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Visualizacin y modelado de elementos geogrficos en dispositivos mviles
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Captulo 1: Descripcin del problema
Visualizacin y modelado de elementos geogrficos en dispositivos mviles
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1.1 Definicin del problema
1.1.1 Introduccin y definicin del problema
Se dice que nos encontramos en la era del conocimiento, aunque sera ms especfico
mencionar que vivimos una era de informacin, como consecuencia se ha hecho
importante tener la informacin adecuada en cualquier momento. Es as como los
dispositivos mviles se han vuelto parte esencial en alcanzar este objetivo y sobre todo se
han tornado bastante populares. Los celulares, las computadoras de bolsillo Pocket Pcs y
las Palms (smart devices) encabezan la lista de dispositivos mviles ms populares en el
mercado.
Con el fenmeno de globalizacin ganando terreno da con da, es de esperarse
que se tenga la necesidad de viajar, de desplazarse y de encontrarse en ambientes los
cuales no nos son familiares. La manera tradicional de ubicarse en algn punto
geogrfico es mediante algn mapa o pidiendo informes a los habitantes locales. Pero
porqu no explotar esas tecnologas antes mencionadas? Porqu no cargar con nosotros
esas informacin que necesitamos? O simplemente tener acceso a la informacin cuando
se dese? [Harder,1998]
Es aqu, donde los dispositivos mviles solucionan esta necesidad de cargar con la
informacin, en cualquier momento, cuando se necesite y de forma accesible. Existen
mltiples aplicaciones que se han desarrollado para cubrir esta necesidad pero son de
mbito comercial (ArcPad [ArcPad,2005], Street and Trips 2005 [Streets and
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Trips,2005]), por lo que es necesaria una aplicacin robusta gratuita que permita dichas
acciones.
Supongamos que se va a cruzar de un extremo a otro de la ciudad, y se encuentra
que la va principal por la cual nos desplazbamos est cerrada, y lamentablemente es la
nica ruta que conocemos para llegar a nuestro destino, en ese momento, tomamos
nuestro celular y realizamos una solicitud al servicio de datos geogrficos de Puebla para
obtener los mapas que necesitamos en nuestro mismo dispositivo mvil y en cuestin de
segundos se encuentran en nuestro poder. Son muchas las ventajas que un sistema con
estas caractersticas puede ofrecer al usuario y sobre todo se vislumbra un campo muy
amplio para generar otro tipo de aplicaciones relacionadas.
Imagen 1.1 [Definicin del problema]
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Por otro lado, las tecnologas implementadas en los dispositivos mviles se
encuentran en etapas de desarrollo, creando cada vez mejores mquinas virtuales que
puedan administrar de mejor manera cada uno de los diferentes recursos con los que
cuentan toda esta gama de dispositivos mviles.
1.1.2 Objetivo general
De acuerdo a lo anterior se plantea como objetivo general, el lograr desplegar
informacin geogrfica urbana en dispositivos mviles, especficamente dispositivos
basados en Windows mobile y Java J2Me (durante esta tesis se trabajar con Pockets
PCs y celulares Sony Ericsson). Mediante la creacin de una aplicacin cliente que
pueda ser integrada a ellos; y una aplicacin host que tendr modelada toda la
informacin geogrfica a intercambiarse con el cliente. Aunque no se trabajar con el
protocolo de transmisin o la velocidad de la misma (problema que sale de los alcances
del proyecto planteado).
Para ello sern utilizadas las tecnologas que mejor se adapten a cada uno de los
dispositivos utilizados, con el fin de obtener un rendimiento mayor, al utilizar tecnologas
que no sean nativas de estos aparatos.
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1.1.3 Objetivos especficos
Integrar la tecnologa .NET de Microsoft para PDAs, junto con la tecnologa
J2Me de Sun Microsystems para celulares, en este esquema de comunicacin
entre el servidor y los dispositivos mviles.
Crear una aplicacin host, con Visual Studio .Net 2003, que permita la
comunicacin con la base de datos y los dispositivos mviles. Lo anterior no
implica la implementacin de un servicio Web, sino una aplicacin de pre-
procesamiento de los datos.
