【正文】 。整個 GPS 定位的工作原理如圖 21 所示。 圖 21 GPS 工作原理圖 GIS 理論及相關技術概述 地理信息系統(tǒng) (Geographic Information System， GIS)， 有 的地方 又稱為“ 地學信息系統(tǒng) ” 或 “ 資源與 環(huán)境信息系統(tǒng) ” 。它是一種十分重要的特定的空間信息系統(tǒng)。 GIS 在計算機硬、軟件系統(tǒng) 的 支持下，對 地球 整個或部分表層（包括大氣層）空間中的有關 空間和 地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、 計算 、分析 處理 、顯示和描述的 信息 系統(tǒng) [10]。 GIS 系統(tǒng)采用地理模型的分析手段，可以提供實時的多空間和動態(tài)的地理相關信息，是專門為地理研究、管理評價、地理數(shù)據(jù)定量分析及提供決策服務而構建起來的一種信息系統(tǒng)。 簡而言之， GIS 系統(tǒng)既是分析 和管理地理 空間數(shù)據(jù)的工程應用技術，又是跨越地球科學、 空間 科學和 信息 科學的 一個 基礎應用學科。 該 系統(tǒng)由計算機 軟. .. 硬件 及 相關的過程方法所 構 成， 主要用途是 支持空間數(shù)據(jù)的 各種分析處理 ，以便解決復 雜的管理 和 規(guī)劃 等 問題。 它處理 的對象是多種地理空間 的 實體數(shù)據(jù) 以及 其 相互之間的 關系，包括遙感圖像數(shù)據(jù)、空間 定位 數(shù)據(jù)、 圖形及 屬性數(shù)據(jù)等 。 與常見的信息管理系統(tǒng)做比較， GIS 系統(tǒng)包含以下幾個主要的特征 [11]： (1)GIS 的 分析處理的 對象是空間數(shù)據(jù) 及各種 屬性數(shù)據(jù)， 也就是 點、線、面、體 等這些 有三維要素的地理實體?？臻g數(shù)據(jù)的 最主要 特點是 所有 數(shù)據(jù)都按統(tǒng)一的地理坐標 來 編碼， 能夠達到 定位、定性和定量的描述 ， 這是 GIS 區(qū)別于 其它系統(tǒng)的根本標志，也是 該領域的 技術難點。 (2)GIS 系統(tǒng)主要是強調對空間進行分析，能夠通過空間解析式模型來實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的分析和處理。 (3)在 GIS 系統(tǒng)的發(fā)展歷程中，人的因素在其中有著越來越重要的作用和影響。 GIS 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù) GIS 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)是系統(tǒng)操作的對象和管理的內容，一般將它們劃分成二種數(shù)據(jù)類型，即空間特征數(shù)據(jù)及屬性特征數(shù)據(jù) [12]。 (1)空間特征數(shù)據(jù) 空間特征數(shù)據(jù)往往可以劃分成關系數(shù)據(jù)與幾何數(shù)據(jù)兩類，其中幾何數(shù)據(jù)用來描述相關地理實體的位置及形狀大小，一般用坐標值來表示?？臻g 地理目標按自身的幾何特征可以劃分為點、線、面這三種類型。這三種基本類型目標點狀、線狀、面狀間有著嚴格的鄰接、關聯(lián)與包含等拓撲關系。對地理信息系統(tǒng)來說，其空間特征數(shù)據(jù)是用來定義地理實體的手段，也是用來聯(lián)系各種地理實體的非圖形信息的一個紐帶。 (2)屬性特征數(shù)據(jù) 屬性特征數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)的主要處理對象，是對一個地理實體的具體描繪，其主要通過統(tǒng)計數(shù)值或者字符串來描述。由屬性特征數(shù)據(jù)就可以便捷地在地理單元圖形信息和地圖背景的基礎上，對其進行深入的綜合分析，為使用者在規(guī)劃、管理和決策方面提供重要的參考數(shù)據(jù)和信息。 . .. GIS 地理信息系統(tǒng)軟件及應用開發(fā) GIS 系統(tǒng)根據(jù)其內容的不同可以分為工具型 GIS 和應用型 GIS 兩大類型，其中第一種 GIS 具備空間數(shù)據(jù)輸入、存儲、管理、分析處理及輸出等功能；而第二種 GIS 則是為一些專業(yè)領域的工作提供服務。 國際 上目前 主流 的商用 GIS軟件 有以下幾種 ： ArcGIS（包括 ArcGIS、 MapObjects、 ArcIMS、 ArcSDE、 ArcEngine和 ArcServer 等） 、 MapInfo、 AutoCAD、 Map3d、 PrideMap、 GeoMedia、 MGE、SmallWorld、 Grass、 GeoServer、 MapGuide 等 [13]。 隨著地理信息系統(tǒng)在各行各業(yè)的廣泛應用， GIS 應用的研發(fā)設計就變得愈加重要和迫切。 GIS 一般包括三類應用開發(fā)方式，即基礎開發(fā)、利用相關的 GIS工具進行開發(fā)以及利用組件技術進行開發(fā)。其中利用前兩種開發(fā)方式設計的軟件在系統(tǒng)功能上往往會有較大的不足，而且其設計復雜，實現(xiàn)難度較大，造成了其在應用上的限制。對于第三種開發(fā)技術，其對系統(tǒng)設計者的相關專業(yè)背景沒有太高的要求，并且能夠按照用戶自己的需求來設計，可以靈活地實現(xiàn)很多管理分析功能，完全可以滿足大部分客戶的 需求，這也得以使 GIS 應用系統(tǒng)廣泛應用在各個行業(yè)和領域。目前，國內外主流的 GIS 軟件提供商都開發(fā)了組件方式的 GIS 產品，使用者能夠在相關額技術開發(fā)規(guī)范指導下，方便的利用這些組件來完成強大的 GIS 系統(tǒng)設計與開發(fā)。 GIST 交通地理信息系統(tǒng) 交 通 地 理 信 息 系 統(tǒng) GIST(Geography lnformation System Transportation)是 GIS 在勘 探測繪 、規(guī)劃管理等交通 行業(yè) 的具體應用。 GIST是一個集采集 、 儲存 、管理 和 分析處理空間信息和交通信息 于一體的 計算機軟硬件系統(tǒng)。 它是 GIS 技術在交通 運輸行業(yè) 的 一個 延伸，是 GIS 技術 與 各種 交通信息處理分析技術的 綜合 集成。 能夠為政府交管部門提供功能強大的管理工具和空間信息服務。 GIST 系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集和質量控制子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)、系統(tǒng)功能表征子系統(tǒng)等組成 [14]。 1）數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng) 在交通地理信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)是其核心組成之一。 GIST 中主要包含的交通數(shù)據(jù)類型有： . .. ? 空間信息（如交通分區(qū)圖，道路網絡圖，設施分布圖等） ? 屬性信息（交通區(qū)屬性數(shù)據(jù)庫，路網屬性數(shù)據(jù)庫，設施屬性數(shù)據(jù)庫，交通流量、道路等級、路面狀況、圖像數(shù) 據(jù)如航空影像、設施照片等） ? 其他有關信息，如多媒體數(shù)據(jù)庫中航空影像、設施照片、聲音等多媒體信息。 GIST 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將上述數(shù)據(jù)通過分層、圖塊管理、編碼及空間索引等方式構建成空間數(shù)據(jù)庫。 2）數(shù)據(jù)采集和質量控制子系統(tǒng) 該子系統(tǒng)主要用來采集行政區(qū)域邊界、基礎設施、公路鐵路等這些要素的空間圖形數(shù)據(jù)，然后將其按照不同的空間數(shù)據(jù)類型進行分層，使其數(shù)據(jù)質量達到可以滿足管理及規(guī)劃應用的要求。系統(tǒng)提供的屬性數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)，能夠對相應的屬性數(shù)據(jù)，例如如上所述的行政交通區(qū)域、基礎設施、路線等信息進行輸入、查詢、修改及 管理等功能。 