基于J2ME_MobileSVG移动GIS设计与实现

技术创新中文核心期刊《微计算机信息》（管控一体化）２００６年第２２卷第３－３期３６０元／年邮局订阅号：８２－９４６《现场总线技术应用２００例》移动计算基于Ｊ２ＭＥ／ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ移动ＧＩ Ｓ设计与实现ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔｏｆＭｏｂｉｌｅＧＩＳｂａｓｅｄＪ２ＭＥ／ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ（西南交通大学）张瑞江齐华韩卫杰王行祥Ｚｈａｎｇ，ＲｕｉｊｉａｎｇＱｉ，ＨｕａＨａｎ，ＷｅｉｊｉｅＷａｎｇ，ＸｉｎｇＸｉａｎｇ摘要：移动终端设备在内存、存储设备、ＣＵＰ等方面有限性和地理信息系统中地图海量数据之间的矛盾，制约移动ＧＩＳ的发展。

文章分析了ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ规范以及在表达地图方面的优点，讨论了将ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ应用到移动地理信息的开发方法，利用Ｊ２ＭＥ平台设计实现了客户端程序。

关键词：ＳＶＧ；ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ；移动ＧＩＳ；Ｊ２ｍｅ；ＸＭＬ中图分类号：ＴＰ２０８文献标识码：ＡＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｏｂｉｌｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｒｍｉｎａｌｗｈｉｃｈｈａｓｃｏｎｆｉｎｅｉｎｍｅｍｏｒｙ，ＣＰＵ，ｓｔｏｒａｇｅｄｅｖｉｃｅｓｅｔｃ，ｍａｐｈａｓｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｓｏｆｄａｔａｉｎｇｅｏｇｒａｐｈｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｃｉｅｎｃｅ，ＣｏｎｆｌｉｃｔｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆｏｒｍｅｒａｎｄｔｈｅｌａｔｔｅｒｒｅｓｔｒｉｃｔｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｏｆｍｏｂｉｌｅＧＩＳ．ＭｏｂｉｌｅＳＶＧｐｒｏｆｉｌｅｓａｎｄｔｈｅｍｅｒｉｔｏｆｉｔｉｎｅｘｐｒｅｓｓｍａｐｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．ＡｐｐｌｉｅｄＭｏｂｉｌｅＳＶＧｐｒｏｆｉｌｅｓｔｏｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｇｅｏｇｒａｐｈｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｃｉｅｎｃｅｉｓｉｎｔｒｏ－ｄｕｃｅｄ，ｃｌｉｅｎｔｐｒｏｇｒａｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．ｂｙｕｓｉｎｇＪ２ｍｅｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＶＧ；ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ；ｍｏｂｉｌｅＧＩＳ；Ｊ２ｍｅ；ＸＭＬ文章编号：１００８－０５７０（２００６）０３－３－０１６４－０３手机、ＰＤＡ等移动设备已经渗入了我们生活的各个领域，人们期待以手机为代表的移动终端提供更多的服务。

地理信息科学的目的是为人类的生产和生活提供了更好的服务，如果将地理信息系统应用到手机等嵌入式设备上，必将带来一个新服务增长点。

目前，开发基于手机为终端的移动地理信息系统已经成为地理信息领域一个新的热点之一，但是如何解决手机嵌入式设备在内存、存储器、ＣＰＵ等方面的有限性和海量地图数据之间的矛盾，是开发移动ＧＩＳ应该首先解决的问题之一。

本文分析了ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ规范的特点，阐述了将ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ应用到移动ＧＩＳ的开发的方法，并利用平台无关的Ｊ２ｍｅ开发平台和开源项目ＴｉｎｙＬｉｎｅＳＶＧｆｏｒＭＩＤＰＳＤＫ、ｋＸＭＬ开发包设计与实现了移动ＧＩＳ的客户端。

１ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ规范１．１ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ规范ＭｏｂｉｌｅＳｃａｌａｂｌｅＶｅｃｔｏｒＧｒａｐｈｉｃｓ（ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ）是被３ＧＰＰ为多媒体服务采纳的一个新的图像标准。

ＳＶＧ是由Ｗ３Ｃ制定的基于ＸＭＬ语言的用来描述二维矢量图形的标准，ＳＶＧ规范是为互联网设计的，而且复杂，由于手机、ＰＤＡ等移动设备在内存、存储设备等方面的诸多限制，不可能实现ＳＶＧ规范。

于是Ｗ３Ｃ针对嵌入式设备开发出了ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ规范，它分为两个子集：ＭｏｂｉｌｅＳＶＧＴｉｎｙ和ＭｏｂｉｌｅＳＶＧＢａｓｉｃ。

Ｍｏ－ｂｉｌｅＳＶＧＴｉｎｙ主要用于手机等低端嵌入式设备，Ｍｏ－ｂｉｌｅＳＶＧＢａｓｉｃ主要用于ＰＤＡ等高端嵌入式设备。

ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ是开放的，矢量的、基于ＸＭＬ的，为无线网络传输和显示而制定的规范。

