移动地理信息系统技术与开发

我们生活中几乎所有的信息与位置有关，家在哪里，工作在哪里，开车在哪条路……。手机已逐渐成为日常生活中的重要组成部分，心爱的手机遗失已不用担心，只要没有关机，就可以通过移动地理信息系统技术找到它。移动地理信息系统是IT、移动通信和移动定位技术等新兴技术的综合集成，在推出来的近些年发展迅速，许多大型企业都推出了产品应用，如百度地图的位置服务、*的高德导航、腾讯的嘀嘀打车等。不断发展中的移动地理信息服务与我们的生活息息相关，其应用前景不可限量。如何理解和掌握移动地理信息系统的基本技术以及加入移动地理信息产品的开发研制，本书都将给您一定的指引和启迪！ 

本书系统介绍了移动地理信息系统所涉及的基础理论、关键技术和实用的开发方法，并根据作者近年来从事相关科研、教学的实践经验，列举了大量实例，以供读者参考。考虑到移动地理信息技术的飞速发展和广泛应用，本书在讲解基本理论的同时还介绍了国内外相关的*研究动态、研究成果和应用实例。 全书包括三大部分： 部分基础篇为移动地理信息系统的基本概念和运行环境，论述了移动地理信息系统的整体概况、发展现状、移动计算环境、移动操作系统和无线网络； 第二部分技术篇为移动地理信息系统的关键技术，论述了GNSS定位、移动无线网络定位、移动空间数据管理、移动地理信息数据传输和可视化技术； 第三部分实践篇为移动地理信息系统的开发技术，论述了基于Android移动操作系统环境下的ArcGIS Mobile SDK和百度地图的二次开发。 本书可作为高等院校地图学与地理信息系统、地理信息工程、空间信息与数字技术、通信与信息系统、遥感技术和网络工程等学科的大学本科和研究生的专业课教材，也可供相关领域的科研人员和工程技术人员参考。

