Nesta secção serão abordados os formatos de dados disponibilizados, sobretudo atra- vés da Web, para uma área de visualização geográfica. No âmbito do trabalho que foi desenvolvido, a abordagem deste estudo, em concreto, é centrada na informação disponi- bilizada para dispositivos móveis.
O crescimento acelerado do uso massivo de dispositivos móveis, nos dias de hoje, leva-nos a enfrentar desafios de disponibilização da informação nos mesmos. Estes desa- fios prendem-se com a dificuldade de encontrar um equilíbrio entre aquilo que é possível mostrar num ecrã de um dispositivo móvel e aquilo que é essencial para que a informação fique o mais percetível possível. A informação geográfica não foge à regra e do ponto de vista da visualização da mesma, é importante que os dados geográficos sejam mostra- dos de uma forma legível, em diferentes níveis de zoom, independentemente do tamanho dos ecrãs dos dispositivos. Técnicas de visualização como a generalização ou o agrupa- mento de informação são exemplos de como é possível obter um resultado satisfatório, no entanto este tema não será abordado neste documento.
que todas as aplicações, com tecnologias diferentes que as constituem, as possam ler e descodificar. Este principio levou ao aparecimento de alguns formatos bem conhecidos como XML [20] (eXtensible Markup Language) ou o formato JSON [21] (JavaScript Ob- ject Notation). Com o desenvolvimento de normas, na área da troca e disponibilização de informação, e com uma maior da procura de informação centrada na localização geográ- fica, foram desenvolvidos formatos de dados normalizados, baseados nos que já existiam anteriormente. Muita da informação codificada nestes formatos, trata-se de mapas ou interações com os mesmos. O consórcio internacional OGC (Open Geospatial Consor- tium) desenvolveu diversos formatos de dados geográficos [22] que serão descritos nas próximas secções.
2.4.1
Web Map Service
O formato Web Map Service (WMS) [23] é um formato standard do consórcio interna- cional OGC que permite criar e configurar serviços web para a disponibilização de mapas, provenientes de uma ou mais bases de dados espaciais. Este formato permite definir a es- trutura, baseado no XML, para comunicação entre um servidor e um cliente. A resposta deste serviço pode ser uma ou mais imagens, nos mais diferentes formatos, que podem ser visualizados num browser ou noutra aplicação. Este formato permite que as várias ima- gens se possam sobrepor, sob o efeito de transparência. O formato WMS deve permitir pelo menos duas operações:
• GetCapabilities - esta operação devolve um ficheiro XML, com as propriedades do WMS, como as layers disponíveis, projeções ou sistemas de coordenadas e os seus limites. Resumidamente esta operação devolve os metadados do mapa disponível por este serviço em particular.
• GetMap - esta operação devolve o mapa renderizado, com uma mais layers dispo- nibilizadas pelo servidor, como uma imagem.
Uma chamada da operação GetMap é efetuada com a descrição de alguns parâmetros, como é o exemplo:
http : //www.somesite.org/wms/map?F ORM AT = image/png&SERV ICE = W M S&V ERSION = 1.1.1&T ILED = true&REQU EST = GetM ap&ST Y LES =
&SRS = EP SG : 3011&W IDT H = tileSize&HEIGHT = tileSize&BBOX = minX, minY, maxX, maxY
Todos os parâmetros são definidos aquando da chamada da operação e o seu resultado é influenciado pelos mesmos.
A implementação de WMS para dispositivos móveis traz desafios devido à sobre- carga elevada de comunicação e do potencial limitado de escalabilidade. A sobrecarga
Capítulo 2. Trabalho relacionado 19
elevada na comunicação está associada à operação GetCapabilities, pois o ficheiro que é devolvido no formato XML e pode ser potencialmente maior em tamanho do que os dados do mapa que foram requeridos. Para resolver este problema foi pensada e desen- volvida uma solução que passa pela inclusão de uma camada intermédia, na arquitetura do sistema [24]. Esta irá proporcionar um armazenamento em cache e uma redução da com- plexidade do pedido à rede de WMS para servir de forma mais eficiente os dispositivos móveis.
Esta solução é importante para sistemas que necessitem de utilizar a operação GetCa- pabilities, ou seja, que necessitem da informação acerca do mapa que vão receber. No entanto já existem serviços que trabalham com WMS pré-renderizados que evitam assim a necessidade de efetuar a chamada da operação GetCapabilities. Um exemplo desses de serviços com essa característica é o produto da ESRI, Inc, o ArcGIS Server [25], que através de um URI (Uniform Resource Identifier), semelhante à estrutura do URI utili- zado para efetuar a chamada ao GetCapabilities, descrito acima, é fornecida uma imagem renderizada representando a parte do mapa requerida. As referências a este servidor, bem como o modo de funcionamento serão descritos mais à frente, neste documento.
2.4.2
Tiled Map Service
Tiled Map Service (TMS) [26] é um outro formato desenvolvido pelo consórcio espa- cial internacional OGC mas neste caso os mapas são devolvidos em formato de azulejo (tile). Toda a imagem é dividida em azulejos, normalmente em quadrados iguais de 256 pixeis. Para cada nível de zoom é criado um conjunto de azulejos, onde quanto mais ele- vado o nível do zoom duplica o valor da resolução do pixel. Com isto são necessários quatro vezes mais azulejos para cobrir a mesma região do nível de zoom anterior.
Dependendo do provedor a que estamos conectados o URI do pedido pode variar. Como exemplo de um pedido temos,
http : //www.tiles.someapprovider.org/2/1/0.png
onde, o número 2 corresponde ao nível do zoom e o valor do 1 e 0, correspondem ao valor de X e de Y, respetivamente. O resultado deste pedido será uma imagem do tipo PNG (Portable Network Graphics), que vem proveniente de um servidor de TMS.