尽管ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ规范刚刚制定不久，现在已经出现了一些应用如娱乐方面：在手机中显示和用户交互的卡通ＳＶＧ图片、动画等；基于位置服务：主要是以用户手机作为客户端显示ＳＶＧＴｉｎｙ矢量地图，并对它进行操作。

ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ规范集图形、图像、文本为一体，它的基本元素分为基本图形对象和页面描述两部分，如图１：图１只是部分的显示了ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ的图形对象，在基本图形对象中的图形中包括矩形、圆、线、多边形等基本图形元素和描述曲线的路径元素。

功能描述对象中还包括笔划、填充、对象数组、动画、字体描述等对象元素。

１．２ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ矢量地图的优势由ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ文档绘制的矢量地图和支持ｊａｖａ的手机能显示的Ｐｎｇ格式的ＧＩＳ地图相比具有明显的优势：Ｐｎｇ格式的ＧＩＳ地图是基于象素生成，当对它进行缩放操作时图像会产生失真想象；ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ是基于ＸＭＬ语言的，当手机客户端通过网络请求服务张瑞江：硕士资金资助项目：国家＂十五＂科技攻关计划项目＂铁路地理信息系统数据标准研究＂。

编号：２００２ＢＡ４０７Ｂ０４－３ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ图形对象基本图形功能描述图形图形文本颜色字体坐标变换图１ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ图形对象１６４－－邮局订阅号：８２－９４６３６０元／年技术创新移动计算《变频器与软启动器应用２００例》您的论文得到两院院士关注中国自控网器方ＧＩＳ图形数据时，减少了频繁的数据格式转换问题，提高了响应速度，又能够减少网络传输负；ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ文件通常比位图文件小，可以缩短下载时间，这对带宽有限的移动设备尤为重要。

２地图数据的组织、编码问题地图数据包括空间几何数据和属性数据，如何利用ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ规范定义的文档对象表达地图中的地理实体是开发基于ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ移动ＧＩＳ应该解决的首要问题之一。

空间几何对象和ＳＶＧ标记间可以存在映射关系，利用ＳＶＧ标记表达地图是可行的。

针对不同的环境利用ＳＶＧ对象表达地图应采用不同的方法。

针对ＰＣ机ＳＶＧ图形显示操作，可以利用层次结构组织空间数据，将地图分成图层，图层由实体构成空间数据组织方案，对于手机等低端的嵌入式设备，在ＣＵＰ、存储设备等方面的存在不足，对ＳＶＧ文件表示的地图应该是有限小区域，本实验系统对空间数据组织采用地图由具有ＩＤ号的图层构成，图层由ＩＤ号的实体构成。

地物对象的编码问题涉及两部分：属性数据编码和空间几何数据编码。

属性数据编码有两种编码方案：内嵌法和外联法，为了节省手机设备解析ＳＶＧ文档的时间，提高反应速度，本实验系统采用外联法。

一般常规的外联法采用通过地物ＩＤ号和属性表对应来获取数据，实验系统针对可移植性的考虑，采用ＸＭＬ文件保存属性数据，这样也能减少访问数据的时间。

空间地物由简单地物和复杂地物构成，简单地物可以由ＳＶＧ标记表达，复杂地物可以由简单地物构成。

３Ｊ２ＭＥ技术概述Ｊａｖａ２ＭｉｃｒｏＥｄｉｔｉｏｎ（Ｊ２ＭＥ）是Ｊａｖａ２的最小版本，是为了能够开发运行在小型的、移动的嵌入式设备上运行的应用程序而设计的。

Ｊ２ｍｅ的核心部分是Ｊａｖａ虚拟机，它运行在嵌入式设备操作系统之上，Ｊａｖａ虚拟机之上是配置层，它的主要功能是为满足设备资源的要求，提供基本功能的程序库组成。

在配置层上面是间表层，它提供设备特殊功能的ＡＰＩ和扩展库。

Ｊ２ＭＥ程序运行需要一个配置层和一个或多个间表层。

在消费类和嵌入式设备中，移动信息设备倍受关注。

ＭＩＤＰ是为移动设备制定的规范，目前ＭＩＤＰ２．０ＡＰＩ主要提供以下主要功能：应用程序传输、生命周期、端到端事务全、网络功能、持久存储、声音等。

４系统设计与实现本实验系统在客户端采用在扩展性、安全性等方面具有优势的Ｊ２ＭＥ平台，ＳＶＧ文件的解析采用开源项目ＴｉｎｙＬｉｎｅＳＤＫ１．８．２ｆｏｒＪ２ＭＥＭＩＤＰ２．０，ＧＩＳ地图属性数据采用ｋＸＭＬ２．０开发包进行解析，满足查询等功能。

系统中ＧＩＳ地图采用ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ格式的文件来表达，属性数据采用ＸＭＬ文件。

