和物力，工作效率低。

2)外业数据采集，如通过全站仪或GPS单点定位进行位置测量，无图形界面，只形成数据文件，在纸质介质上记录属性；内业通过数据连接线连接全站仪或GPS，将位置数据文件传到计算机上，然后对位置数据文件进行处理形成图形文件，对纸质介质上记录的属性输入计算机系统。这种方法在测量方法和精度上有所进步，但不能实时的将测量结果以图形的方式显示出来，也不能实时地对数据进行处理，纵然外业进行了大量工作，但也不能减少内业的工作量，同时属性数据的输入也是重复劳动，整个工作模式的效率也较低。

3)外业采集，内业处理。数据的采集，通过笔记本电脑、掌上电脑等与测量工具(全站仪、GPS)连接，形成电子平板，进行位置测量，属性也是记录在纸质介质上。内业进行属性的输入与图形的整合。这种方法在工作模式上有所进步，但笔记本配置费用较贵、电池供电时间较短，对绿化调查实际使用上是一种限制，这种方式下即使使用供电时间较长的掌上电脑，由于属性数据是记录在纸质介质上，在室内进行内业处理与匹配时也重复了劳动，工作效率较低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种移动式空间数据采集、处理及发布方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：移动式空间数据采集、处理及发布方法，其特征在于，该方法采用桌面Windows操作系统及其提供的开发环境、移动设备内置的嵌入式Windows CE操作系统及其提供的内嵌式开发环境，包括数据采集层、数据集成层、数据服务层，所述的数据采集层采集到的数据传输到数据集成层进行处理，然后通过无线传输将处理的结果传输给数据服务层进行发布。

所述的数据采集层包括卫星定位(GPS)、遥感(RS)及移动设备的嵌入式地理信息系统(GIS)、移动设备、全站仪，所述层采用GPS、RS、GIS的集成，并通过移动设备与全站仪的集成进行辅助，利用已经由GPS RTK技术定位出来的测量点作为已知点，并在这些点上架设全站仪对由GPS技术不能定位的信息进行测量。

所述移动设备的嵌入式GIS包括GIS数据模型，该模型基于面向对象的方法，采用空间实体封装一地物基类，然后在地物类的基础上主要派生出点状地物类、线状地物类和面状地物类，且其它复杂地物类亦在这些类的基础上派生，同时，将对具有同一性质与用途的地物的管理封装为图层类；整个GIS内核由实体对象和图层对象构成；该实体对象对地理实体进行了封装，封装的数据包括图形和属性数据，图形数据分为点、线、面图形，其中线图形又包括多线图形，面图形又包括多面图形，图形数据不仅包括图形的坐标串数据，还包括图形的外界矩形、颜色、线型、填充等描述图形本身特征的数据；实体对象下面又派生出点、线、面对象，分别用来管理图形数据的点、线、面图形；所述的图层对象中封装了该图层中所有地理实体的属性字段的字段定义，包括字段名称、类型；所述的基于移动设备的嵌入式GIS数据模型中还增加了复合图层。

所述的GIS数据模型在逻辑上，是以图层为单位对空间对象进行操作的；首先，获得图层对象集合的大小，然后从中遍历，获得每一图层对象指针；其次，在每一图层中，分别获得点对象集合、线对象集合和面对象集合大小，对点对象的操作，即从点对象集合中遍历，获得每一点对象，对线、面对象的操作，即从线对象集合、面对象集合中遍历，获得每一线对象、面对象指针，并从每一线对象、面对象中获得点结构实体集合大小，从中遍历，获得每一线对象、面对象端点的坐标，达到对每一个空间对象的操作；同时图层对象保存了图形元素的公共信息，包括颜色、线型，图形元素重建时只要取所在图层的这些属性值即可。

所述的GIS数据模型在物理上，包括管理整个空间数据的主文件即GIS工程，该GIS工程包括整个GIS工程的配置、数据库连接信息、影像数据的文件路径等工程管理信息，也包括GIS空间数据；在面向地理实体的整体GIS数据组织模型中，图形和属性数据都存放到一个二进制文件中，空间数据按图层依次存放，每个地理实体构成一个相对独立的数据段，在该数据段里，先存放图形数据再存放格式化的属性数据，只需要存放一个文件即能将整个空间数据存储起来；系统也支持对属性的扩展，与图形数据所关联的属性数据可以存储到Pocket Access数据库中，其图形与属性数据通过唯一标识ID号连接，遥感影像数据采用Bmp位图文件管理；对属性数据操作时，利用唯一标识ID的连接对数据库进行访问；在工程文件中，空间数据的存储也是按照概念与逻辑一致的存储结构，在空间数据存储部分，按图层个数，将空间数据分成不同的数据段，每一层的空间数据放在同一个数据段内；在同一层空间数据段内，先存储图层对象的数据，图层对象包含了同一图层空间对象的公共信息，再按照空间对象的类型分成不同类型空间对象的数据段，属于同一类型的空间对象存储到同一数据段内。

