基于WindowsCE嵌入式GIS开发的研究

　　摘要：嵌入式地理信息系统开发在测绘、智能交通、海事、国防、公安等领域都有无限广阔的应用背景。论文介绍了嵌入式GIS 技术及其发展动态，简要描述了嵌入式GIS 的相关背景技术，讨论了基于Windows CE 的嵌入式GIS 的设计和开发。

　　关键词： 嵌入式GIS，Windows CE

　　1. 绪论

　　1.1 研究背景

　　地理信息系统 (Geographic Information System，简称GIS) 是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量数据的通用技术。嵌入式地理信息系统[1](Embedded GIS)，是地理信息系统与嵌入式设备相结合的产物，它不仅是传统意义上的GIS，而且是原有GIS领域的分支与延伸、补充与发展，在测绘、智能交通、海事、国防、公安等领域都有无限广阔的应用背景，可广泛应用于军事、野外测绘、医疗、汽车导航等领域。

　　1.2 技术背景

　　由于嵌入式地理信息系统的重要性和其广阔的应用背景，嵌入式地理信息系统已经成为地理信息系统的一个热门领域：

　　(1)运用基础性的嵌入式GIS开发平台获得灵活深入的定制能力，成为了越来越多企业的迫切需求。eSuperMap6的推出，满足了这一市场需求，是国内第一款真正意义上的嵌入式GIS开发平台。

　　(2)在操作系统方面，Windows CE 是微软公司设计的紧凑、高效的多平台操作系统，能在多种平台上运行，支持各种用户界面的硬件，包括触摸屏和最高像素32 位颜色深度的彩色显示屏，支持多种串行和网络通信技术。

　　(3)通常的定位技术有独立定位技术、卫星定位技术和地面无线定位技术。

　　1.3 论文研究任务

　　在操作系统 Windows XP环境下，搭建Windows CE操作平台，然后在eSuperMap.lic许可文件的支持下创建嵌入式GIS应用程序，实现在嵌入式设备上打开，关闭地图，和退出系统;实现地图浏览，实现地图的基本查询，包括：SQL查询，范围查询，对象缓存查询，范围复合查询，缓存复合查询。初步探究GPS导航功能。

　　2 基于Windows CE 平台的嵌入式GIS的开发

　　Windows CE是一类面向消费电子产品的非实时的嵌入式操作系统，在Windows CE 上开发GIS 系统时，鉴于GIS 的自身特性和开发设备及开发平台的特点，它与普通GIS 的开发相比有很多独特的方面。

　　2. 1 本论文研究实现的内容

　　本论文将通过对现有的GIS系统和嵌入式操作系统的研究结合相应的算法，在Visual C#.NET环境提供的Windows CE模拟器下设计实现一个地理信息系统。

　　2.2 Windows CE的简介和基于此平台开发GIS的基本原则

　　接下来将介绍嵌入式地理信息系统开发时用到的一些相关知识和基本原则，他们是嵌入式地理信息系统开发与设计的基础。

　　2. 2.1 Windows CE 操作系统

　　Windows CE是一种抢先式多任务并具有强大通讯能力的Win32嵌入式操作系统，是微软专门为信息设备、移动应用、消费电子产品等非PC领域设计的战略性操作系统产品。