部分 基础篇
第1章 绪论
1.1 移动地理信息系统
1.1.1 移动地理信息系统概述
1.1.2 移动地理信息系统的特点
1.1.3 移动地理信息系统的结构
1.2 地理信息系统发展现状
1.2.1 从地理信息系统到移动地理信息系统
1.2.2 移动地理信息系统的发展
1.3 移动地理信息系统的应用
1.3.1 公众应用
1.3.2 企业应用
1.3.3 政府应用
1.4 常见移动地理信息系统软件
1.4.1 ArcPad
1.4.2 百度手机地图
1.4.3 谷歌手机地图
1.4.4 高德地图
第2章 移动计算环境
2.1 移动计算环境的概念
2.1.1 移动计算
2.1.2 移动计算系统的结构
2.1.3 移动计算环境
2.2 移动终端设备
2.2.1 移动电话
2.2.2 智能手机
2.2.3 平板电脑和便携笔记本电脑
2.3 嵌入式构件
2.3.1 嵌入式微处理器
2.3.2 移动处理器
2.4 片上系统及中间件
2.4.1 片上系统
2.4.2 中间件
2.5 移动IP技术
2.5.1 移动IPv4的基本原理
2.5.2 移动IPv6的基本原理
2.6 移动Agent
第3章 移动操作系统
3.1 移动操作系统概述
3.2 移动操作系统的特点
3.3 主流移动操作系统简介
3.3.1 Android
3.3.2 iOS
3.3.3 Windows Phone
3.3.4 其他操作系统
第4章 无线网络与移动通信
4.1 无线网络
4.1.1 无线网络的标准
4.1.2 无线网络的分类
4.1.3 无线网络的接入方式
4.1.4 无线网络与有线网络的比较
4.1.5 无线网络展望
4.2 移动通信
4.2.1 移动通信的特点
4.2.2 移动通信分类
4.2.3 蜂窝移动网络
4.2.4 3G和4G
4.3 无线传感器网络
4.3.1 传感器网络构成
4.3.2 网络协议栈
4.3.3 传感器网络的特征
4.3.4 无线传感器网络的关键技术
4.4 移动互联网
4.4.1 移动互联网的特点
4.4.2 移动互联网的代际分期
4.4.3 移动互联网的未来发展趋势
第二部分 技术篇
第5章 GNSS定位技术
5.1 移动定位基本概念
5.2 GNSS概况
5.2.1 GPS系统概述
5.2.2 GPS系统的构成
5.3 GNSS定位原理
5.4 NMEA GPS导航数据格式
5.4.1 NMEA简介
5.4.2 NMEA-0183协议常用语句
5.5 GPS导航数据文件创建
第6章 移动网络定位技术
6.1 移动网络定位技术的分类
6.1.1 基于距离测量的定位技术
6.1.2 基于角度测量的定位技术
6.1.3 基于场景分析的定位技术
6.1.4 基于邻近关系的定位技术
6.2 蜂窝通信网络定位
6.2.1 Cell-ID TA
6.2.2 UL-TOA和TOA
6.2.3 EOTD
6.2.4 AOA
6.2.5 信号衰减
6.3 基于Wi-Fi的无线网络定位
6.3.1 Wi-Fi的传播与衰减
6.3.2 Wi-Fi定位的常用方法
6.4 基于ZigBee的网络定位
6.4.1 ZigBee技术简介
6.4.2 基于ZigBee技术的定位原理
6.5 基于UWB的定位
6.5.1 UWB技术简介
6.5.2 基于UWB技术的定位
第7章 移动空间数据管理
7.1 移动空间数据管理概况
7.1.1 空间数据管理概述
7.1.2 移动空间数据管理发展趋势
7.1.3 移动空间数据的特点
7.2 移动服务端空间数据管理
7.2.1 移动地理信息系统的数据组织策略
7.2.2 对象-关系型空间数据管理技术
7.3 移动终端空间数据管理
7.3.1 移动终端空间数据管理概述
7.3.2 基于Spatialite数据库的移动终端数据管理
第8章 移动地理信息数据传输
8.1 无线传输概述
8.1.1 无线传输的基本概念
8.1.2 无线传输的实现方式
8.1.3 数字信号的编码和调制解调
8.1.4 电波传播
8.2 卫星数据传输
8.2.1 卫星通信系统的组成
8.2.2 卫星通信系统的工作原理
8.3 3G数据传输
8.3.1 3G无线接入网概述
8.3.2 3G移动通信的组成
8.4 无线局域网传输
8.4.1 无线局域网的网络结构类型
8.4.2 WLAN标准
第9章 移动地图可视化技术
9.1 移动地图可视化基础
9.1.1 移动地图符号分类
9.1.2 移动地图符号的自动实现方法
9.2 移动地图可视化表达的基本原则
9.3 移动地图可视化方式
9.3.1 基于栅格图像的移动地图可视化
9.3.2 基于CGML的移动地图可视化
9.3.3 基于Mobile SVG的移动地图可视化
9.4 地理坐标到屏幕坐标的转换
9.4.1 地理坐标到屏幕坐标的转换公式
9.4.2 地理坐标到屏幕坐标的转换实例
第三部分 实践篇
第10章 移动地理信息系统开发概述
10.1 移动地理信息系统开发模式
10.2 常用的移动地理信息系统二次开发方案
10.2.1 ArcGIS Mobile SDK
10.2.2 百度手机地图SDK
10.2.3 OpenLS
10.2.4 MapX Mobile
10.2.5 MaPGIS K9嵌入式开发平台
10.2.6 eSuperMap 6
10.3 移动地理信息系统开发需要注意的问题
第11章 Java基本语法与Android开发基础
11.1 Java基本语法
11.1.1 Java语言基础
11.1.2 Java流程控制
11.1.3 Java数组
11.2 Android开发基础
11.2.1 Android SDK开发环境
11.2.2 在Android中建立工程
11.2.3 Android程序的源文件结构
11.2.4 Android应用程序的文件构成
第12章 ArcGIS SDK for Android二次开发基础
12.1 ArcGIS SDK for Android二次开发基本过程
12.1.1 ArcGIS SDK for Android二次开发步骤
12.1.2 ArcGIS Mobile for Android安装
12.2 ArcGIS Server移动地图服务创建
12.2.1 ArcMap移动地图设计
12.2.2 ArcGIS Server地图服务创建与发布
12.3 ArcGIS Mobile缓存文件的生成
第13章 基于Android的ArcGIS Mobile移动地图开发
13.1 地图、图层及空间参考
13.1.1 MapView地图组件
13.1.2 地图图层
13.1.3 SpatialReference
13.2 地图事件
13.3 空间要素可视化
13.3.1 Graphic
13.3.2 Geometry
13.3.3 符号渲染
13.3.4 信息窗口
13.4 定位
第14章 基于Android的百度地图开发
14.1 百度手机地图开发简介
14.1.1 把API添加到Android工程
14.1.2 百度地图的“Hello,World”
14.2 地图图层
14.3 地图覆盖物
14.4 地图服务
14.5 事件

