6. Использование мобильных гис и измерительных приборов нового поколения для выполнения полевых лесоучетных работ

(в учебнике наоборот – сначала web. потом мобильные)

Появление новых компьютерных систем и универсального программного обеспечения, а также успешное внедрение протокола WAP (Wireless Application Protocol) в телекоммуникационных сетях способствовали появлению новой концепции, которая получила название мобильного офиса.

Подобные системы, называемые мобильными ГИС, открывают возможности доступа к пространственным и атрибутивным данным ГИС в любое время и в любом месте.

Традиционно внимание разработчиков ГИС было сконцентрированона статичных пространственных объектах. Такие геоинформационные системы получили название статических (СГИС). В СГИС анализ данных связан с координатами и атрибутами объектов без учета их изменения.

В частности, в СГИС невозможно описать изменение границ земельных участков, принадлежащих определенному владельцу. В 1988 году Ленгрем и Крайсмен ввели понятие временной ГИС (ВГИС), ориентированной на изменчивые (подвижные) объекты. В ВГИС число категорий анализа пополнилось временем. Однако и в статической, и во временной ГИС поддерживаются только географические объекты (дороги, горные вершины, здания), но игнорируются объекты, которые таковыми не являются (автомобили, товары и т. д.).

Мобильная ГИС - это географическая информационная система, ориентированная на работу с негеографическими объектами, которые перемещаются в пространстве. В частности, к таким системам относятся географическая информационная система, полученная путем интеграции технологии ГИС, системы глобального позиционирования на местности (GPS) и беспроводного доступа в Интернет и используемая для отслеживания местонахождения транспортных средств.

Мобильная ГИС - это не просто обычная ГИС, адаптированная для работы на небольших компьютерах, а система, в основу которой положенасовершенно иная парадигма. Она обеспечивает пользователям мобильных устройств доступ к огромным массивам информации и мощным ГИС-сервисам. Мобильные ГИС открывают новые возможности для использования геоинформационных технологий в бизнесе и множестве других приложений.

Типичная архитектура мобильной ГИС предусматривает интеграцию мобильного клиента, сервера, беспроводной сети и системы определения координат клиента, например GPS (рис. 12.10). Мобильным клиентом может быть автомобиль с GPS-навигатором, отображающим цифровые карты и взаимодействующим с сервером через цифровую беспроводную сеть (GSM, CDMA, CDPP или GPRS). Мобильные ГИС подразделяются на две категории по принципу доступа к Интернету. Первая категория использует службы текстовых или мультимедийных сообщений (SMS/MMS), вторая — WAP.

Мобильные ГИС на основе SMS/MMS пригодны для сотовых телефонов с простым набором функций, не слишком развитым пользовательским интерфейсом и ограниченными возможностями по представлению информации, поскольку короткие сообщения неспособны передавать большое количество данных, неудобны в обращении и часто доставляются с задержкой.

WAP - стандартный протокол, не зависящий от способа обмена данными и оптимизированный для мобильных устройств с маленькими экранами и клавиатурами, в которых используются медленные беспроводные каналы связи. Протокол WAP обеспечивает работу приложений и сервисов через беспроводные сети стандартов GSM, CDMA, PHS, TDMA и WCDMA. Спецификация WAP включает относительно простую и компактную версию языка разметки XML под названием WML (Wireless Markup Language), которая позволяет получать карты на мобильные терминалы в виде внедренных растровых изображений (например, в формате WBMP).

Таким образом, у мобильной ГИС на основе WAP больше возмож-ностей по предоставлению информации, более удобный пользовательский интерфейс, богаче функциональность и шире сфера применения по сравнию с мобильной ГИС на основе SMS/MMS. Кроме того, такие системы могут работать на самых разных мобильных устройствах – от карманных ПК до сотовых телефонов и бортовых компьютеров транспортных средств. Функциональность мобильных ГИС на основе WAP практически идентична функциональности интернет-ГИС, но, вместе с тем, мобильные ГИС предоставляют доступ к сервисам в любое время, из любого места и без тех ограничений, которые налагаются операционной системой и проводными каналами связи. Вполне вероятно, что, благодаря преимуществам WAP, мобильные ГИС, основанные на этом протоколе, займут ведущую позицию на рынке мобильных информационных услуг.