所述的移动设备与全站仪的集成包括：Windows将串行口和其他通信设备如传真、Modem等统一视作文件，对串行口的打开、关闭、读写等操作与操作普通文件的API函数相同，并且采用多线程模式，主线程除完成串口通信资源的打开、参数配置以及关闭的工作外，还要完成串口数据实时接收线程的创建及关闭、多线程的协调、数据的中间处理与前端的人机交互等工作；串口数据实时接收线程主要完成对串口的监视、有数据到达时读取数据并发信息给主线程，主线程对接收的数据进行处理；利用函数GetSafeHwnd()获得窗口句柄，CreateThread()创建线程，CloseHandle()关闭线程；利用SuspendThread()、ResumeThread()、GetExitCodeThread()、ExitThread()挂起、继续、退出线程；线程间的通信可以通过全局变量、自定义消息、和事件对象三种方式实现；建立同步机制，使得在一个时候只能进行一种操作；在进行串口通信时采用了事件驱动方式。

所述的数据采集层的数据都存放到一个二进制文件中，包括(*.tgf)格式，所述的数据处理层包括台式机、桌面管理GIS，在该GIS和移动设备GIS中建立文件数据存取协议，以相同的数据存储结构，以相同的存取类型进行数据的存储和读取，两个软件以数据存取协议为纽带，进行数据的共享；所述的数据采集层、数据处理层分别采用VC、EVC中的对象串行化技术；串行化在文件保存时，保存对象必要的信息，打开时利用对象的信息重新构造对象；所述的桌面管理GIS主要对移动设备GIS数据进行管理，桌面管理GIS与移动设备GIS具有相同的GIS内核，包括坐标转换、图形显示、图形编辑与处理、辅助绘图、数据导入导出；所述的移动设备通过ActiveSync3.7与台式机同步。

所述的数据服务层包括基于J2EE的Web GIS，该GIS充分利用了J2EE体系结构的平台无关性，以EJB封装Web GIS的应用功能，实现Web GIS应用层的可移植性；对于J2EE在业务逻辑上的划分，将Web GIS在三层业务逻辑上扩展，实现Web GIS的应用；Web GIS可分为：GIS数据表现层、GIS应用服务层、GIS数据服务层；所述的GIS数据表现层包括各种GIS数据格式的显示，地图基本操作，包括漫游、放大、缩小，GIS查询和分析结果的表现，同时支持GIS分析结果的制图的输出；利用Java Bean对客户端的地图基本功能进行封装。

所述的GIS应用服务层的应用服务包括数据格式转换服务、GIS空间分析服务、数据获取服务，投影变换服务，所述服务可以使用EJB组件实现封装；所述的GIS应用服务层使用多线程的连接池机制和数据缓存服务，并且对空间数据进行压缩处理，或把用户所需要的矢量数据转换成栅格数据，然后进行网络的传输。

所述的GIS数据服务层为GIS应用服务层提供所需的数据服务，包括空间数据库的存取管理功能；海量空间采用空间数据库进行空间数据的管理；对于分布式Web GIS应用而言，要实时获取用户某一时刻所请求的空间数据需要建立海量空间数据的索引；在进行数据获取和空间查询服务时，需要在GIS数据服务层中对空间数据库建立数据访问的连接，在J2EE平台中可以采用Java数据库访问的多种方式，包括特定数据库的专用连接(Oracle9i)的数据库连接池技术。

采用以上技术方案实现的移动式空间数据采集、处理及发布方法，在绿化调查与更新技术方法和管理模式上进行了创新，提出了基于3S集成的绿化调查方法与管理模式。通过与GPS集成的掌上电脑，装上自行开发的野外数据采集移动GIS软件，可以将数据采集区域的电子底图以及遥感影像等数据预先装入软件，在具有图形化的界面上进行专业数据位置信息的采集，在位置数据采集的同时进行属性的输入。实现掌上电脑、GPS、GIS、RS、无线通信的集成，体现了信息的采集、处理与应用发布一体化流程。野外采集的数据不需要进行任何形式的转换就可以传输到桌面管理地理信息系统软件中进行编辑与修饰。在经过桌面管理地理信息系统软件进行数据的整合后，就可以在WebGIS平台中进行绿化信息的发布服务和网格化管理。这种方法与工作模式不仅节省了内业处理的工作量，而且减少了重复劳动，大大提高了工作的效率，并节省了人力和物力，同时可以对绿化信息进行网格化管理。目前，对于建立专业网格管理来说，有些关键技术只处于研究阶段，只是实验室研究产品，离实际应用差距较大，实际行业推广应用较少。而对于本发明基于3S集成的绿化调查与更新项目来说，其成功应用到上海市闸北区绿化管理局的绿化调查、更新与管理工作中，取得了显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图2为GIS数据模型的概念模型一；

图3为GIS数据模型的概念模型二；

图4为GIS数据模型的概念模型三；

图5为本发明的嵌入式GIS概念模型；

图6为根据图4概念模型所设计的掌上电脑GIS逻辑与物理数据模型；

图7为基于移动的嵌入式GIS数据模型；

图8为GPS RTK采集实体的GIS表达；

图9为最优邻近点算法的示意图；

图10为GIS实时测图功能示意图；

图11为基于J2EE的Web GIS的实现模式示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1～11所示，本实施例采用GPS RTK、差分GPS、遥感、全站仪、移动GIS、网络通讯、内业数据集成管理GIS、WEBGIS、PDA(掌上电脑)等设备和软件，开发基于PDA的GIS软件，开发平台级内业数据集成与管理GIS对进行内业处理与管理，构建空间信息网上发布的WEBGIS系统对数据进行发布，实现空间信息测量、属性调查和数据管理与发布于一体，总体上分为数据采集层、数据集成层和数据服务层，如图1。