前言

近年来，网络地理信息系统（Web Geographical Information System，WebGIS）通过Internet向个人提供空间信息服务，但是由于有线局域网络的先天限制，即用户必须在某些固定的地点上网访问才可得到想要的信息，无法达到“Anywhere，Anytime，Anybody，Anything”——随时随地获得信息服务的要求。而基于位置的服务（Loation Based Service，LBS）使用各种定位手段，获得用户位置信息，通过移动通信网络提供相应的地理信息服务。随着社会的发展，人们的活动范围越来越大，而且越来越不确定。这种移动性和不确定性给移动通信带来市场和挑战的同时，也为位置服务的开展和扩大带来了无限商机。
移动地理信息系统是一门新兴的技术，目前还很难找到一本论述移动地理信息系统原理与方法的教程，这也给移动地理信息系统课程的教学带来了困难。本书是作者在多年从事移动地理信息系统教学与科研的基础上撰写而成的，主要内容包括： ①移动地理信息系统概述，介绍了移动地理信息系统的概念、发展和应用等； ②移动计算环境，从移动计算出发，介绍了移动计算环境的体系结构以及组成该体系结构的移动终端设备、片上系统、中间件、移动IP技术和移动Agent等； ③移动操作系统，介绍了移动地理信息系统软件的基础环境及移动操作系统的特点和种类； ④无线网络和移动通信，介绍了移动数据传输的无线移动网络环境； ⑤全球定位技术，介绍了GPS定位的原理与方法，尤其是GPS在导航领域中的应用； ⑥移动网络定位技术，介绍了采用移动网络定位的技术和方法； ⑦移动空间数据管理，介绍了移动数据在存储和管理中的方法和技术； ⑧移动地理信息数据传输，介绍了各类移动地理信息数据的传输方式和方法； ⑨移动地图可视化技术，介绍了移动地图服务的呈现，即移动地图的可视化方法理论； ⑩移动地理信息系统开发概述，介绍了移动地理信息系统开发的主要类型和方法； Java基本语法与Android开发基础，介绍了Java开发的语言基础、流程控制，以及Android开发的源代码文件结构等； ArcGIS Server for Android二次开发基础，介绍了用于ArcGIS SDK for Android二次开发的底图制作与发布，以及ArcGIS SDK for Android二次开发组件； 基于Android的ArcGIS Mobile移动地图开发，以ArcGIS Mobile的二次开发为例介绍移动地理信息系统开发的一般过程和方法； 基于Android的百度地图开发，介绍了百度手机地图开发的方法和流程。
本书得益于作者在福州大学福建省空间信息工程研究中心就读博士期间所做的工作和研究，为此，特别感谢邬群勇副研究员和许其凤院士给予的指导！也得益于本人在厦门理工学院空间信息科学与工程系的移动地理信息系统课程教学过程中的积累和实践，感谢厦门理工学院空间信息科学与工程系的所有老师和学生给予的帮助和支持。本书在编写过程中也得到了清华大学出版社柳萍编辑的大力协助，在此表示衷心的感谢。长沙理工大学2011级学生张小强和厦门理工学院2008级学生于钦彬参与了本书的文字编辑，谢谢他们的热心参与！此外，本书还参考和引用了一些论文和书籍资料，谨此向这些论文和资料的作者表示由衷的感谢。
由于移动地理信息系统的发展日新月异，同时也由于作者水平有限，书中难免有不够严谨和错漏之处，敬请各位专家和广大读者批评指正。

作者
2014年8月于厦门