3）系統(tǒng)功能表征子系統(tǒng) GIST 功能表征子系統(tǒng)主要包括以下及部分： 空間分析，系統(tǒng)可以提供空間數(shù)據(jù)的編輯與修改，主要內容是交通區(qū)域的編輯、交通分區(qū)的合并、分割，以及給道路設計構建二維的地表模型。 專題制圖， 該功能可以對測量圖層進行編輯、顯示和測量等，主要內容有編輯、綜合制圖以及測量等。 統(tǒng)計分析，該功能可以把查詢到的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)表格、統(tǒng)計圖表等各種數(shù)據(jù)表達方式進行展現(xiàn)及統(tǒng)計分析。 路徑優(yōu)化，該功能可以讓用戶設定起止點來選擇最優(yōu)也即最短路徑，同時可以通過設置來使某個路口或者路段禁行，以及給 定條件下的最佳路徑尋找。 交通地理信息系統(tǒng)在出租車管理調度中的主要作用是對出租車進行實時定位、導航以及路徑最優(yōu)化計算。在該系統(tǒng)中，還有一個重要的組成部分，即電子地圖，它的主要功能為以下幾點： 1)提供可視圖形化的人機交互界面； 2)對屏幕上顯示的地圖進行任意的縮放及漫游； 3)查詢地理實體的位置坐標及信息； 4)在圖上準確實時地顯示出租車的方位信息及其行駛路徑，并能在確定起始點后尋找最優(yōu)路徑。 . .. 無線傳輸技術 車輛上的終端設備可以獲得其所在位置等實時信息，然后就需要利用移動通信技術來將這些采集到的信息 由車輛本事傳送給監(jiān)控系統(tǒng)中心，然后由系統(tǒng)來自動進行數(shù)據(jù)的分析和處理，與自建信號基站相比，利用現(xiàn)有移動通信運營商的在運行網絡來傳送數(shù)據(jù)，在經濟性和可靠安全性上要好很多 。 全球移動通訊系統(tǒng)（ Global System for Mobile Communication， GSM）是國內目前應用最為廣泛和成熟的移動通信標準。 GSM 網絡 的特點 有 ：防盜能力突出 、網絡 信息 容量大、通 信質量 穩(wěn)定無干擾、接收信號靈敏 高 等 [15]。目前世界上兩大 GSM 系統(tǒng)為 GSM 900、 GSM1800，采用不同頻率 ，而本文中所看重的是通信網絡的 穩(wěn)定性和其采用的協(xié)議標準的固定性。車輛上的終端設備通過內置無線通信模塊，使用移動運營商提供的無線通信網絡實現(xiàn)與系統(tǒng)服務器之間的連接，使其能夠將得到的車輛數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的服務器，同時能夠接收和執(zhí)行服務器發(fā)出的命令消息。 . .. 3 系統(tǒng)功能及需求 移動目標監(jiān)控的目的，是為了在移動目標及其管理者之間建立一種準確、迅速、有效的信息溝通方式。促進企業(yè)的信息化建設，獲得先進的管理手段，為決策者實時提供決策參考信息，從而提高工作效率，降低運營成本，保障安全，使得管理工作更為簡單有效。 因此， GPS 監(jiān)控系統(tǒng)的核心功能是在移動目標以及監(jiān)控中心之間進行高效的信息傳送。通過信息的交流，公司的決策者能夠得到實時的管理決策支持數(shù)據(jù)，車輛駕駛和司乘人員能夠享受到信息和安防等服務，監(jiān)控人員能夠方便快捷的完成監(jiān)控調度任務，需要系統(tǒng)提供信息服務的人員能夠簡單及時的獲得服務 [20]。 系統(tǒng)需求特點 /服務器模式（ Browser/Server） 目前，傳統(tǒng)的客戶端 /服務器結構（ C/S）正在被 B/S 結構或其它的分布式體系結構所取代，由于 B/S 方式僅要求客戶機上安裝有瀏覽器即可（包括 IE或 Netscape），因此具有界面風格統(tǒng)一、開放、應用程序維護簡單等優(yōu)點 [21]。 監(jiān)控中心作為整個系統(tǒng)的一個重要部分，起著承上啟下、內外銜接的作用。作為客戶服務的窗口，監(jiān)控中心要能及時處理大量用戶的業(yè)務請求，這些在車輛監(jiān)控中心受理的業(yè)務請求如何得到準確、及時、快速的處理，是體現(xiàn)系統(tǒng)響應速度和解決客戶問題效率的關鍵。為了更好地與用戶之間進行交互，服務器端應用應提高服務器處理大量請求時的響應速度。 