Modelar una base de datos geogrfica con MS SQL, que contenga los datos
geoespaciales.
Crear una aplicacin cliente en J2Me, principalmente Sony-Ericsson para
desplegar datos geogrficos (visualizador).
Crear de una aplicacin cliente con Visual Studio .Net 2003, para Windows
Mobile, que despliegue los datos geogrficos (visualizador).
Imagen 1.2 [Esquema]
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1.1.4 Alcances y limitaciones
Alcances
El principal alcance es la presentacin de un modelo de compresin de
datos GML.
Integracin de mltiples tecnologas.
Visualizacin de cualquier mapa con polilneas y polgonos.
La aplicacin ser gratuita.
Visualizacin correcta de datos geogrficos, independientemente del
dispositivo.
Escalabilidad del modelo a adaptaciones.
Limitaciones
Poca documentacin existente respecto a especificaciones de datos
geoespaciales para dispositivos mviles.
Poca informacin geogrfica disponible para hacer gran cantidad de
pruebas, la mayora requiere ser comprada.
Capacidad de cada dispositivo.
Heterogeneidad de sistemas.
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1.1.5 Hardware y Software a utilizar
Hardware
Computadora Sony Vaio 2.8 Mhz , Pentium IV, con 768 Mbs de ram.
Computadora Sony Vaio 1.6 Mhz , Centrino, con 1 GB de ram.
Pocket Pc HP, con Windows Mobile.
Conexin con mviles.
Telfono Sony Ericsson.
Software a utilizar
J2Me 2.0 de Sun Microsystems.
Utilizado para el desarrollo de la aplicacin cliente para celulares.
J2Me Wireless Toolkit 2.1
Entorno de programacin para dispositivos mviles, para la realizacin de
la aplicacin cliente.
Microsoft SQL Server de Microsoft Corp.
Motor de la base de datos, para el modelado de la informacin geogrfica
en el servidor.
Emulador de celulares (Ericsson, Motorola, Sony), dependiendo del fabricante.
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Sistema que simular el ambiente del dispositivo portable, depender del
fabricante y el modelo.
Microsoft Visio
Utilizado para documentacin de casos de uso de las diferentes
aplicaciones utilizadas en el programa.
NetBeans 1.0
IDE de Java para el desarrollo de aplicaciones junto con los mdulos para
dispositivos mviles, es posible implementar tambin soluciones para dispositivos
mviles.
Visual Studio .Net 2003 de Microsoft Corp.
Utilizado para el desarrollo de la aplicacin cliente para Pocket PC.
1.2 Descripcin detallada de la arquitectura Como solucin a la problemtica anteriormente descrita, ser necesario seguir una lnea
de accin para alcanzar el objetivo propuesto, es as como a continuacin se describir
paso a paso la arquitectura del sistema y el anlisis que se plante como base para ello.
Los sistemas que incluyen dispositivos mviles deben estar planeados de forma
tal que la cantidad de recursos que se tomen de los mismos se ajusten a lo que cuentan.
Lamentablemente la cantidad de recursos con la que cuenta cada uno de los dispositivos
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mviles vara tanto entre los del mismo tipo, dgase celulares, y otros como
Pocketphones, Pocket pcs o Palms.
Dentro de la tesis se ha delimitado con que dispositivos en particular se trabajar,
pero es necesario detallar como se encontrar la lgica aplicativa, el modelado de los
datos y las vistas.
El modelado de los datos se encontrar en una base de datos centralizada y se
realizar utilizando el esquema propuesto por OpenGIS, que corresponde a un estndar
formulado por las compaas ms grandes en el campo de la investigacin dentro de
bases de datos espaciales, aunque simplemente corresponde a una especificacin
propuesta para el manejo de bases de datos espaciales. La principal finalidad de utilizar
dicho estndar es que es posible extender sus funcionalidades en posteriores fases.
El esquema que se pretende utilizar para almacenar en la base de datos es un
extractor de informacin de GMLs ( Geographic Markup Language ) utilizando otro
estndar como base para el intercambio de informacin geogrfica entre mdulos.
