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Java 手机与空间制图服务（WMS）应用集成

    本文探讨利用 J2ME 手机，实现移动设备与空间制图服务（WMS）网络应用服务集成，可以实现对J2ME手机对网络LBS、GIS 图像数据的访问与地图数据的显示，并在迅速实现小型的LBS、移动 GIS 核心的导航地图的显示功能。

    1 引言

    人类的日常生活行为80％以上与空间位置有关，对空间位置信息获得有着与生俱来的需要。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，也为空间位置服务的开展和扩大带来了无限商机。空间位置服务（LBS——Location Based Service以下简称LBS），是指通过移动通信网络，采用无线定位，结合GIS地理信息系统，为用户提供基于位置导航、查询的一种增值业务。LBS属于移动GIS中典型的应用领域之一，它涉及到地理信息服务、计算机应用互操作、无线通讯、手机等技术，属于空间信息、计算机网络协同计算交叉学术领域。目前，应用无线通讯技术最广的消费群体是手机用户，这些用户对空间位置服务有较大需求。

    与此同时，伴随着计算机网络、无线通讯等技术的发展，Java 手机的应用已经在国内崭露头角。Java 手机（注：J2ME手机是指支持Java Micro Edition ，MIDP的手机，通常我们所说的"Java手机"就是"J2ME手机"）一改传统手机功能固定、系统封闭的模式，为 Java 手机开发者与用户提供了一个开放的接口，应用程序开发者和用户可以根据自己的需要开发或下载符合自身的软件。目前， J2ME （Java 2 Platform， Micro Edition）已经成为目前最流行的手机应用开发平台之一。Java手机的发展已经为开发基于Java手机平台的空间位置服务（LBS）提供了条件。针对手机用户对空间位置服务的需求，笔者基于 Java 手机开发出了"个人导航系统".本系统的早期版本（基于 Motorola 388手机），曾在在2002年6月中国软件协会、Motorola、Sun公司等联合举办的"全国无线 Java 应用程序大赛"中获得优秀奖。

    通常来说，在CPU运算速度低、内存与存储空间有限的 Java 手机上开发 LBS与GIS 导航系统是比较困难的，一些LBS用户对导航地图信息的获取，往往是通过Java手机与相关LBS业务应用网络服务应用集成来实现的，这其中 Java 手机对网络 GIS 图像导航资源的获取与操作，是任何LBS系统的核心技术之一。笔者在自主开发的"个人导航系统"中，利用 J2ME手机（Motorola388、Motorola A760等）通过 GPRS 网络，实现了 J2ME 手机与空间 WMS （Web Map Service）服务应用集成，并获取导航地图，并完成相关操作。以下介绍 J2ME 手机对网络图像资源的访问。

    2 J2ME 手机对图像对象的获取

    2.1 J2ME 手机对图像的获取与显示

    J2ME 手机的 MIDP 1.0标准版本，只支持 PNG 格式的图像。可以显示静态的图像和非静态的图像。静态图像是指一经创建，图像的内容就不再变化的图像。而非静态图像是指图像可以有 J2ME 绘图语句动态创建。由于 J2ME 手机的计算能力有限，在基于 J2ME 手机的移动 GIS 中，笔者采用了静态 PNG 格式的栅格图像。J2ME 手机对静态图像的创建主要有两种方式：第一种方式：直接由捆绑在应用 JAR 文件中的应用资源文件来装载和创建一个静态图像［1］。其构造方式为：

Image img=Image.createImage(String pngName);

    其中：pngName 为 J2ME 应用程序 Jar 文件中的图像文件名。由于 J2ME 手机的存储容量有限（通常为几百 K 或几兆），而LBS、移动 GIS 空间数据量相对较大，单纯地将LBS、移动 GIS 客户端的数据，按照上述方式存储在移动客户端本地 J2ME 手机上，很难满足移动 GIS 空间数据的存储；另外，对移动客户端的数据更新也比较困难。

第二种方式：使用二进制 PNG 格式数据创建一个静态图像。

Image img=Image.createImage(byte[], int offset, int length);

其中：byte[] 为 PNG 格式数据数组，offset，length 分别为使用数组的偏移量与长度。

    这种创建静态图像的方式比较灵活，PNG 格式数据数组可以来自 J2ME 程序的任何地方（如：网络）。笔者开发的基于 Motorola388 手机的LBS、移动GIS系统，就是利用移动客户端的 Motorola388 手机来动态地读取网络服务器的 GIS 空间数据（当然数据格式可以是矢量或栅格格式），而且能比较方便地更新客户端的数据。

2.2 空间地图服务（Web Map Service）的 GIS 图像动态生产

    空间Web服务（Spatial Web Services）是关于空间信息应用之间的互操作的研究领域。伴随着计算机软硬件技术的发展，空间 Web 服务也发展很快，相应的标准化工作也在迅速展开。空间信息目前 OGC 已经制定或建议的空间 Web 服务主要有：

  • Web Map Service,
  • Web Registry Service,
  • Web Feature Service,
  • Web Coverage Service,
  • Styled Layer Descriptor for WMS,
  • GeoCoder Service,
  • Transaction WFS 等等，

    其中：ISO/TC211已经采纳与空间Web相关的标准有：Web Map Service （ISO 19128）标准、以及ISO 19136 - Geography Markup Language（地理信息标记语言GML）。


图 1 空间 Web 服务体系结构
图 1 空间 Web 服务体系结构

 