GPS坐标转换：

在进行GPS定位测量应用中，由于GPS定位结果是基于WGS-84坐标系，而我国测绘成果普遍表示在北京54坐标系中，并且大部分城市为了避免Gauss投影变形带来的不便，而采用地方独立坐标系。因此需要将GPS坐标转换到相应的坐标系统中。根据已知控制点的起算数据的不同和应用领域对精度的要求的不同，相应的坐标转换模型也不同。本实施例采用的集成GPS功能的掌上电脑，CPU运算速度低，内存较小，而坐标转换往往需要进行较多的计算。为了克服硬件平台资源的紧缺，本实施例提出了一种适合于移动环境下的GPS坐标转换模型。利用最小二乘法进行了坐标转换参数的求取与平差。

移动环境下，为了避免在硬件资源有限的掌上电脑上进行大量的计算，本实施例提出了这样的转换步骤，首先将目标坐标系下的大地坐标(B₁ L₁ H₁)^T根据高斯投影原理将目标坐标系下的大地坐标转换为目标坐标系下的高斯坐标，其次将控制点WGS84大地坐标(B₂ L₂ H₂)^T根据高斯投影原理将大地坐标转换为WGS84高斯平面坐标。然后将控制点WGS84高斯平面坐标与控制点在目标坐标系的高斯坐标一一对应，根据四参数平面转换模型求取平面转换参数，然后将该转换参数应用到测区其它移动点的转换。对于起算数据是控制点在目标坐标系下的高斯坐标或地方坐标的情况，则可省去目标坐标系下的大地坐标(B₁ L₁ H₁)^T投影到目标坐标系下的高斯坐标这一步。在起算数据是目标坐标系下的地方坐标的情况，充分考虑投影变形的影响，合理设定测区的投影中央子午线。一般得到的城市或测区的投影中央子午线只是一个近似值，如果近似值也不知道，则可选定在测区中央实测一点，取其经度作为中央子午线。最后根据控制点在WGS84坐标系下的高斯坐标与在目标坐标系下的高斯坐标或地方坐标之间建立一一对应关系，再根据4参数平面转换模型求取平面转换参数，并将转换步骤与转换参数应用到其它GPS移动点上。

基于PDA和Windows CE环境下嵌入式系统的开发原理：

掌上电脑(PDA)是近年来发展迅速的移动式便携计算机，内置强大的嵌入式Windows CE操作系统，提供内嵌式开发环境用以程序设计。它集中了计算、管理个人信息与一体，可以通过有线或无线方式接入Internet，满足人们随时获得信息的需求，是移动数字化测图的理想平台。掌上电脑不仅具备良好的软硬件可扩充能力，同时还具备移动性，这为移动地理信息处理与服务发展提供了良好的支持，WINCE系列的掌上电脑一般的配置有32M的ROM和32M的RAM，处理器的处理能力已经可以相当与PC中奔腾的处理能力，如果需要大范围的城市信息服务，可以通过FLASH或SDK卡来扩展掌上电脑的存储能力。

Windows CE是Microsoft公司Windows家族的新成员。它是开放、可升级的32位与处理器无关的嵌入式操作系统，可以满足多种设备的需要。Windows CE支持多种外设和网络系统，包括键盘、光笔、触摸屏、串行口、并行口、以太网卡、调制解调器、USB设备、打印机、音频设备和存储设备(如PCMCIA卡)。本实施例中采用的WindowsCE开发环境包括：

(1)Windows CE嵌入式开发工具包(eMbedded VB，eMbedded VC)。

(2)Windows CE Platform SDK软件包，Windows CE Service软件包。

(3)台式机的Windows2000，Office2000，Visual Studio工具包(VB，VC等)；

(4)ActiveSync 3.7(PDA与台式机同步化)。

Windows CE支持ATL和MFC，但不支持STL。程序开发虽然与普通Windows开发类似，但也有很多不同之处。

在本实施例开发的PDA GIS中实现了地图的绘制及编辑、地图浏览、图形与属性的连接、以及地理信息查询等功能。GIS绘图功能包括基本矢量元素的绘制与地理要素的绘制，其基本矢量元素包括点、直线、折线、圆、椭圆、矩形等，而地理要素主要包括道路、房屋、树、绿地等。在本系统中地图的绘制以不同的图层处理，同时能够进行地图编辑与修改。图形的编辑与修改包括图形元素的选择、删除、端点移动、元素整体移动、图形元素点的捕捉功能、图形元素拷贝等。地理要素除了具备基本矢量元素的编辑功能外，还具备地理要素符号的自动生成等特性。

基于移动设备的嵌入式GIS数据模型：

当前主要存在图2、图3、图4所示的三种GIS数据模型。概念模型一如图2所示。将每一个图形元素都看作一个对象，不论是点对象、线对象、面对象或其它，都存放到一个对象集合里。每个对象可记录为唯一标识号、坐标串、图层号、是否显示等属性。对每个对象属性的修改，只需要找到需要修改的对象，对其修改就可以了。对每个对象显示的控制，就是对其“是否显示”属性的控制。对对象图层的控制，也是对其图层号属性的控制。