El intercambio de la base de datos al exterior se realizar con otra capa de
interaccin que servir para la extraccin de la informacin geogrfica de la misma y la
estructura en otro archivo GML que ser el formato de intercambio entre cualquier otra
aplicacin.
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La siguiente capa de interaccin es la conversin del GML a un formato
experimental llamado Compact GML o cGML como ser llamado posteriormente. Este
formato permite en dispositivos con mayores recursos un intercambio de informacin con
las mismas caractersticas de GML pero utilizando menos ancho de banda y espacio en el
dispositivo. Para algunos dispositivos mviles con clientes ms gruesos ser posible
trabajarlo directamente con estos documentos, en cambio, para otros como los tratados
aqu ser necesario realizar una conversin de cGML a una imagen para disminuir los
recursos que le son solicitados a la aplicacin (tanto en el traslado como en la
visualizacin).
Un esquema que presentar la arquitectura del sistema se encuentra en la siguiente
ilustracin:
Imagen 1.3
Arquitectura del sistema general
Visualizacin y modelado de elementos geogrficos en dispositivos mviles
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El intercambio de informacin entre mdulos se har con base a especificaciones
como las de GML. El nico intercambio de informacin que no se realizar con un
formato estndar (GML) es el de compact GML al convertidor a imgenes. Tal
intercambio se realizar cuando se desea transferir la informacin geogrfica al
convertidor de imgenes, desplegando la visualizacin del documento compact GML en
un canvas.
1.3 Estado del arte El mayor problema de los sistemas espaciales geogrficos siempre ha sido el modelado
de la informacin, con la aparicin del Internet y el intercambio entre diferentes
dispositivos tuvo que evolucionar a un formato que permitiera el intercambio entre
aplicaciones, ser descriptivo, adems del surgimiento de una nueva necesidad: la
velocidad de transferencia [Bravo,2000] [Bruce,2003].
El intento ms extendido en uso para modelar la informacin, fuera de los
formatos propietarios, corresponde al de OpenGIS. sta desarroll el formato estndar
de transferencia de informacin geogrfica llamado GML. Tal formato corresponde a un
subconjunto de XML implementado para modelar datos geogrficos, aunque tambin
existen formatos propietarios como son los de ESRI ( shapefiles ) o mapInfo.
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La bsqueda de un formato que permita la autodescripcin y ocupe una menor
cantidad de recursos es algo que an sigue en desarrollo y con la aparicin de
dispositivos ms poderosos promueve su investigacin. Como se presentar a
continuacin existen tambin varios intentos de reducir la cantidad de recursos que
solicita el documento GML.
1.4 Trabajos similares
En el grupo de sistemas geoespaciales de la Universidad de las Amricas, Puebla; existen
trabajos relacionados con GML, almacenamiento en bases de datos y presentacin en
dispositivos mviles (exclusivamente PDAs) [Montiel,2003] utilizando como tecnologa
de desarrollo a J2EE cuando no exista una versin compacta para el desarrollo de
celulares. Tambin se realizaron trabajos sobre GML 2.0 y 3.0 que modelaron la
informacin geogrfica utilizando el mdulo espacial de Oracle y MySQL
[Cepeda,2003].
Todos ellos fueron de gran ayuda para plantear varios objetivos en el presente
trabajo, debido a que trazaron una primera gua en la investigacin e implementacin de
los que presentar con base en otras tecnologas de implementacin.
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1.5 Descripcin del documento
El presente documento pretende guiarlo a travs de las actividades realizadas durante la
construccin de esta solucin, cada mdulo especificado en la arquitectura fue tratado
independientemente para que su anlisis y comprensin sea ms sencillo.
En base a la arquitectura propuesta con anterioridad, en cada captulo restante
apreciar el manejo de la informacin geogrfica desde el modelado hasta la
representacin grfica en los diferentes dispositivos mviles tratados.
Adems encontrar tambin el marco terico y la implementacin junto con la
descripcin detallada del componente (Base de datos, insertor y extractor de la base de
datos, convertidor a cGML, visualizador y clientes), en caso de requerir informacin
adicional como el cdigo de las diferentes aplicaciones o referencias podr consultar el
captulo de referencias y anexos que se encuentran al final del documento.