Мобильные ГИС на основе WAP представляют собой распределенную систему на основе технологии «тонкого клиента». Это открытая, расширяемая, кросс-платформная система, свойства которой определяются растущими потребностями пользователей и разнообразием мобильных устройств.

В настоящее время все популярные типы архитектур распределенных систем базируются на технологии распределенных объектов. Существует три ведущих стандарта этой технологии: Windows DNA/.NET (DistributedNetwork Architecture) корпорации «Майкрософт», CORBA (Common Object Request Broker Architecture) группы «Обджект Менеджмент» и J2EE (Java 2 Enterprise Edition) компании «Сан». Системы на основе Windows DNA/.NET совместимы только с платформами и средствами разработки, развертывания и исполнения производства «Майкрософт», что представляется одним из важнейших недостатков этой архитектуры. Архитектура CORBA слишком громоздка и сложна, и обновление ее стандартов и технологий осуществляется довольно медленно.

Разработчиками спецификации и стандарта J2EE является компания «Сан» и ее отраслевые партнеры. Стандарт J2EE охватывает такие технологии, как Enterprise JavaBeans (EJB), Java Servlets API и Java Server Pagers (JSP). Решения на основе J2EE позволяют снизить затраты и сложность создания многоуровневых распределенных систем, поддерживающих оперативную разработку и развертывание, а также повысить портативность, безопасность, сбалансированность нагрузки и расширяемость распределенных систем. Преимуществами создания распределенных ГИС на основе J2EE являются:

1. Поддержка кросс-платформного взаимодействия.

2. Многоуровневая архитектура, облегчающая решение сложных задач.

3. Возможность многократного использования компонентов.

4. Поддержка модульной разработки.

На рис. 12.11 показана распределенная архитектура на основе J2EE, которая состоит из четырех логических уровней, начиная с клиентского: уровня представления, уровня WAP-сервисов, уровня приложений и уровня служб данных.

Уровень представления

Уровень представления включает клиентское мобильное WAP-приложение, отвечающее, главным образом, за представление ГИС-данных. Как правило, роль клиента выполняет устройство без постоянной локальной памяти, на котором работает WAP-браузер с пользовательским интерфейсом, аналогичным интерфейсу стандартного веб-браузера. WAP-браузер не исполняет код приложения ГИС и не подключается непосредственно к серверу базы данных. Кроме того, он не хранит никакой информации о состоянии. По этим признакам, он является, по существу, «тонким» клиентом. Роль клиента также может выполнять приложение J2ME (Java2 Micro Edition).

Уровень WAP-сервисов

Уровень WAP-сервисов включает WAP-шлюз и веб-сервер. WAP-шлюз необходим для обслуживания межсетевого протокола, соединяющего клиента с сервером. Как показано на рис. 12.11, WAP-шлюз включает WML-кодировщик и декодер WML-сценариев. WAP-шлюз способен оптимизировать взаимодействие компонентов и предоставлять дополнительные мобильные сервисы. WAP-шлюз взаимодействует с клиентом (WAP-браузером) по протоколу WAP, а с веб-сервером - по стандартному протоколу HTTP или HTTPS. Получив WAP-запрос от клиента, WAP-шлюз преобразует его в HTTP-запрос и направляет веб-серверу. Получив HTTP-отклик (то есть сгенерированную веб-страницу), WAP-шлюз сжимает его с целью ускорения передачи по беспроводной сети клиенту для отображения или обработки.

В состав веб-сервера входят веб-контейнер, средства поддержки веб-протоколов, защитные механизмы и т. п. Веб-контейнер отвечает за копирование пространственной информации. Он также управляет механизмами Java Servlet Engine и Java Server Pagers (JSP). В интернет-ГИС часто иcпользуют Java-апплеты и сервлеты¹, которые применяются для динамического расширения возможностей веб-браузера по отображению данных.

