嵌入式导航定位地理信息系统的设计与开发
摘要
地理信息系统(Geographic Information System，GIS)是一种为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统。是20世纪60年代开始迅速发展起来的地理学研究技术，是多种学科交叉的产物，地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图象数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。
随着计算机的高速发展，CPU、内存和存储设备不再制约GIS功能的表现，使得GIS无论在理论上还是在实际应用中也随着计算机的发展不断地进步；随着计算机向微小、便携、适用方向的发展和相关嵌入式设备(如PDA)的出现，嵌入式GIS成了当前GIS发展的一个热门和重要研究方向之一。
嵌入式GIS是一个新兴的应用领域，它是GIS与新兴嵌入式硬件相结合的一个产物，是原有GIS领域的分支与延伸、补充与发展。嵌入式GIS与PDA结合实现在移动环境下的地图的实时显示有很好的应用前景。本文首先介绍了GIS、GPS、嵌入式系统的基本知识，接着详细分析了GIS的各项关键技术，如地理数据的存储和组织，空间查询与分析，电子地图的输出等等，并在此基础上对基于PDA的嵌入式导航定位地理信息系统进行了分析设计，最后利用Embedded Visual C++3.0和eSuperMap1.1实现了一个基于GPS／GIS集成的导航定位系统eTrack。
Geographic Information System (GIS), one research technology in geography that develops rapidly from 1960, is one kind of database management system to acquire, search, analyze and display the spatial location data. GIS is involved with several subjects and what it deals with and manages are geographical-spatial data and the relations between them, such as spatial orientation data, graphics data and attribute data. GIS is used to analyze and deal with multifarious phenomenon and processes in one geographic area and help to resolve complete problems in programming, decision-making and management.
Along with the rapid development of the computer, CPU, EMS memory and storage devices don't restrict the function of GIS anymore, which urges GIS to progress not only in theory but also in actual applications and also along with evolution of computer towards minisize, portability and applicability and the emergence of embedded devices, such as PDA, embedded GIS (eGIS) becomes one of the hot and important research directions in the development of GIS today.
Embedded GIS is a new application yield of GIS and is one outcome of the combination of GIS and embedded devices. It is the embranchment, extension, supplement and development of GIS. The combination of embedded GIS and PDA to realize the real-time display of maps in the motive environment has a good application foreground. In this thesis, the author firstly introduces basic knowledge of GIS, GPS and embedded system, then analyzes pivotal technologies in GIS, such as the organization and storage of spatial data, spatial query and analysis and the output of electric maps and then analyzes and designs one embedded navigation and orientation GIS-eTrack used in PDA, and at last, realizes it using Embedded Visual C++3.0 and eSuperMapl.l.
随着计算机的高速发展，CPU、内存和存储设备不再制约GIS功能的表现，使得GIS无论在理论上还是在实际应用中也随着计算机的发展不断地进步；随着计算机向微小、便携、适用方向的发展和相关嵌入式设备(如PDA)的出现，嵌入式GIS成了当前GIS发展的一个热门和重要研究方向之一。
嵌入式GIS是一个新兴的应用领域，它是GIS与新兴嵌入式硬件相结合的一个产物，是原有GIS领域的分支与延伸、补充与发展。嵌入式GIS与PDA结合实现在移动环境下的地图的实时显示有很好的应用前景。本文首先介绍了GIS、GPS、嵌入式系统的基本知识，接着详细分析了GIS的各项关键技术，如地理数据的存储和组织，空间查询与分析，电子地图的输出等等，并在此基础上对基于PDA的嵌入式导航定位地理信息系统进行了分析设计，最后利用Embedded Visual C++3.0和eSuperMap1.1实现了一个基于GPS／GIS集成的导航定位系统eTrack。
Geographic Information System (GIS), one research technology in geography that develops rapidly from 1960, is one kind of database management system to acquire, search, analyze and display the spatial location data. GIS is involved with several subjects and what it deals with and manages are geographical-spatial data and the relations between them, such as spatial orientation data, graphics data and attribute data. GIS is used to analyze and deal with multifarious phenomenon and processes in one geographic area and help to resolve complete problems in programming, decision-making and management.
Along with the rapid development of the computer, CPU, EMS memory and storage devices don't restrict the function of GIS anymore, which urges GIS to progress not only in theory but also in actual applications and also along with evolution of computer towards minisize, portability and applicability and the emergence of embedded devices, such as PDA, embedded GIS (eGIS) becomes one of the hot and important research directions in the development of GIS today.
Embedded GIS is a new application yield of GIS and is one outcome of the combination of GIS and embedded devices. It is the embranchment, extension, supplement and development of GIS. The combination of embedded GIS and PDA to realize the real-time display of maps in the motive environment has a good application foreground. In this thesis, the author firstly introduces basic knowledge of GIS, GPS and embedded system, then analyzes pivotal technologies in GIS, such as the organization and storage of spatial data, spatial query and analysis and the output of electric maps and then analyzes and designs one embedded navigation and orientation GIS-eTrack used in PDA, and at last, realizes it using Embedded Visual C++3.0 and eSuperMapl.l.