概念模型二如图3所示。即点、线、面模型。每个图形元素都是一个对象，不过要分别为点、线、面对象建立不同的对象集合。点元素对象存储到点对象集合中，线元素对象存储到线对象集合中，面元素对象存储到面对象集合中。这样，将概念模型一的一个对象集合按类别分为三个对象集合。

数据模型三如图4所示。即基于图层的数据模型。这种数据模型以图层为单位对图形进行管理。即一个图层是一个对象，现实世界由不同的图层组成，不同的图层叠加在一起构成完整的地理景观。不同的图层对象由一个图层对象集合管理起来。每个图层对象下有点对象，线对象，面对象，但不加区分的都将其存放到一个对象集合里。每个图形元素对象不再有“是否显示”这一属性。取而代之的是图层对象具有“是否显示”以及图层代码等属性。属于这个图层对象的点、线、面对象都存储到这个图层对象的对象集合里。属于另一个图层对象的点、线、面对象都存储到另一个图层对象的对象集合里。

针对掌上电脑的硬件技术特性，本实施例提出了如图5所示的嵌入式GIS概念模型。采用面向实体对象的概念模型中，人们所看到的地理场景，不是几何意义上的点，线、面等几何图形，而是具有实际意义的河流、旅馆、书店等实体。因此，GIS系统所处理的图形元素首先是一个个对象，然后这个对象是具有实在意义的实体。用面向实体对象的观点来描述现实世界地理实体或现象(当作对象)的概念抽象和逻辑组织，符合人们对现实世界的认识模式，并且提供了有效的实现机制。它既可以用来建立GIS概念模型，又可以当作逻辑数据模型，把人们对地理空间的认识模式与计算机内部的地理数据表达自然地统一起来。图6为根据图5概念模型所设计的掌上电脑GIS逻辑与物理数据模型。

在逻辑上，嵌入式GIS数据模型在程序内部是以图层为单位对空间对象进行操作的。首先，获得图层对象集合的大小，然后从中遍历，获得每一图层对象指针。其次，在每一图层中，分别获得点对象集合、线对象集合和面对象集合大小。对点对象的操作，即从点对象集合中遍历，获得每一点对象。对线、面对象的操作，即从线对象集合、面对象集合中遍历，获得每一线对象、面对象指针，并从每一线对象、面对象中获得点结构实体集合大小，从中遍历，获得每一线对象、面对象端点的坐标，达到对每一个空间对象的操作。同时图层对象保存了图形元素的公共信息，如颜色、线型等，图形元素重建时只要取所在图层的这些属性值即可。避免了同一图层中所有的图形元素都保存重复信息。同时为了避免针对一种目的的分层，在面对其它目的时，缺乏适应性问题，在嵌入式GIS数据模型中还增加了一个特殊的图层，那就是复合图层。复合图层允许用户将需要进行特殊用途的地物加到复合图层中，以便进行相应的空间分析与操作。

如图7所示的基于移动的嵌入式GIS数据模型，整个GIS内核由实体对象和图层对象构成。实体对象对地理实体进行了封装，封装的数据包括图形和属性数据。地理实体中描述其人文、环境等相关信息的属性数据由实体对象封装。点、线、面对象不需要各自建立属性数据，只需从实体对象继承数据即可。实体对象封装的属性数据根据需要可以动态增减，主要描述的是格式化的数据项，例如对于点实体(树)，可以是树的树种、胸径、养护等级等字段项的值。实体对象封装的属性数据不是存储在数据库中，而是与实体对象封装的图形数据在一起构成整体的数据块-“地理实体”。这就意味着在进行对地理实体的各项GIS操作时，只要获得了地理实体的对象指针，就可以获得该地理实体的所有数据，包括图形数据与属性数据。这样不需要根据地理实体对象的唯一标识符ID与数据库记录进行关联，避免了每次获取属性数据时都要从数据库中检索。这对于资源有限的掌上电脑来说，大大减少了系统访问和操作数据库的时间，提高了系统的运行效率。当然为了保持系统的可扩展性，系统也可以根据地理实体对象的唯一标识符ID与外挂数据库记录进行关联，实现属性数据的扩展。图层对象是具有相同属性字段的地理实体集。在图层对象中封装了该图层中所有地理实体的属性字段的字段定义，例如字段名称、类型。因为在实体对象中封装的属性数据项只是具体属性项的值而没有属性项的定义，例如对于点实体(树)，实体对象存储字段“树种”的值“银杏”，而不存储字段名称“树种”，即对于动态定义的属性项，实体对象本身并不知道各个属性值的含义。但只要知道了地理实体所在层就能根据层中定义的字段名称知道各个属性字段值的含义。在同一图层的地理实体按照图层定义的字段顺序保存字段的具体值，图层对象不仅存储层中对象属性值的字段定义，而且存储层中对象共有的信息，如图层颜色、可见性等，从而避免每个实体都重复存储这些信息，这大大降低了掌上电脑上GIS数据的存储量。