　　2. 2.2 Windows CE 平台开发GIS的基本原则

　　(1)应用程序必须使用Unicode字符集。

　　(2)模拟器的使用：Windows CE的编程平台一般都带有模拟器仿真模块[7]( SDK) ，以便于程序的编译和调试，提高软件代码编写的速度。

　　(3)操作方式：一个方便、简练的操作方式是嵌入式GIS必不可少的部分。

　　(4)界面显示：采用地图制图综合等各种方法，在较小的屏幕上合理的显示较多的有用信息，以满足用户使用的需要。

　　3 嵌入式GIS的设计开发

　　嵌入式GIS按照其功能可分为外部连接部分和GIS 部分。

　　3. 1 外部连接设计

　　外部连接部分可分为源数据导入、导航定位数据接收、通讯系统连接3 部分。

　　(1)源数据的导入。由于嵌入式GIS 软件具有自身独立的数据格式，所以在嵌入式GIS 中应设计一个数据导入接口，将格式转换后的数据载入系统中，以满足系统的需要。

　　(2)导航定位数据的接收。导航定位部分采用定位/导航的方式， 将导航定位系统(如GPS)的接收机与掌上设备物理连接，把接收机接收到的导航定位数据，通过相应的接口传输到掌上设备中，按照相应格式读取定位数据，并将定位数据转换到空间矢量数据所在的坐标系中，最后通过地图匹配，实现移动目标点的定位。

　　(3)通讯系统的连接。通讯部分接口分为发送部分和接收部分。发送部分即将用户信息( 如当前的位置信息) 通过无线通讯或卫星通讯发送回服务中心和传递给其他相关的用户，接收部分则是接收通信系统接收服务中心或其他相关用户发布的信息，以便实时、快速、准确地传递各种信息。

　　3. 2 GIS 模块设计

　　GIS是整个嵌入式GIS 的核心部分， 作为系统的主要软件模块， 其主要功能包括：

　　(1)电子地图功能。包括地图显示、浏览、图层管理等。在GIS 常见的地图显示、放缩、漫游等功能的基础上，针对掌上设备的特点，采用图层管理、地图制图综合和地图符号图式化等方法，使系统具有精练的内核和快速的浏览速度，满足用户实际应用的需要。

　　(2)路径分析功能。包括路径规划与途径道路的属性查询、轨迹跟踪及记录与回放等。根据图幅内交通层的属性及特征，运用最优路径的算法，找出用户从出发点及途经点到目标点的多点最优路径，还可根据需要实时显示及查询途经道路和地物的属性。同时为了了解用户的行动，可对用户的行动路线进行记录及回放。

　　(3)查询检索功能。包括兴趣目标信息分类查询、地名查询及定位等。根据用户的需要，用户可在整个图幅范围内对目标点进行分类查询，以找到自己感兴趣的点目标位置，而且可根据所了解的地名，在整个图幅范围内进行精确及模糊查询，并对搜索后的目标进行定位。

　　(4)导航定位功能。包括移动目标点的定位、自动实时动态导航及示警等。根据接收到的卫星定位数据，对用户当前位置进行精确定位，并可根据需要，在给定的阈值下， 利用矢量数据的空间拓扑关系，通过地图匹配的方法，将接收到的定位数据匹配到图幅的交通线上，对移动目标进行定位或实时动态导航;同时在动态导航的过程中，在给定的阈值范围内，当偏离前进方向时能进行语音示警，以便用户确认站立点，修正前进方向。

　　(5)信息标注功能。即兴趣地物信息标注。对用户感兴趣的目标点的位置在图上进行标注，并对其属性进行详细的记录。在通讯设施完备的条件下，根据需要，还可通过通讯系统将标注信息实时传输到服务中心及相关用户，以对下一步的行动提供依据。

　　4 结束语

　　本系统只是实现了嵌入式GIS的部分基本功能，如应用程序创建和地图查询等，像GPS，OGC等功能还待以后的继续开发，而且其开发对日常生活的意义很大。

　　综上所述，目前嵌入式GIS 的研究和应用正处于一个关键的发展阶段，嵌入式GIS 的实现和应用具有广阔的发展前景， 对我国的经济和国防建设具有深远的战略意义。从技术和研究结果来看，研究和开发基于Windows CE 的嵌入式GIS的相关技术和所要求的设备已基本成熟，但是对于建立一个完整实用的移动导航定位系统，还需要数字通信系统等配套设施和体系的建立和完善。随着相关技术的发展，嵌入式GIS 的功能将得到更进一步的扩展，该系统最终也将得到更加广泛的应用。Web GIS也将得到大力发展和应用。