引文
[1] 陈建勇，Visual C++开发GIS系统，电子出版社，2000
[2] 布鲁诺·普瑞斯，数据结构与算法，电子工业出版社，2000
[3] 陈俊、宫鹏，实用地理信息系统，科学出版社，1998
[4] 魏忠等，嵌入式开发详解电子工业出版社，2003
[5] 吴信才等，地理信息系统原理与方法，北京：电子工业出版社，2002．3-4
[6] 龚健雅．地理信息系统基础，武汉：科学出版社，2001．5-6
[7] 陆守一，唐小明，王国胜．地理信息系统实用教程。北京：中国林业出版社，
[8] 李成忠，计算机网络原理与设计 高等教育出版社，2003
[9] 李德仁．论地球空间信息技术与通信技术的集成，通信市场2002-1
[10] 地理信息系统GIS的前沿技术综述，3S世界http://www.chinadci.com
[11] 钟耳顺．地理信息系统技术开发、应用与产品化，中外科技信息1998．12
[12] 梅安新．遥感导论[M]，北京：高等教育出版社，1999．1-2
[13] 合众思壮公司完全手册http://www.unistrong.com/xiuxian/daili/
[14] 汽车导航系统的应用技术，汽车电器[M]，2001-5
[15] http://www.china-geomatics.com/3s1-02.htm
[16] 徐绪松．管理信息系统，武汉：武汉大学出版社，1997
[17] 吴健华，崔秉良，方锋GIS应用开发中图形数据的组织
[18] 地理信息系统软件发展．年度中国软件产业发展研究报告2001
[19] 孙昭荣．GIS图穷数字见[N]，中国计算机报2002-4-29，30期
[20] 地理信息系统软件发展．度中国软件产业发展研究报告2001年
[21] 钟耳顺、宋关福、王尔琪等GIS组件化与组件式GIS研究，中国科学院地理信息产业发展中心，http://www.gischina.com
[22] 姚娜．GIS，MapInfa MapBasic学习教程[M]，北京：北京大学出版社，2000．5
[23] 龚健雅主编．当代GIS的若干理论与技术．武汉：武汉测绘科技大学出版社，1999
[24] 袁相儒等．Internet GIS的部件化结构．测绘学报，1998，27(4)，363-369．
[25] 宋关福，钟耳顺，王尔琪，WebGIS—基于Internet的地理信息系统中国图像图形学报，1997，(3)．
[26] 任与鸿．GPS／AVL车辆定位报警系统，移动通信1999-4
[27] 刘大杰等．全球定位系统(GPS)的原理与数据处理[M]，上海：同济大学出版社，1999．6
[28] 黄樟灿、陈思多、吴方才，地面最短路径生成系统的开发，计算机应用研究，No．7，2000
[28] 瞿忠民，现代交通管理技术，地质出版社，北京，1997
[29] 克莱顿·瓦勒姆，Windows 2000，编程核心技术详解，水利水电出版社，北京，2002
[30] 乐阳、龚健雅，Dijkstra最短路径算法的一种高效率实现，武汉测绘科技大学学报，No．3，1999
[31] 卢开澄、卢华明，图论及其应用(第二版)，清华大学出版社，北京，1997
[32] 米涅卡，网络和图的最优化算法，赵关旗译，中国铁道出版社，北京1984
[33] 韦卫，运用软件工程方法开发GIS软件，测绘学院学报，No．3，2000
[34] CHEN Shupeng,ZHONG Ershun,Perspectives on GIS Development in China, 2nd Annual GIS Infrastructure Planning and Management Conference.
[35] ESRI, 1995, Understanding GIS, GIS BY ESRI,1998
[36] Goodchild M.F, Future Directions for Geographic Information Sciecce,Geographic Information Science 1995
[37] Zhan F.B, Three Fastest Shortest Path Algerithma on Real Road Networks, Journal of Geographic Information and Decision Analysis Ⅰ (1) 69-821997
[38] Shaoyan Wu, Xiaobin Huang, QiLi, "GeoAgents" towards Digital Earth-Proceedings of the International Symposium on Digital Earth Science Press, 1999, 4-5
[39] Laurence W.Carstensen, Jr, GPS and GIS: Enhanced Accuracy in Map Matching through Effective Filtering of Autonomous GPS Point, Cartography and Geographic Information Systems, Vol.25, No. 1, 1998, P51-62
[40] 曹方，加快GIS发展增强信息技术融合，计算机世界2003．5
[41] 蔡自兴 徐光佑，人工智能及其应用(第二版)清华大学出版社，2003
[42] Jean J．Labrosse，嵌入式实时操作系统 北京航空航天大学出版社，2003
[43] 邬伦 张晶等 地理信息系统 电子工业出版社2002
[44] 高传善等，数据通信与计算机网络 高等教育出版社，2001
[45] http://www.gisempire.com/bbs
[46] http://www.gischina.com
[47] http://www.supermap.com.cn
[48] http://www.Microsoft.com
[49] http://nfgis.nsdi.gov.cn/
[50] http://www.gongkong.com
[51] http://www.zdnet.com.cn/developer/devtips/embedded