在物理上，在图6所示的嵌入式GIS数据模型中，GIS工程是管理整个空间数据的主文件，其即包含整个GIS工程的配置、数据库连接信息、影像数据的文件路径等工程管理信息，也包括GIS空间数据。由于掌上电脑文件管理比较弱，而且没有数据库操作系统，所以在面向地理实体的整体GIS数据组织模型中，图形和属性数据都存放到一个二进制文件中。空间数据按图层依次存放，每个地理实体构成一个相对独立的数据段，在该数据段里，先存放图形数据再存放格式化的属性数据。这样在没有外挂数据库的扩展属性数据的情况下，只需要存放一个文件即能将整个空间数据存储起来，在掌上电脑上操作起来非常方便。为了通用，系统也支持对属性的扩展，与图形数据所关联的属性数据可以存储到Pocket Access数据库中，其图形与属性数据通过唯一标识ID号连接，遥感影像数据采用Bmp位图文件管理。对属性数据操作时，利用唯一标识ID的连接对数据库进行访问。在工程文件中，空间数据的存储也是按照概念模型与逻辑模型一致的存储结构。在空间数据存储部分，按图层个数，将空间数据分成不同的数据段，每一层的空间数据放在同一个数据段内；在同一层空间数据段内，先存储图层对象的数据，图层对象包含了同一图层空间对象的公共信息，再按照空间对象的类型(点、线、面等)分成不同类型空间对象的数据段，属于同一类型的空间对象存储到同一数据段内。在对数据进行访问和操作时，可以避免访问和操作不需要的数据段，大大加快了数据的访问和操作。

因此，嵌入式GIS数据模型极大地提高了图形检索、绘制、选择的速度并减少了相关数据的存储。对于处理能力有限的掌上电脑来说，这种模型无疑是一种适应性较强的数据模型。

GPS与掌上电脑接口与数据处理：

目前与掌上电脑进行连接的GPS种类很多，有实时动态RTK GPS接收机、CF卡插槽式GPS、SD卡插槽式GPS、蓝牙GPS、信标差分机等等。无论用什么型号的GPS接收机，在进行与掌上电脑连接时，都将接口统一识为COM口，所以本实施例在进行与GPS接收机连接时，统一将对串口操作的API函数都封装到一个动态链接库中，并在动态链接库中将对串口的操作封装成一个串口类，所有对串口操作的API函数都封装到这个类中，这样就不需要在进行不同的GPS连接时，重复进行代码的编写，使得软件的代码保持了较高的通用性和灵活性。当用到动态链接库时，主程序调用动态链接库中封装的类以及函数，不用时则不调用，减少了系统内存的消耗。

在GPS模块动态链接库中，主要完成的是对GPS接收机端口数据的读取，而不涉及对端口的写操作。GPS接收机有通过串口连接线与PDA连接的，也有通过CF卡插槽与PDA连接的。不同的GPS接收机和不同的PDA，在进行连接时映射不同的串口。为了方便用户对GPS接收机进行串口的测试，本实施例软件提供了COM口测试界面。测试好所用的GPS接收机串口，才能正常接收到GPS定位信息，进行GPS定位的相关应用。现在大多数GPS接收机端口输出符合NMEA-0183导航协议格式的GPS数据，因此需要从这些输出数据中解析出GPS定位信息以及其它所需的数据。

目前，本实施例实现了GPS接收机与掌上电脑GIS的集成，即不需要在PDA上另外连接GPS，移动设备本身是一个PDA的同时，也是一个GPS接收机，掌上电脑GIS软件只需要操作PDA内部GPS接收机输出的数据就能获GPS定位信息。特别是采用了GPS信标机对GPS定位数据进行差分，这样不但减少了移动设备的外围设备，而且不需要另外架设GPS基站，同时GPS的定位精度也得到了很大的提高，也提高了实际绿化调查与更新的作业效率。

对于更高精度应用来说，本实施例提供了对动态RTK GPS定位模式的支持。图8为GPS RTK采集实体的GIS表达。GPS采集数据是离散的定位点，需要根据实际采集情况构成地理实体，例如树、绿地等。在利用GPS RTK技术进行实测时，首先在已知控制点上架设GPS基站，在移动点上采用GPS移动站，掌上电脑通过串口与GPS移动站连接。在基站上配备无线电台，实时广播GPS相位差分信息。移动站配备无线电台接收模块，实时接收相位差分信息。GPS移动站在实时差分处理GPS接收数据后，输出符合NMEA-0183导航协议格式的GPS数据。掌上电脑接收来自GPS移动站的GPS数据，并遵循NMEA-0183协议其进行实时解析，解析后获得WGS84坐标系的大地坐标。根据实际采用的目标坐标系，确定椭球参数，如椭球长半径等；确定投影参数，如投影中央子午线等；确定转换参数，如四参数等。利用这些参数将WGS84坐标转换成实际所采用的坐标系坐标。

掌上电脑GIS与GPS集成系统利用GIS操作时，根据采集的实体类型将GPS采集的离散点构成地理实体。在采集点状实体(树)时，首先创建一个点状地理实体对象，然后利用转换后的GPS坐标构造点对象的图形数据，在GPS测量的同时也可以输入这个点地理实体的属性数据。在采集面状实体(绿地)时，有两种方法：一种方法是先按点对象采集，等面状实体上所有的点都采集完所后，执行GIS操作将创建一个以这些点串为图形数据的面状地理实体，然后输入属性数据；另一种方法是在采集面状实体上的第一点时即创建一个面状地理实体，并以这一点为图形数据，在采集面状实体上的其它点时，面状地理实体实时将新采集的点加到其图形数据的坐标串里并更新图形，在采集的同时可以输入属性数据。在GIS的图形界面里将实时显示所测的地理实体的图形及位置。地理实体对象创建完成后GIS将其加入到所属的实体图层里，然后在GIS环境里就可以对其进行任何GIS操作，如图形浏览、图形和属性的编辑等。

