嵌入式GIS 系統開發初探——以基于Windows CE 的簡單系統開發為例

賀媛媛 田 亮

（石家莊鐵路職業技術學院1） 河北石家莊 050041 河北師范大學2） 河北石家莊 050000）

1 嵌入式GIS 的組成

嵌入式GIS 按照其功能可分為外部連接部分和GIS 部分。

1.1 外部連接部分

外部連接部分可分為源數據導入、導航定位數據接收、通訊系統連接3 部分。

（1）源數據的導入。由于嵌入式GIS 軟件具有自身獨立的數據格式，所以在嵌入式GIS 中應設計一個數據導入接口，將格式轉換后的數據載入系統中，以滿足系統的需要。

（2）導航定位數據的接收。導航定位部分采用定位/導航的方式， 將導航定位系統（如GPS）的接收機與掌上設備物理連接，把接收機接收到的導航定位數據，通過相應的接口傳輸到掌上設備中，按照相應格式讀取定位數據，并將定位數據轉換到空間矢量數據所在的坐標系中，最后通過地圖匹配，實現移動目標點的定位。

（3）通訊系統的連接。通訊部分接口分為發送部分和接收部分。發送部分即將用戶信息（如當前的位置信息）通過無線通訊或衛星通訊發送回服務中心和傳遞給其他相關的用戶，接收部分則是接收通信系統接收服務中心或其他相關用戶發布的信息，以便實時、快速、準確地傳遞各種信息。

1.2 GIS 部分

GIS 是整個嵌入式GIS 的核心部分，作為系統的主要軟件模塊，其主要功能包括：

（1）電子地圖功能。包括地圖顯示、瀏覽、圖層管理等。在GIS 常見的地圖顯示、放縮、漫游等功能的基礎上，針對掌上設備的特點，采用圖層管理、地圖制圖綜合和地圖符號圖式化等方法，使系統具有精練的內核和快速的瀏覽速度，滿足用戶實際應用的需要。

（2）路徑分析功能。包括路徑規劃與途徑道路的屬性查詢、軌跡跟蹤及記錄與回放等。根據圖幅內交通層的屬性及特征，運用最優路徑的算法，找出用戶從出發點及途經點到目標點的多點最優路徑，還可根據需要實時顯示及查詢途經道路和地物的屬性。同時為了了解用戶的行動，可對用戶的行動路線進行記錄及回放。

（3）查詢檢索功能。包括興趣目標信息分類查詢、地名查詢及定位等。根據用戶的需要，用戶可在整個圖幅范圍內對目標點進行分類查詢，以找到自己感興趣的點目標位置，而且可根據所了解的地名，在整個圖幅范圍內進行精確及模糊查詢，并對搜索后的目標進行定位。

（4）導航定位功能。包括移動目標點的定位、自動實時動態導航及示警等。根據接收到的衛星定位數據，對用戶當前位置進行精確定位，并可根據需要，在給定的閾值下，利用矢量數據的空間拓撲關系，通過地圖匹配的方法，將接收到的定位數據匹配到圖幅的交通線上，對移動目標進行定位或實時動態導航；同時在動態導航的過程中，在給定的閾值范圍內，當偏離前進方向時能進行語音示警，以便用戶確認站立點，修正前進方向。

（5）信息標注功能。即興趣地物信息標注。對用戶感興趣的目標點的位置在圖上進行標注，并對其屬性進行詳細的記錄。在通訊設施完備的條件下，根據需要，還可通過通訊系統將標注信息實時傳輸到服務中心及相關用戶，以對下一步的行動提供依據。

2 嵌入式GIS 的應用開發

嵌入式GIS 作為一個獨立的GIS，可以滿足用戶對當前地理位置信息獲取的需求，而且在大多數情況下，它是很多集成的移動導航定位系統中必不可少的用戶終端部分。鑒于嵌入式GIS 功能的可裁減性及系統的可集成性比較高，嵌入式GIS 在與其它技術集成后，加上行業的特征，能滿足多種行業的需要。常見的集成方式是將嵌入式GIS、Web GIS、GPS 或其它定位系統和通訊系統集成起來，以形成一個滿足移動用戶對地理環境及位置信息需求的導航定位系統。它能滿足公安、消防、交通、旅游、醫療、保險、郵政快遞、野外測量、勘探、搜救及軍事等領域的地理位置信息獲取、目標移動調度及信息互動等特征需求，與行業的特點結合緊密，具有廣泛的應用前景。在日益興起的智能交通系統（Intelligence Traffic System，ITS）領域，目前正在研究和建立的各種車輛導航系統和車載監控系統就是其典型應用。在綜合考慮用戶的各種需求和我們的實際水平后，我們設計了一套以掌上設備為開發平臺、基于嵌入式地理信息系統技術的地圖查看查詢系統的設計方案，具體操作和功能在下邊介紹。

2.1 創建工程

（1）創建工程需要注意以下幾個問題：

①在 ToolBox 中添加新選項，即添加類庫中的 eSuperMap.Objects.Data.dll 和eSuperMap.Objects.Mapping.dll 動態鏈接庫文件，這樣就在ToolBox 中出現了后邊操作必須要用的MapControl和Workspace 地圖控件了。