GPS 車輛監(jiān)控信息管理系統(tǒng)的通信安全也直接影響整個系統(tǒng)的安全性。 GPS 車輛監(jiān)控信息管理系統(tǒng)的安全性問題主要包括以下幾方面：系統(tǒng)通信的安全性、系統(tǒng)的網絡安全、系統(tǒng)的權限管理及數(shù)據(jù)庫文件的安全性等。網絡安全由網段的劃分、路由備份、路由訪問控制來保證。每個節(jié)點網絡中繼必須建立雙路由模式即直達路由和迂回路由；路由器使用動態(tài)路由協(xié)議；功能完善強大的防火. .. 墻是路由器網關必須具有的，可以確保系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保密，也可以檢測到不安全的訪問者。對于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一定要采用具備 C2 級以上的數(shù)據(jù)安全控制機制；數(shù)據(jù)庫還應該具有完整的鎖機制；如果有些數(shù)據(jù)的保密要求非常嚴格，這些數(shù)據(jù)可以字段加密去儲存，這些 數(shù)據(jù)即使是數(shù)據(jù)管理員也無法讀出來。 系統(tǒng)能方便、快捷地完成擴容，是必須在設計階段考慮的問題。當系統(tǒng)的規(guī)模要增大時，可以不用改變系統(tǒng)原來結構的的基礎上進行擴充網絡和應用的功能。 嚴格來說跨平臺性是先進性的一種具體表現(xiàn)形式，一般來說跨平臺性是指軟件能夠在不同的操作系統(tǒng)上運行，目前實現(xiàn)跨平臺特征的主要技術是 JAVA 技術?？梢赃m用于任何不同的軟硬件平臺，而且也適用于任何規(guī)模和不同管理方式的企業(yè)，新用戶容易添加到系統(tǒng)上，自動完善各種操作。 模塊的標準化是整個系統(tǒng)開發(fā)所必須具 備的；系統(tǒng)文檔必須要規(guī)范化，包括系統(tǒng)需求分析、初步設計、詳細設計、測試、測試結果、系統(tǒng)使用說明書等等一系列設計過程和使用過程的報告都必須規(guī)范。 定論一個系統(tǒng)實用與否的關鍵環(huán)節(jié)就是系統(tǒng)的易操作性，一般情況下有以下幾點：美觀的操作界面，使功能要人性化；簡潔的操作步驟，越簡單越好；系統(tǒng)提供幫助的信息要完整并且實用，即使不怎么懂專業(yè)的用戶也能很快的學會使用系統(tǒng)的各個功能。 確保系統(tǒng)可以在一段時期內能夠自行檢測、隨時可以監(jiān)控、如果發(fā)現(xiàn)問題就會告知系統(tǒng)完善日志管理功能，方便技術處理員可以快速找 到故障位置，即時處理問題所在；如果一臺服務器發(fā)生故障時，系統(tǒng)可以轉移到另一臺服務器上，就是所說的雙機熱備份系統(tǒng)。當一些軟件有重要操作時要設置日志記錄，作為系統(tǒng)日志的補充，并且加強管理功能；不僅需要系統(tǒng)定期的自行檢測，而且設計軟件過程當中也要考慮數(shù)據(jù)監(jiān)控，當系統(tǒng)被攻擊后可以提早作出察覺。 . .. 系統(tǒng)設計原則 出租車管理系統(tǒng)的設計要根據(jù)以下原則為依據(jù)： 信息量大是這個系統(tǒng)的最大特征，所有部門都會頻繁聯(lián)系和頻繁的交換資源，所以要想保證系統(tǒng)的高效性就得采取一定的措施。 系統(tǒng)在無線網絡部分必 須提供充分的手段去抗干擾除噪聲。 根據(jù)用戶的需求和習慣制定用戶的車載終端，所有的程序都必須符合出租車行業(yè)的要求，系統(tǒng)界面友好、功能易操作和學習，作業(yè)流程加以規(guī)范和完善。 可以適用于任何不同的軟硬件平臺，而且也適用于任何規(guī)模和不同管理方式的企業(yè)，新用戶容易添加到系統(tǒng)上，自動完善各種操作。 數(shù)據(jù)在全局網內可以共享，和其它的管理系統(tǒng)一樣，不同管理級別在系統(tǒng)內的操作權限不同，并制定相應的數(shù)據(jù)庫恢復策略，防止系統(tǒng)遭受意外時的損失最小。 6．系統(tǒng)經濟性 在保證滿足技術要求的前 提下，做到性價比最好；采用 GPRS 方式傳輸數(shù)據(jù)，后期的運營費用只有同類產品的 1/4。 7．系統(tǒng)兼容性 兼容現(xiàn)有的和將要采用的顯示終端設備，要求總