掌上电脑与遥感(RS)数据的集成及处理：

为了进行多源数据的共享与融合以及进行基于遥感的相关应用，本实施例实现了遥感影像的加载，遥感影像与矢量图的叠加，以及基于栅格影像的GIS数据数字化等功能。为了保留最原始的图像信息，而不造成图像信息的损失，不对其原始图像信息进行更改，只建立其与实际图像信息的映射关系，在文件保存时，也只是附加保存其与实际图像的映射信息。

为了使影像与矢量图一体化浏览，以及提高影像放缩过程的显示质量，在具体实现图像放缩过程中，运用最优邻近点法对图像进行重采样处理，大大提高了图像的显示效果。最优邻近点法进行重采样的核心思想，就是在图像放大过程中，由于图像的放大而使一些像素没有了颜色值，这些没有颜色值的像素就用与它最近的那个像素的颜色值填充。如图9为该算法的示意图。为4个像素的图像，其放大2倍后就变成了16个像素，如图9右图所示。如不进行重采样，那么放大后的16个像素的图像就有12个像素没有了颜色值。如简单地将同一像素放后映射的4个像素赋予同一颜色值，那么在图像放到一定倍数时，显示效果非常差。为了使图像在放大时，像素颜色之间能够平滑地过度，那些在放大后没有颜色值的像素就用离其最近一像素的颜色值，如有多个像素与其离的最近，就用这些像素里的任一像素的颜色值。这样在图像放大后，例如放大10倍后，对于图9来说，第1行第10列的像素的颜色值就不再用原来第1行第1列的像素的颜色值，而是采用离它最近的颜色值，也即放大后第1行第11列的颜色值，同时也是放大前第1行第2列的颜色值。

运用这个算法，将有关遥感图像的操作封装成一个设备无关图类，图像的颜色设置与显示都在其绘图函数里。在显示图像过程中，判断图像是否在显示区域，如不在显示区域则不显示，这在一定程度上提高了显示速度。在对图像的操作方式上，与普通的空间对象操作方式一样，通过获得图像的对象指针，再利用图像对象类的方法完成图像的操作。为了与矢量图一体化浏览，在图像类的绘图函数里设置了与矢量图一样的图形变换。这样在图像放大缩小时，始终与矢量图叠加在一起。

掌上电脑GIS与全站仪的集成：

在进行具体的GPS绿化调查中发现GPS定位技术由于茂密树木的遮盖会对GPS的定位产生一些影响。在这种情况下，进行其它测量方式的辅助是必不可少的。由于GPS RTK定位精度是厘米级，所以本实施例利用已经由GPS RTK技术定位出来的测量点作为已知点，并在这些点上架设全站仪对那些由GPS技术不能定位的绿化信息进行测量。实现掌上电脑集成全站仪实时测图，如图10。

1)PDA与全站仪的通信编程实现

Windows将串行口和其他通信设备如传真、Modem等统一视作文件，对串行口的打开、关闭、读写等操作与操作普通文件的API函数相同，如CreateFile()，ReadFile()，WriteFile()，CloseHandle()。

2)编程模式

由于在测图的过程中需要进行其它操作，如属性的输入，所以集成系统采用了多线程模式。应用程序主线程除完成串口通信资源的打开、参数配置以及关闭的工作外，还要完成串口数据实时接收线程的创建及关闭、多线程的协调、数据的中间处理与前端的人机交互等工作。串口数据实时接收线程主要完成对串口的监视、有数据到达时读取数据并发信息给主线程，主线程对接收的数据进行处理。利用函数GetSafeHwnd()获得窗口句柄，CreateThread()创建线程，CloseHandle()关闭线程。利用SuspendThread()、ResumeThread()、GetExitCodeThread()、ExitThread()挂起、继续、退出线程。线程间的通信可以通过全局变量、自定义消息、和事件对象三种方式实现。不同的线程对资源同时访问时，可能造成冲突，例如串口通信中，每个串口对象，只有一个缓冲区，发送和接收都要用到，必须建立起同步机制，使得在一个时候只能进行一种操作，否则通信就会出错。在进行串口通信时采用了事件驱动方式。

3)全站仪通信常用命令集

本系统所用全站仪为索佳全站仪。全站仪为五针接口，有一个五针与九针转接线(DOC27)，PDA有一个九针线通信线，这样PDA就可与全站仪连接上。全站仪有标准观测命令5个、数据输出命令20个、输入命令9个。标准命令有：″00H″、″11H″、″12H″、″13H″、″14H″，主要用于获得观测的距离、水平角、竖直角和停止距离观测。数据输出命令有：″A″、″B″、″Da″、″Db″、″Dd″、″De″、″Df″、″Ea″、″Eb″、″Ec″、″Ed″、″Ea″、″Ef″、″Eg″、″Ga″、″Gb″、″Gc″、″Gd″、″Ge″、″Gf″，发出这些命令，主要是获得仪器信息、观测参数信息、斜距、平距、高差、水平角、竖直角、测站高、目标高、测站坐标、后视点坐标、观测点坐标、放样、偏心、悬高等数据。

