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OGC:室内外定位标准推动者

定位应用程序是移动计算中的一个热点领域,但由于其在技术上缺少标准协议,从而致使室内GPS应用受限。本文重点关注位置信息和建筑物信息如何通过公开接口进行数字化传输,以及OGC在促进室内、室外定位标准应用上的愿景。

  定位应用程序是移动计算中的一个热点领域,但是室内GPS应用仍然缺乏。当移动设备进入建筑物,有些时候移动设备的加速计和指南针会提供水手称为“航位推测”的服务,在收集完最后的GPS坐标后,会计算行走的距离和方向。有时室内定位是通过附近位置感知WiFi热点的临近值,或者使用诸如RFID之类的室内无线应答器、或通过蓝牙、红外等同移动设备进行通信的无线应答器来计算的。可以使用的方法很多,其中包括一些手动数据输入方式,但是这些技术很多都是私有的,并没有标准协议或编码,而这些协议和编码正是多种位置确定、技术提供或硬件解决方案得以轻松实现的基础。

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室内、室外位置定位(3sNews 配图)

  本文中,我们不用关心它如何定位什么样的建筑物信息是可用的,我们关注的重点是位置信息和建筑物信息如何通过公开标准接口和编码进行数字化传输。公开、国际化的标准有效地使用能促进地址信息、建筑物信息和多种应用程序的无缝集成。室内定位和室外定位结合是应急和灾难响应、增强现实、安全、规划、管理设施、房地产、金融、保险、基于位置的营销、智能电网、能源管理,以及空气、水、汽油和污水的管理等领域的重点需求。其中一些应用程序直接涉及用户,而另一些则是机器和机器之间的通信。

  此外,从更广泛的市场角度出发,标准的使用能有效地促使即插即用组件和应用程序的集成,这些标准也能使遗留资源再利用、提高效率从而更经济,市场更广阔。此外这些标准能驱动紧急和意外应用程序,以便加快进程。

  在这些领域中,参与方往往将注意力集中在通信媒介上:是通过WIFI、移动传输、蓝牙、IP(电线)还是一些其他的物理通道进行设备通信?对于OGC(开放地理信息系统协会)来说,它并不在意确定位置,真正关心的是位置是如何传输的,相关有效载荷的结构,位置的准确性,不确定性的度量单位等等。OGC旨在促进编码标准、接口标准以及各种应用程序中室内和室外定位无缝连接的最佳实践方法的发展。

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开放地理信息系统协会(3sNews 配图)

  OGC与其他标准相一致的情况

  OGC作为全球地理空间标准讨论的主要论坛正不断被认可,并且OGC作为具备标准发展和推广有效流程的组织也不断被认可。该流程包括维系具有主要标准的组织所构成的业界联盟,这些组织正应对着室内、室外定位各方面的问题。OGC的合作伙伴包括国际房地产开放式标准协会(OSCRE),MISMO(住宅和商业房产的美国标准),OASIS,开放移动联盟WAP论坛(WAP Forum) 和开放式移动体系结构(Open Mobile Architecture) 两个标准化组织通过合并成立最初的OMA,Web3D论坛,万维网论坛(W3C),IEEE,ISO以及其他许多标准组织。以下是一些合作成果:

  ·因特网工程任务租(IETF)显示信息数据格式位置目标(Presence Information Description Formal Location Object ,PIDF-LO)。PIDF“定义了即时信息/应答协议要求IETFRFC(Internet Engineering Task Force Request For Comments)【2779】的基本显示格式和扩展,同时定义了由IMPP模型文件定义的显示状态值的最小集合。”位置目标(Location Object,LO)规定了设备的位置信息。许多应用情况下使用依据911和无线领域内应急响应要求来定义LO对象。OGC的一个轻量级配置文件:地理标识语言(Geography Markup Language, GML)是PIDF为实现支持PIDF-LO的“GeoPRIV”(私有)元素的大地测量位置(坐标)的命令代码。相关草案DHCP文件描述互联网设备如何选择编码位置,并且在分配设备IP地址时DHCP握手过程中提供一个GML编码位置。

  ·通过OGC/IEEE的合作,IEEE1451“智能传感器”标准和OGC传感器网络赋能标准已经能够很好的结合使用。SWE标准在建筑物内传感器应用程序(如需要标准方式显示室内位置的能源管理和智能电网)中将变得更加重要。

  ·buildingSmart联盟(bSa)和OGC建筑物信息模型(Building Information Model, BIM)标准协同工作。具体来说,bSa指定ifcXML标准,编码早期的工业基础类基于文件的数据标准到XML编码,通过GML提供室内/室外连接。

  ·美国国家标准技术研究院(National Institute of Standards and Technology, NIST)智能电网框架所需标准清单包括OGC地理标识语言(GML)编码标准。因为许多智能电网设备位于室内,智能电网是另外一个用于室内/室外位置集成的驱动程序。

  概要及REST

  直到最近,OGC的重点才开始转变为企业、政府空间数据基础设施和地球成像行业提供面向地理空间架构的通用服务。现在,越来越多的OGC成员参与到为特定应用领域(如航空,水温,气象和海洋观测等)开发OGC标准概要。同时也开发在Web内容企业联合组织中使用轻量级配置文件GML的概要位置编码,如GeoRSS的GML配置文件。

  这种大众市场利益超出了轻量级编码:为应对涉及数千地理空间网络开发人员和数百万程序用户方案的需求,委员们探索基于定位问题解决方法的“Restful”标准。REST主张找到简单的URL链接链接到更适合数据库服务接口的定位资源,同时,他们找到了更适合分类的搜索引擎。现有的OGC网络服务并不能满足他们所有的要求,因此他们的需求是OGC会议上最激烈的讨论,即OGC邮件清单和地理博客以及OGC关注的LinkedIn讨论。

  这些讨论中一个重要的关注点是:无线运营商、便携式设备制造商、应用程序开发商、社交网络公司以及其他基于位置的服务(LBS)价值链上的成员没有像GIS和地球成像公司在OGC中那样一起工作,在“合作竞争关系”中,可提供像万维网那样的开放位置信息,Web 2.0中充斥着位置信息。个人用户的大众市场位置互操作性与团体的地理空间互操作有本质区别吗?社交网络和相关位置服务的公司开始时成长过于迅速,竞争过于激烈以至于不关心标准吗?