客户端通过网络请求服务器端的ＳＶＧ地图文件，在客户端进行解析绘制，查询操作时请求ＸＭＬ属性文件数据，在客户端进行解析显示。

系统的主要功能有：基于ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ的ＧＩＳ地图的操作如缩放、平移等、属性数据查询操作、帮助等功能模块组成。

以下是实验系统的设计与实现关键功能模块。

４．１服务器方方案本实验系统只进行客户端的设计实现，在服务器方并没有设计服务器方组件，来接受客户端的请求，并返回处理结果。

服务器端采用Ｔｏｍｃａｔ５．０作为服务器，部署ＳＶＧ地图文件和ＸＭＬ属性文件。

测试程序调用ＳＶＧ地图文件或ＸＭＬ属性文件返回给客户端进行解析处理。

４．２客户端与服务器的通信Ｊ２ＭＥ平台ＭＩＤＰ２．０支持网络通信，ＭＩＤＰ２．０是对ＣＬＤＣ通用连接框架的扩展，支持常用的通信协议如Ｈｔｔｐ协议、ＵＤＰ、Ｓｏｃｋｅｔ等。

客户端通过打开网络建立连接、访问服务器端的资源。

本实验系统客户端采用Ｈｔｔｐ协议同服务器端通信获取ＳＶＧ地图文件和ＸＭＬ属性文件。

Ｈｔｔｐ网络连接分为两部分：向Ｈｔｔｐ服务器发送请求和接受服务器的响应。

通信过程为，首先通过Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ类的Ｏｐｅｎ静态方法打开一个Ｈｔｔｐ连接ｈ＝（ＨｔｔｐＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ．ｏｐｅｎ（ｕｒｌ），然后对连接的输入数据流进行读取操作；Ｔｈｒｅａｄｔ＝ｎｅｗＴｈｒｅａｄ（）｛ｐｕｂｌｉｃｖｏｉｄｒｕｎ（）｛ＨｔｔｐＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎｈｃ＝ｎｕｌｌ；ｔｒｙ｛ｈｃ＝（ＨｔｔｐＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ．ｏｐｅｎ（ｕｒｌ）；ｐａｒｓｅ（ｈｃ．ｏｐｅｎＩｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ（））；．．．｝．．．｝．．．｝此外还应考虑连接超时的问题，Ｊ２ｍｅ中通过ＴｉｍｅｒＴａｓｋ类和Ｔｉｍｅｒ类实现。

设计中采用了多线程技术，这样有利于提高系统效率。

４．３客户端地图操作实验系统对ＧＩＳ的ＳＶＧ地图文件的解析采用开源项目ＴｉｎｙＬｉｎｅＳＤＫ，它是基于ＭｏｂｉｌｅＳＶＧ规范的参考实现，主要包括三个开发包：ｃｏｍ．ｔｉｎｙｌｉｎｅ．ｓｖｇ；ｃｏｍ．ｔｉｎｙｌｉｎｅ．ｓｖｇ．ｒａｓｔｅｒ；ｃｏｍ．ｔｉｎｙｌｉｎｅ．ｔｉｎｙ２Ｄ。

在进行程序开发时，应在Ｌｉｂ目录下包含该开发包，并加载到项目中。

它主要进行ＳＶＧ文档的加载、解析、绘制操作，加载函数示意代码如下：ｐｕｂｌｉｃＳＶＧＤｏｃｕｍｅｎｔｌｏａｄＧＩＳＳＶＧ（Ｓｔｒｉｎｇｕｒｌ）｛．．．．．．．．ＳＶＧＤｏｃｕｍｅｎｔｄｏｃ＝ｎｕｌｌ；ＣｏｎｔｅｎｔＣｏｎｎｅｃ－ｔｉｏｎｃ＝ｎｕｌｌ；ＩｎｐｕｔＳｔｒｅａｍｉｓ＝ｎｕｌｌ；Ｒｕｎｔｉｍｅ．ｇｅｔＲｕｎｔｉｍｅ（）．ｇｃ（）；Ｔｒｙ｛．．．．．．．．．．．．ｃ＝（ＣｏｎｔｅｎｔＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ．ｏｐｅｎ（ｕｒｌ）；ｉｓ＝ｃ．ｏｐｅｎＩｎｐｕｔＳｔｒｅａｍ（）；．．．．．．．．．．．．．．．；ｄｏｃ１６５－－技术创新中文核心期刊《微计算机信息》（管控一体化）２００６年第２２卷第３－３期３６０元／年邮局订阅号：８２－９４６《现场总线技术应用２００例》移动计算＝ｐｌａｙｅｒ．ｐａｒｓｅ（ｉｓ）；｝．．．．．．．．ｒｅｔｕｒｎｄｏｃ；｝系统实现了对ＳＶＧ矢量地图的缩放、平移、恢复原始试图等主要操作。