基于J2EE的Web GIS开发：

基于J2EE的Web GIS充分利用了J2EE体系结构的平台无关性，以EJB封装Web GIS的应用功能，实现Web GIS应用层的可移植性。对于J2EE的从业务逻辑的划分，将Web GIS在3层业务逻辑上扩展，实现Web GIS的应用。WebGIS可分为：①数据表现层，即实现Web GIS在客户端的表现；②应用服务层，是Web GIS的核心层，集中处理事务处理以及GIS的应用服务；③数据服务层，提供对数据的获取功能。

(1)数据表现层

主要是实现Web GIS数据的表现，包括各种GIS数据格式的显示；地图基本操作，如漫游、放大、缩小等功能；GIS查询和分析结果的表现。同时支持GIS分析结果的制图的输出。对于数据表现层，可以利用Java Bean对客户端的地图基本功能进行封装，提供给用户进行Web GIS的快速、方便的二次开发，实现Web GIS的客户端的表现。

(2)应用服务层

应用服务层是Web GIS建立的核心。GIS应用服务层主要实现GIS的应用服务，如数据格式转换服务、GIS空间分析服务、数据获取服务，投影变换服务等。对于这些服务可以使用EJB组件实现封装。在GIS应用层的设计中，需要重点考虑多用户的并发处理以及网络带宽瓶颈两个问题。特别是对于数据库访问的并发处理。对此，GIS应用层的设计中，需要使用多线程的连接池机制和数据缓存服务，从而提高GIS应用服务器处理的效率。在解决网络带宽的问题上，通常对空间数据进行压缩处理，目前对于栅格数据的压缩有比较成熟的算法的实现，即实现准无损压缩。矢量数据由于其复杂的数据结构，还没有比较有效的矢量数据的压缩。但是在一些商业化的Web GIS软件中，使用了一种矢量栅格化的技术。即在Web GIS的应用服务层上对用户所需要的矢量数据转换成栅格数据，然后进行网络的传输。经过这样的处理后，可以大大缩短Web

GIS客户端对地图的放大、缩小和漫游的响应时间。

(3)数据服务层

数据服务层为应用服务层提供所需的数据服务，包括空间数据库的存取管理功能。海量空间采用空间数据库进行空间数据的管理。对于分布式Web GIS应用而言，用户在客户端某一时刻所请求的空间数据是一定的，相对于整个海量空间数据又是局部的。因此如何实时获取用户某一时刻所请求的空间数据是实现分布式Web GIS应用的关键之一。对此需要建立海量空间数据的索引，这也是数据服务层的核心。在进行数据获取和空间查询服务时，需要在数据服务层中对空间数据库建立数据访问的连接，在J2EE平台中可以采用Java数据库访问的多种方式，如特定数据库的专用连接(Oracle9i)的数据库连接池技术等。综上所述，基于J2EE的Web GIS的实现模式如图11。

Claims

1.移动式空间数据采集、处理及发布方法，其特征在于，该方法采用桌面Windows操作系统及其提供的开发环境、移动设备内置的嵌入式WindowsCE操作系统及其提供的内嵌式开发环境，包括数据采集层、数据集成层、数据服务层，所述的数据采集层采集到的数据传输到数据集成层进行处理，然后通过无线传输将处理的结果传输给数据服务层进行发布；

所述的数据采集层的数据都存放到一个二进制文件中，包括*.tgf格式，所述的数据集成层包括台式机、桌面管理GIS，在该桌面管理GIS和移动设备GIS中建立文件数据存取协议，以相同的数据存储结构，以相同的存取类型进行数据的存储和读取，两个软件以数据存取协议为纽带，进行数据的共享；所述的数据采集层、数据集成层分别采用VC、EVC中的对象串行化技术；串行化在文件保存时，保存对象必要的信息，打开时利用对象的信息重新构造对象；所述的桌面管理GIS主要对移动设备GIS数据进行管理，桌面管理GIS与移动设备GIS具有相同的GIS内核，包括坐标转换、图形显示、图形编辑与处理、辅助绘图、数据导入导出；所述的移动设备通过ActiveSync3.7与台式机同步；

所述的数据服务层包括基于J2EE的Web GIS，该Web GIS充分利用了J2EE体系结构的平台无关性，以EJB封装Web GIS的应用功能，实现Web GIS应用层的可移植性；对于J2EE在业务逻辑上的划分，将Web GIS在三层业务逻辑上扩展，实现Web GIS的应用Web GIS可分为：GIS数据表现层、GIS应用服务层、GIS数据服务层；所述的GIS数据表现层包括各种GIS数据格式的显示，地图基本操作，包括漫游、放大、缩小，GIS查询和分析结果的表现，同时支持GIS分析结果的制图的输出；利用Java Bean对客户端的地图基本功能进行封装。

2.根据权利要求1所述的移动式空间数据采集、处理及发布方法，其特征在于，所述的数据采集层包括卫星定位(GPS)、遥感(RS)及移动设备的嵌入式地理信息系统(GIS)、移动设备、全站仪，所述层采用GPS、RS、GIS的集成，并通过移动设备与全站仪的集成进行辅助，利用已经由GPS RTK技术定位出来的测量点作为已知点，并在这些点上架设全站仪对由GPS技术不能定位的信息进行测量。