[52] 邢继德等 地理信息系统与地理教学 浙江大学出版社2001
[2] 布鲁诺·普瑞斯，数据结构与算法，电子工业出版社，2000
[3] 陈俊、宫鹏，实用地理信息系统，科学出版社，1998
[4] 魏忠等，嵌入式开发详解电子工业出版社，2003
[5] 吴信才等，地理信息系统原理与方法，北京：电子工业出版社，2002．3-4
[6] 龚健雅．地理信息系统基础，武汉：科学出版社，2001．5-6
[7] 陆守一，唐小明，王国胜．地理信息系统实用教程。北京：中国林业出版社，
[8] 李成忠，计算机网络原理与设计 高等教育出版社，2003
[9] 李德仁．论地球空间信息技术与通信技术的集成，通信市场2002-1
[10] 地理信息系统GIS的前沿技术综述，3S世界http://www.chinadci.com
[11] 钟耳顺．地理信息系统技术开发、应用与产品化，中外科技信息1998．12
[12] 梅安新．遥感导论[M]，北京：高等教育出版社，1999．1-2
[13] 合众思壮公司完全手册http://www.unistrong.com/xiuxian/daili/
[14] 汽车导航系统的应用技术，汽车电器[M]，2001-5
[15] http://www.china-geomatics.com/3s1-02.htm
[16] 徐绪松．管理信息系统，武汉：武汉大学出版社，1997
[17] 吴健华，崔秉良，方锋GIS应用开发中图形数据的组织
[18] 地理信息系统软件发展．年度中国软件产业发展研究报告2001
[19] 孙昭荣．GIS图穷数字见[N]，中国计算机报2002-4-29，30期
[20] 地理信息系统软件发展．度中国软件产业发展研究报告2001年
[21] 钟耳顺、宋关福、王尔琪等GIS组件化与组件式GIS研究，中国科学院地理信息产业发展中心，http://www.gischina.com
[22] 姚娜．GIS，MapInfa MapBasic学习教程[M]，北京：北京大学出版社，2000．5
[23] 龚健雅主编．当代GIS的若干理论与技术．武汉：武汉测绘科技大学出版社，1999
[24] 袁相儒等．Internet GIS的部件化结构．测绘学报，1998，27(4)，363-369．
[25] 宋关福，钟耳顺，王尔琪，WebGIS—基于Internet的地理信息系统中国图像图形学报，1997，(3)．
[26] 任与鸿．GPS／AVL车辆定位报警系统，移动通信1999-4
[27] 刘大杰等．全球定位系统(GPS)的原理与数据处理[M]，上海：同济大学出版社，1999．6
[28] 黄樟灿、陈思多、吴方才，地面最短路径生成系统的开发，计算机应用研究，No．7，2000
[28] 瞿忠民，现代交通管理技术，地质出版社，北京，1997
[29] 克莱顿·瓦勒姆，Windows 2000，编程核心技术详解，水利水电出版社，北京，2002
[30] 乐阳、龚健雅，Dijkstra最短路径算法的一种高效率实现，武汉测绘科技大学学报，No．3，1999
[31] 卢开澄、卢华明，图论及其应用(第二版)，清华大学出版社，北京，1997
[32] 米涅卡，网络和图的最优化算法，赵关旗译，中国铁道出版社，北京1984
[33] 韦卫，运用软件工程方法开发GIS软件，测绘学院学报，No．3，2000
[34] CHEN Shupeng,ZHONG Ershun,Perspectives on GIS Development in China, 2nd Annual GIS Infrastructure Planning and Management Conference.
[35] ESRI, 1995, Understanding GIS, GIS BY ESRI,1998
[36] Goodchild M.F, Future Directions for Geographic Information Sciecce,Geographic Information Science 1995
[37] Zhan F.B, Three Fastest Shortest Path Algerithma on Real Road Networks, Journal of Geographic Information and Decision Analysis Ⅰ (1) 69-821997
[38] Shaoyan Wu, Xiaobin Huang, QiLi, "GeoAgents" towards Digital Earth-Proceedings of the International Symposium on Digital Earth Science Press, 1999, 4-5
[39] Laurence W.Carstensen, Jr, GPS and GIS: Enhanced Accuracy in Map Matching through Effective Filtering of Autonomous GPS Point, Cartography and Geographic Information Systems, Vol.25, No. 1, 1998, P51-62
[40] 曹方，加快GIS发展增强信息技术融合，计算机世界2003．5
[41] 蔡自兴 徐光佑，人工智能及其应用(第二版)清华大学出版社，2003
[42] Jean J．Labrosse，嵌入式实时操作系统 北京航空航天大学出版社，2003
[43] 邬伦 张晶等 地理信息系统 电子工业出版社2002
[44] 高传善等，数据通信与计算机网络 高等教育出版社，2001
[45] http://www.gisempire.com/bbs
[46] http://www.gischina.com
[47] http://www.supermap.com.cn
[48] http://www.Microsoft.com
[49] http://nfgis.nsdi.gov.cn/
[50] http://www.gongkong.com
[51] http://www.zdnet.com.cn/developer/devtips/embedded
[52] 邢继德等 地理信息系统与地理教学 浙江大学出版社2001