2.4.3
Web Feature Service
Web Feature Service (WFS) [27] é um outro formato do consórcio internacional OGC, em muito semelhante com o formato WMS, descrito anteriormente. No entanto enquanto o WMS devolve só as imagens, o formato WFS disponibiliza também os metadados da imagem do mapa. A informação disponibilizada refere-se a um objeto que é uma abstra- ção de um fenómeno do mundo real, denominado feature. Um exemplo de uma feature é
uma estrada, com informação do seu nome, localização, tamanho, do limite de velocidade ou até da jurisdição dessa mesma estrada. Toda a informação relacionada com a feature é disponibilizada sob uma estrutura baseada no XML, denominada de GML (Geographic Markup Language).
2.4.4
Considerações Finais
Nesta secção foram descritos alguns dos formatos de dados geográficos mais utilizados. No entanto existem mais alguns que não foram referidos, como KML inventado pela Google, Inc e adotado pelo consórcio OGC, ou ainda o CityGML, que disponibiliza uma estrutura para armazenar informação acerca de modelos de cidades em 3-D.
De todos os formatos apresentados aqueles que são mais conhecido e utilizado é o WMS. No entanto existem aplicações que necessitam de mais informação de uma locali- zação e nesse caso a melhor escolha torna-se o WFS. Os formatos que foram apresentados representam os que melhor permitiam realizar o trabalho deste projeto. O objetivo passava essencialmente por disponibilizar a informação dos mapas georreferenciados do campus universitário da FCUL, na interface da aplicação móvel. Para isso foi necessário recorrer ao software ArcGis Server, onde foi possível armazenar toda a informação georreferenci- ada. Posteriormente, através de uma ligação ao servidor, foi possível receber as imagens dos mapas no dispositivo móvel.
2.5
Considerações Finais
Neste capítulo foram abordados tópicos importantes para a construção de um sistema de LBS indoor. Foram abordadas algumas das tecnologias wireless para a comunicação entre dispositivos, técnicas de posicionamento utilizadas, alguns sistemas implementados nos dias de hoje e ainda uma abordagem sobre os formatos de dados geográficos existen- tes.
No próximo capítulo será efetuada a introdução à arquitetura do sistema de LBS cri- ado, bem como o seu modelo. Outro dos tópicos a abordar será as componentes conceptu- ais constituintes do sistema, o Servidor, o Cliente/Aplicação Móvel e a componente Base de Dados.
Capítulo 3
Sistema de Navegação Indoor
Neste capítulo será apresentada a arquitetura geral e o modelo do sistema de navega- ção indoor desenvolvido neste projeto. Outro dos tópicos abordado neste capítulo será o sistema operativo móvel Android, a sua arquitetura e algumas características. A impor- tância de abordar este sistema operativo prende-se com o fato de ser o sistema operativo para o qual é desenvolvida a aplicação móvel, designada como Cliente ao longo deste documento.
3.1
Arquitetura do Sistema
A figura 3.1 apresenta a arquitetura do sistema de navegação indoor desenvolvido. Ao analisar a mesma, podemos dividir a arquitetura do sistema em três componentes distintas, a Base de Dados, o Servidor e o Cliente/Aplicação Móvel.
Figura 3.1: Arquitetura geral do sistema
À esquerda, na figura 3.1, temos a componente da Base de Dados. Esta é responsável pelo armazenamento da informação referente aos pontos de interesse para o utilizador. Estes pontos podem ser salas de aula, bibliotecas, gabinetes ou mesmo cafés que estejam dentro dos edifícios, que são mostrados ao utilizador sob a forma de pontos geográficos
sobrepostos sobre os mapas do interior dos edifícios, presentes na interface da aplicação móvel. Esta componente é constituída por uma base de dados, alojada na máquina física do Servidor e que ao processar as queries geográficas, vindas do mesmo, retorna coor- denadas geográficas e a descrição dos pontos de interesse que estão mais próximos do utilizador. Todos os inputs paras as mesmas são disponibilizadas através da componente do Cliente.
A componente do Servidor, identificada na figura 3.1, reserva um papel crucial para o funcionamento de todo o sistema. Esta componente tem o papel de estabelecer comunica- ção com a componente do Cliente, processar todos os pedidos vindos do mesmo e ainda estabelecer comunicação com a componente da Base de Dados, onde efetuará as queries geográficas correspondentes aos pedidos da componente do Cliente.
A componente do Cliente é constituída por uma aplicação móvel, desenvolvida para o sistema operativo móvel Android, que permite aos utilizadores usufruir de todo o sistema de navegação e por uma base de dados local. Esta base de dados tem armazenados todos os AP, espalhados pelo edifício, e as suas características, como por exemplo as coordenadas geográficas, o MAC Address de cada um e ainda o piso em que este está inserido. Toda esta informação é utilizada para calcular a posição através da força do sinal proveniente de cada AP. Na secção 3.2 será explicado como funciona o sistema operativo Android, bem como as suas características.
A arquitetura do sistema foi pensada desta forma para que se o Servidor não esteja apto, o utilizador possa utilizar o serviço de posicionamento apenas. Este e o sistema de navegação são assim independentes, no entanto para que o serviço de navegação seja usufruído corretamente este tem de receber o input, sob a forma de coordenadas geográfi- cas da localização do utilizador, disponibilizadas pelo serviço de posicionamento. É com base neste pressuposto que pode ser disponibilizada informação acerca do espaço onde o utilizador se encontra.