3.根据权利要求2所述的移动式空间数据采集、处理及发布方法，其特征在于，所述的移动设备的嵌入式地理信息系统包括GIS数据模型，该模型基于面向对象的方法，采用空间实体封装一地物基类，然后在地物类的基础上主要派生出点状地物类、线状地物类和面状地物类，且其它复杂地物类亦在这些类的基础上派生，同时，将对具有同一性质与用途的地物的管理封装为图层类；整个GIS内核由实体对象和图层对象构成；该实体对象对地理实体进行了封装，封装的数据包括图形和属性数据，图形数据分为点、线、面图形，其中线图形又包括多线图形，面图形又包括多面图形，图形数据不仅包括图形的坐标串数据，还包括图形的外界矩形、颜色、线型、填充描述图形本身特征的数据；实体对象下面又派生出点、线、面对象，分别用来管理图形数据的点、线、面图形；所述的图层对象中封装了该图层中所有地理实体的属性字段的字段定义，包括字段名称、类型；所述的移动设备的嵌入式地理信息系统的GIS数据模型中还增加了复合图层。

4.根据权利要求3所述的的移动式空间数据采集、处理及发布方法，其特征在于，所述的GIS数据模型在逻辑上，是以图层为单位对空间对象进行操作的；首先，获得图层对象集合的大小，然后从中遍历，获得每一图层对象指针；其次，在每一图层中，分别获得点对象集合、线对象集合和面对象集合大小，对点对象的操作，即从点对象集合中遍历，获得每一点对象，对线、面对象的操作，即从线对象集合、面对象集合中遍历，获得每一线对象、面对象指针，并从每一线对象、面对象中获得点结构实体集合大小，从中遍历，获得每一线对象、面对象端点的坐标，达到对每一个空间对象的操作；同时图层对象保存了图形元素的公共信息，包括颜色、线型，图形元素重建时只要取所在图层的这些属性值即可。

5.根据权利要求3所述的的移动式空间数据采集、处理及发布方法，其特征在于，所述的GIS数据模型在物理上，包括管理整个空间数据的主文件即GIS工程，该GIS工程包括整个GIS工程的配置、数据库连接信息、影像数据的文件路径工程管理信息，也包括GIS空间数据；在面向地理实体的整体GIS数据组织模型中，图形和属性数据都存放到一个二进制文件中，空间数据按图层依次存放，每个地理实体构成一个相对独立的数据段，在该数据段里，先存放图形数据再存放格式化的属性数据，只需要存放一个文件即能将整个空间数据存储起来；系统也支持对属性的扩展，与图形数据所关联的属性数据可以存储到Pocket Access数据库中，其图形与属性数据通过唯一标识ID号连接，遥感影像数据采用Bmp位图文件管理；对属性数据操作时，利用唯一标识ID的连接对数据库进行访问；在工程文件中，空间数据的存储也是按照概念与逻辑一致的存储结构，在空间数据存储部分，按图层个数，将空间数据分成不同的数据段，每一层的空间数据放在同一个数据段内；在同一层空间数据段内，先存储图层对象的数据，图层对象包含了同一图层空间对象的公共信息，再按照空间对象的类型分成不同类型空间对象的数据段，属于同一类型的空间对象存储到同一数据段内。

6.根据权利要求2所述的移动式空间数据采集、处理及发布方法，其特征在于，所述的移动设备与全站仪的集成包括：Windows将串行口和其他通信设备统一视作文件，对串行口的打开、关闭、读写操作与操作普通文件的API函数相同，并且采用多线程模式，主线程除完成串口通信资源的打开、参数配置以及关闭的工作外，还要完成串口数据实时接收线程的创建及关闭、多线程的协调、数据的中间处理与前端的人机交互工作；串口数据实时接收线程主要完成对串口的监视、有数据到达时读取数据并发信息给主线程，主线程对接收的数据进行处理；利用函数GetSafeHwnd()获得窗口句柄，CreateThread()创建线程，CloseHandle()关闭线程；利用SuspendThread()、ResumeThread()、GetExitCodeThread()、ExitThread()挂起、继续、退出线程；线程间的通信可以通过全局变量、自定义消息、和事件对象三种方式实现；建立同步机制，使得在一个时候只能进行一种操作；在进行串口通信时采用了事件驱动方式。

7.根据权利要求1所述的移动式空间数据采集、处理及发布方法，其特征在于，所述的GIS应用服务层的应用服务包括数据格式转换服务、GIS空间分析服务、数据获取服务，投影变换服务，所述服务可以使用EJB组件实现封装；所述的GIS应用服务层使用多线程的连接池机制和数据缓存服务，并且对空间数据进行压缩处理，或把用户所需要的矢量数据转换成栅格数据，然后进行网络的传输。

8.根据权利要求1所述的移动式空间数据采集、处理及发布方法，其特征在于，所述的GIS数据服务层为GIS应用服务层提供所需的数据服务，包括空间数据库的存取管理功能；海量空间采用空间数据库进行空间数据的管理；对于分布式Web GIS应用而言，要实时获取用户某一时刻所请求的空间数据需要建立海量空间数据的索引；在进行数据获取和空间查询服务时，需要在GIS数据服务层中对空间数据库建立数据访问的连接，在J2EE平台中可以采用Java数据库访问的多种方式，包括特定数据库的专用连接的数据库连接池技术。