②在Solution Explorer 的工程名Map 處右擊選擇Add Reference，加入所需的動態鏈接庫：eSuperMap.Objects.Data.dll、eSuperMap.Objects.GPS.dll、eSuperMap.Objects.Mapping.dll、eSuperMap.Objects.Method.dll 和eSuperMap.Objects.Projection.dll。為后續操作創設條件。

③在正式編寫示范程序之前，需要將eSuperMap 6 for .NET 的Map 和Data 程序加載進來，進入代碼編輯器，在Form.cs 頂端添加如下代碼：

④還需要上傳程序所依賴的庫和數據到模擬器中，運行調試，進行操作。需要上傳的文件如圖1 所示。上傳圖和其他數據方法類似。

圖1 上傳依賴庫到模擬器

（2）實現打開、顯示，關閉地圖和退出應用程序功能。

（3）遇到的問題，就是上傳依賴庫和數據到模擬器中的時候atl80.dll，類庫中沒有，然后通過探索，從網上下載了一個，放到安裝目錄相關文件夾中并上傳到模擬器中，就可以編譯通過了。

（4）主要代碼（略）。

（5）運行后的界面如圖2 圖3 所以。

圖2 整體效果圖

圖3 文件菜單圖

2.2 地圖的查詢

2.2.1 目標功能

實現地圖的基本查詢。

（1）運行應用程序，打開工作空間文件后，選擇顯示工作空間中的一幅地圖。

（2）點擊“SQL 查詢”菜單項，輸入查詢條件，進行SQL 查詢。

（3）點擊“范圍查詢”菜單項，輸入查詢條件，進行范圍查詢。

（4）點擊“對象緩沖查詢”菜單項，選擇對象，輸入條件，進行對象緩沖查詢。

（5）點擊“范圍復合查詢”菜單查詢后，輸入查詢條件，進行范圍復合查詢。

（6）點擊“緩存復合查詢”，選擇對象，輸入條件，進行緩存復合查詢。

2.2.2 主要代碼和截圖

（1）主要代碼（略）

（2）運行結果

運行結果如圖4 圖5 所示：

圖4 查詢菜單圖

圖5 查詢是選擇圖層圖

2.3 GPS 功能

2.3.1 目標功能

實現功能：打開GPS、關閉GPS、獲取GPS 坐標數據、獲取GPS 衛星狀態數據、圖上顯示GPS定位點等。

（1）“啟動”菜單項，以指定的端口、波特率等參數打開GPS 設備。

（2）“關閉”菜單項，斷開GPS 接受器。

（3）“星歷數據”菜單項，從GPS 接受器讀取星歷數據，并用一個字符串來表示定位息。

（4）“定位數據”菜單項，從GPS 接受器讀取定位數據，并用一個字符串來表示定位息。

（5）點擊“圖示定位點”菜單項，從GPS 接受器讀取定位數據，在地圖的相應位置顯示。

2.3.2 開發過程

接下來將為您展示如何實現GPS 功能，下面將“GPS”這部分進行詳細說明：

（1）在快速入門所建工程中添加新的菜單項。

添加菜單項，具體如表1 所示：

表1 GPS 菜單樣式表

在添加函數代碼之前，需要將SuperMap Objects .NET 的Mapping、Data、Method 、GPS 和Projection 程序集加載進來，進入代碼編輯器，需要在MainForm.cs 頂端添加如下代碼：

using eSuperMap.Objects.Data;

using eSuperMap.Objects.Mapping;

using eSuperMap.Objects.Method;

using eSuperMap.Objects.GPS;

using eSuperMap.Objects.Projection;

在MainForm.cs 中的MainForm 類定義中加入新字段的聲明：

GPS GPSReceiver; //GPS 接受器

bool bGPSOpened; //GPS 是否打開

bool bShowGPSonMap;

Point2D pntGPS;

在MainForm 類的構造函數中加入對變量的初始化，如下：

public MainForm()

{

bGPSOpened = false;

bShowGPSonMap = false;

InitializeComponent();

}

（2）主要代碼（略）。

3 結語

本系統只是實現了嵌入式GIS的部分基本功能，如應用程序創建和地圖查詢等，像GPS，OGC等功能還待以后的繼續開發，而且其開發對日常生活的意義很大。

綜上所述，目前嵌入式GIS 的研究和應用正處于一個關鍵的發展階段并具有廣闊的發展前景，對我國的經濟和國防建設具有深遠的戰略意義。從相關技術和研究結果來看，基于Windows CE 的嵌入式GIS的相關技術和所要求的設備已基本成熟，但是對于建立一個完整實用的移動導航定位系統，還需要數字通信系統等配套設施和體系的建立和完善。隨著相關技術的發展，嵌入式GIS 的功能將得到更進一步的擴展，且最終也將得到更加廣泛的應用，與之相關的Web GIS也將得到大力發展和應用。

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