    空间 Web 服务与标准的 Web 服务有着类似的体系结构，但是空间 Web 服务与标准的Web 服务也有一些区别：如：空间 Web 服务中消息的传递可能直接使用 XML 协议而不使用 SOAP 协议。鉴于移动用户最关心的是空间信息相关的地图信息，而 WMS 服务已经被ISO/TC211 采纳，以下主要围绕移动设备（如：Java 手机）与空间 Web 服务 WMS 之间的互操作来研究。

    地图服务器 Web Map Service WMS 是一种 Web 服务，它提供了由地理空间动态产生用户所需要的空间信息的服务。用户可以获得适合自己显示的栅格（如：PNG, GIF or JPEG）、栅格数据（如：SVG），或 Web 图像元文件 Web Computer Graphics Metafile （WebCGM）等数据格式。OGC 定义了地图服务器 Web Map Service WM 的三种操作，GetCapabilities，GetMap，GetFeatureInfo。其中与导航密切相关的是 GetMap 操作，GetMap 返回一幅根据客户端请求参数动态生成的地图。



如：http://localhost:8080/wmsserver111/servlet/wms?VERSION=1.1.1
&SRS=epsg:4267&REQUEST=GetMap&LAYERS=Layers/World/Countries&STYLES=&BBOX=
-180,-180,180,180&WIDTH=800&HEIGHT=600&FORMAT=image/gif

将返回一幅地图给客户端：


图 2 WMS GetMap 服务响应

图 2 WMS GetMap 服务响应


3 Java 手机与网络

3.1 J2ME 手机对网络的支持

J2ME 手机使用 HTTP 协议作为 MIDP 网络库的网络协议。HTTP 是一个丰富而且被广泛使用的协议，可以在不同的无线网络中很简单地实现。MIDP 设备的 HTTP 可以使用 IP 协议，例如 TCP/IP 或非 IP 协议像 WAP 或 i-Mode 来实现。MIDP 网络 API 定义在javax.microedition.io.HttpConnection 中。这个接口扩展了javax.microedition.io.ContentConnection并且提供了附加的域和方法来解析 URL、设置请求以及解析相应头。

3.2 J2ME 手机对空间制图服务（WMS）导航图像（PNG 格式）数据的请求

以下代码仅演示J2ME手机对空间制图服务（WMS）数据请求核心的代码，空间制图服务（WMS）服务器，可以是任何符合OGC WMS标准的任何服务器（本文使用了Mapinfo MapXtreme 4.7提供的WMS服务）

package untitled9; 

import java.io.*;

import java.util.*;

import javax.microedition.midlet.*;

import javax.microedition.lcdui.*;

import javax.microedition.rms.*;

import javax.microedition.io.*;

public class Untitled0

    extends MIDlet

    implements CommandListener, ItemStateListener {

  Display display;

  Canvas canvas0;

  // Custom declaration code starts here

  public Untitled0() {

    display = Display.getDisplay(this);

    canvas0 = new Canvas() {

      public void paint(Graphics g) {

        HttpConnection content = null;

        byte[] contents = null;

        try {

          content = (HttpConnection) 

Connector.open("http://localhost:8080/wmsserver111/servlet/wms?
VERSION=1.1.1&SRS=epsg:4267&REQUEST=GetMap&LAYERS=Layers/Beijing/
Road&STYLES=&BBOX=-180,-180,180,180&WIDTH=
120&HEIGHT=120&FORMAT=image/png");

/************************************************************************

通过 Http 协议建立连接 content 对象，取得 GIS 图像数据文件的长度；然后，

按照该文件的长度构造缓冲区 kkk[]；由 content 对象获取输入流，

将数据输入流与数据输入流连接，将 GIS 图像数据文件的数据读入缓冲区 kkk[]，

由 kkk[]缓冲区构造静态 GIS 图像对象me=Image.createImage(kkk,0,kkk.length);

这样就可以构造出静态 GIS 图像，从而就可以使用任何绘图语句将图像在 J2ME 手机屏幕上。

图像的显示：建立一个画布 Canvas，在 Canvas 的 paint 事件中，加入如下代码：

g.drawImage(me,0, 0, Graphics.LEFT| Graphics.TOP);

*************************************************************************/

try {

    DataInputStream _in = new DataInputStream(content.openInputStream());

        _in.available();

        int _length = (int) content.getLength();

if (_length < 1) {

          _length = _in.available();

          System.out.println(_length);

          }

        contents = new byte[_length];

        _in.readFully(contents);

        _in.close();

        System.out.println(contents.length);

        Image img = Image.createImage(contents, 0, contents.length - 1);

        g.drawImage(img, 0, 0, g.LEFT | g.TOP);

          }

          catch (IOException except) {

            except.printStackTrace();

          }

        }

        catch (IOException excpt0) {

          excpt0.printStackTrace();

        }

}

      {

        this.addCommand(new Command("command1",

 Command.SCREEN, 1));

        setCommandListener(Untitled0.this);

      }

    };

    // Custom constructor code starts here

  }

  public void startApp() 

throws MIDletStateChangeException 

{

    display.setCurrent(canvas0);

  }

  public void pauseApp() {

  }

  public void destroyApp(boolean unconditional) throws

      MIDletStateChangeException {

  }

  public void itemStateChanged(Item item) {

  }

  public void commandAction(Command c, Displayable d) {

    if (c.getLabel().equals("command1") && d == canvas0) {

}

}

}






 

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