В мобильную ГИС на основе WAP могут входить различные типы клиентских устройств (например, КПК и сотовые телефоны с поддержкой WAP), различающиеся уровнем возможностей по представлению информации. Следовательно, на веб-сервере должен быть предусмотрен механизм определения типа клиентского устройства с целью генерации подходящего для него веб-контента. Для этой цели используется механизм Servlet Engine, в котором реализована поддержка двух типов сервлетов.

Первый отвечает за создание веб-контента, подходящего для определенного клиента, второй выбирает сервлет, ответственный за определение типа клиентского устройства (по идентификатору, который отправляет клиент при подключении к мобильной сети), после чего передает результаты первому сервлету.

Уровень приложений

Уровень приложений, занимающий центральное место в архитектуре J2EE, представлен сервером приложений ГИС, который взаимодействует с веб-сервером посредством механизма RMI (Remote Method Invocation).

Контейнер EJB в составе сервера приложений является исполняющей средой остальных компонентов EJB, включая компоненты Beans для сеанса и объектов ГИС. Контейнер также обеспечивает эти компоненты всеми сервисами, необходимыми для распределенных вычислений. Компоненты EJB могут подключаться к существующим базам данных и другим серверам с использованием технологий JDBC (Java Database Connection) и JMS (Java Message Service). В составе сервера приложений предусмотрен специальный компонент Locating Entity Bean, взаимодействующий с МРС (Mobile Position Center) - сервером, предоставляющим сведения о географических координатах по протоколу MLP (Mobile Location Protocol). Для определения текущего местоположения пользователей используется ряд технологий, таких как GPS, COO (Cell Of Origin), TOA (Time of Arrival), AOA (Angle Of Arrival) и E-OTD (Enhanced Observed Time Difference).

Уровень данных

Уровень данных представлен серверами БД, которые используются для хранения пространственных и атрибутивных данных всей системы. Для обслуживания ГИС лучше всего подходят объектно-ориентированные СУБД (ООСУБД), однако этот тип СУБД в настоящее время еще не достиг «зрелости» и, к тому же, ООСУБД имеет очень высокую стоимость. Все это препятствует широкому распространению ООСУБД. Для хранения данных ГИС сегодня наиболее широко используются такие РСУБД, как DB2, Oracle, Sybase, SQL Server. При этом для обеспечения взаимодействия уровня данных и уровня приложений создают и применяют пространственные СУБД (ПСУБД), основанные на открытых стандартах, например ArcSDE, Spatial Ware и Oracle Spatial.

В настоящее время медленные каналы связи по-прежнему являются основной проблемой при реализации всех мобильных приложений [89]. Это требует дальнейших исследований как в области организации данных на «толстых» серверах, управляющих пространственной информацией, так и в области представления информации на «тонких» клиентах. К счастью, развиваются телекоммуникационные сети третьего поколения 3G, в которых мобильные терминалы могут обмениваться данными на скорости до 144 Кбит/с. Скорость обмена данными с неподвижным или медленно движущимся терминалом на открытой местности составляет 384 Кбит/с, а в помещении — до 2 Мбит/с. 3G-сети полностью соответствуют требованиям для передачи пространственной информации по радиоканалам. Все это открывает широкие перспективы перед мобильными ГИС.

Мобильные ГИС в лесном хозяйстве – контроль лесозаготовительной техники, проведение лесоучетных работ.

контроль лесозаготовительной техники

Наблюдение за техникой, координация, оптимизация временных затрат…

	контроль лесозаготовительной техники	Лесоучетные работы	Мониторинг, охрана от пожаров
клиент	Лесозагот техника с GPS-навигатором	GPS с ноутбуком у лесоустроителя	GPS на средстве наблюдения

Первичный осмотр лесов, планирование дорог, лесозаготовок, лесохозяйственной деятельности (контроль состояния, назначение мероприятий по результатам натурного осмотра…)