  不管由于什么原因,至少从用户、开发人员和广告客户的角度考虑,对运行搜索好友或城市中定位等程序移动设备中的位置信息互操性来说,我们是有一项明确需求的。室内、室外位置信息集成是这项需求的一部分。

  OGC在室内、室外定位集成方面的关注,下述标准中显而易见:

  ·城市地理标识语言(CITYGML),一种3D城市建模的OGC标准,该标准有助于室内、室外导航。CITYGML是一个开放信息模型,是作为虚拟3D城市模型的显示、存储和交换的基于XML的编码。CITYGML在室内、室外定位集成中必将发挥作用,一部分原因是强大的厂商支持(如Autodesk, Bentley,Oracle,Saee,Esri,Interactive Instruments,Liquid, M.O.S.S.,Pirireis,Snowflake以及其他厂商),一部分原因是和广泛使用的OGC标准框架相兼容,还有部分原因是CITYGML提供了一种全面且贯穿始终的方法多层次显示结构、室内和室外的细节。虽然CITYGML的重点是三维建模,但它也提供了一种可行的标准方法,即:使用计算机辅助设计(CAD)系统欧氏几何中的建筑物细节,在地球坐标中融入建筑物位置信息。

  ·OPEN GEOSMS,一种备用的OGC标准,它提供了一种使用位置来标记SMS信息的标准方法。该标准具有惊人的潜力,因为在2010年,SMS信息发送的总量超过6.1万亿条,许可式SMS在许多国家是移动广告最有效的一种表现形式。SMS当然可以在室内使用,因此,移动服务价值链上的参与方都希望室内/室外信息集成。OPEN GEOSMS是由来自台湾的ITRI引入OGC的,在台湾OPEN GEOSMS已经广泛使用。

  ·为了支持增强现实(AR)的发展,开放地理信息系统协会(OGC)将在台湾举办第三届国际AR标准会议以及OGC会议。

  ·许多无线基础设施供应商执行OGC开放位置服务(OPENLS)接口标准,该标准为目录服务、网关服务、地理编码服务、显示(地图描述)服务、路径服务以及导航服务确定接口和相关操作。

  ·去年12月,OGC在讨论文件上发布了一条要求,“室内导航的必要条件及空间事件建模该文件提到了用于室内导航能进行路径规划的模型、多种定位方式、定位背景以及不同的运动类型。该研究是在室内空间认知(Indoor Spatial Awareness , ISA)项目中实现的。ISA是由韩国建设部和交通部投资的研究和发展项目,它的合作者涵盖了韩国、美国、德国以及丹麦的学术界和工业界。它包括从一个三维CITYGML建筑物模型衍生出一个网络拓扑的概念,其依据是将房间划分为更小的小房间。这些概念早前被引入到一个OGC工程报告中(OGC Doc.No.09-067r2)。在这方面,荷兰正在使用CITYGML为整个国家构建一个宏大的三维模型。

  ·2011年4月22日,OGC发起3D描述互操作性实验(IE)来推进发布和移动与城市规划、景观可视化相关的三维地理空间执行标准。

  ·OGC组织了一次讨论会,“扩大GeoWeb到事物的互联网络”于2011年5月23-25日在华盛顿COM.geo举行。

  OGC标准执行如同概要执行,通常是轻量级的实例用以满足特殊需求。它们通常尽可能全面,以应对广泛的需求。但是概要可以尽可能简单的去应对特殊需求。OGC标准程序的目的是使参与方修改或者扩展已有标准,而这些对标准的修改和扩展正是许多OGC领域工作组的主要活动。

  结论

  室内、室外位置信息标准的主要阻碍是:室内、室外定位这个大领域内,不同的分领域有不同的需求和观点。3D城市建模人员、游戏开发人员、BIM、CAD标准专家、AR开发人员、应急响应专家、智能电网参与者、能源管理者、位置广告客户、建筑师、社交网络供应商、保险人、评估师等看待世界的方式不同。尽管这些参与者的需求不同,他们之间也有重叠部分,但这就是互操作性问题解决方案的基础。

  OGC并非拥有所有问题的答案,但是OGC确实有一套共识的程序。这样,利益相关人员才能够就所要做的一件事达成共识。OGC互操作程序运行原型操作,包括测试平台、互操作性实验、接插集会和试点项目,用以快速跟踪特定行业需求说明,最终进入正式标准制定程序。赞助商根据现实世界使用案例设定目标,参与者实现目标。这些举措由关注3D城市模型、工作流、安全、灾难管理和语义等问题的OGC技术委员会工作组紧密跟踪。OGC也邀请外部标准开发人员提交他们的标准,采用后作为官方OGC标准,因此在公平、公开的进程中,这些标准得以维护、发展和协调。

  OGC已经开始为一个具有空间功能的移动网络制定一个初步的概念模型,包括室内、室外定位等,其依据是高优先级使用案例。该项活动有望建立一个测试平台。(编译 叮当)

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