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嵌入式GIS开发方法的研究与实现

作　者: 马文帅
导　师: 魏志强
学　校: 中国海洋大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 嵌入式GIS 嵌入式Linux 空间数据管理空间索引最优路径规划
分类号: P208
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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引　用: 6次
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内容摘要

嵌入式GIS(Embedded Geographic Information System)是一个蓬勃兴起的应用领域,它是地理信息系统GIS(Geographic Information System)与嵌入式软硬件技术相结合的一个产物,能为各种专用嵌入式设备提供GIS应用平台,使其能对空间数据进行获取、存储、管理、查询、分析、显示,提供决策支持,是原有的GIS领域的分支与延伸、补充与发展。随着嵌入式硬件设备、嵌入式操作系统、导航定位技术以及移动互联技术的不断发展,嵌入式GIS已经被越来越广泛地应用在经济建设和现代化国防中。嵌入式GIS开发方法的研究是GIS研究的一个新方向和新热点,对于发展我国嵌入式GIS相关技术,形成自己的知识产权,有着重要意义。本文首先分析了嵌入式GIS的特性和相关关键技术,通过与传统PC-GIS开发方法的对比,提出了嵌入式GIS的系统结构,选择了适合嵌入式GIS开发的软硬件平台,并在此平台基础上研究和实现了嵌入式GIS的主要组成部分,包括嵌入式空间数据管理,空间索引,空间可视化和空间分析,并结合嵌入式系统的特性对其进行了优化。本文的主要难点和创新点是如何在嵌入式系统有限的资源条件下完成对大数据量空间信息的组织和访问。为此,本文使用了分层的矢量数据结构作为空间数据的存储格式,并结合矢量数据结构特点对空间数据进行了映射。为了提高空间数据的查询和显示速度,本文提出了改进的Hilbert-R树索引结构和LOD显示技术,有效的节省了嵌入式系统资源利用量,提高了系统响应速度。在嵌入式空间分析方面,本文使用了改进的Dijkstra算法,减少了最优路径规划的搜索范围和存储空间,取得了良好效果。本文实现了以ARM嵌入式设备为硬件平台,嵌入式Linux为操作系统的具有基本功能的嵌入式GIS系统,并给出了详细的步骤和方法,是对嵌入式GIS开发方法的一次积极和有效探索,为日后开发功能更加完备的嵌入式GIS系统提供了宝贵的经验和参考价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-16
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 嵌入式GIS 的现状及发展动态  11-13
  1.3 国内嵌入式GIS 研究存在的问题  13-14
  1.4 论文研究内容和意义  14-15
  1.5 论文结构  15-16
2 嵌入式GIS 技术分析及相关技术  16-25
  2.1 嵌入式GIS 技术分析  16-18
    2.1.1 嵌入式系统特性  16-17
    2.1.2 嵌入式GIS 与PC-GIS 的差异  17-18
  2.2 嵌入式GIS 设计原则  18-20
  2.3 嵌入式GIS 的基本结构  20-22
  2.4 支持嵌入式GIS 发展的相关技术  22-25
    2.4.1 地理信息系统  22-23
    2.4.2 无线通讯技术  23
    2.4.3 导航定位技术  23-25
3 嵌入式GIS 开发平台  25-30
  3.1 嵌入式GIS 硬件平台选择  25-27
  3.2 嵌入式GIS 软件平台选择  27-30
    3.2.1 嵌入式操作系统的选择  27-28
    3.2.2 嵌入式GUI 开发工具选择  28-30
4 嵌入式GIS 空间数据管理  30-45
  4.1 嵌入式空间数据库设计  30-32
    4.1.1 嵌入式空间数据库定义  30-31
    4.1.2 嵌入式空间数据库的实现模式  31-32
    4.1.3 实现嵌入式空间数据库的关键问题  32
  4.2 空间数据存储  32-40
    4.2.1 空间数据存储格式  33-39
      4.2.1.1 常见空间数据存储格式  33-34
      4.2.1.2 Shapefile 文件格式  34-37
      4.2.1.3 物理组织  37-38
      4.2.1.4 逻辑组织  38-39
    4.2.2 空间数据存储设计  39-40
  4.3 空间数据映射  40-45
    4.3.1 空间数据映射的设计原则  40-41
    4.3.2 映射表设计  41-42
    4.3.3 映射表逻辑关系  42
    4.3.4 映射表命名规则  42-43
    4.3.5 空间数据映射实现  43-45
5 嵌入式GIS 空间索引  45-59
  5.1 空间索引概述  45-46
    5.1.1 空间索引定义  45-46
    5.1.2 空间索引功能  46
  5.2 常见空间索引  46-51
    5.2.1 四叉树索引  46-47
    5.2.2 R 树系列索引  47-51
  5.3 改进的Hilbert-R 树索引  51-55
    5.3.1 多级图层空间  52
    5.3.2 多级Hilbert 网格  52-54
    5.3.3 空间数据对象的组织  54-55
  5.4 索引数据结构与算法  55-59
    5.4.1 索引数据结构  55-56
    5.4.2 索引相关算法  56-58
    5.4.3 空间索引文件的使用  58-59
6 嵌入式GIS 空间数据可视化  59-64
  6.1 嵌入式电子地图实时显示流程  60
  6.2 嵌入式电子地图的LOD 显示技术  60-62
  6.3 嵌入式电子地图显示实现  62-64
    6.3.1 坐标转换及地图漫游缩放的实现  62-63
    6.3.2 嵌入式电子地图实时显示加速策略  63-64
7 嵌入式GIS 空间分析  64-71
  7.1 常见最优路径规划算法  64-67
    7.1.1 Dijkstra 算法  64-65
    7.1.2 A*算法  65-67
  7.2 改进的Dijkstra 算法  67-71
8 嵌入式GIS 实现  71-76
  8.1 系统软硬件平台  71-72
  8.2 系统功能模块  72-76
    8.2.1 空间数据管理模块  73
    8.2.2 空间索引模块  73-74
    8.2.3 空间查询模块  74
    8.2.4 空间数据可视化模块  74
    8.2.5 空间分析模块  74-75
    8.2.6 用户交互模块  75-76
总结与展望  76-77
参考文献  77-80
致谢  80-81
作者攻读硕士期间完成论文  81

嵌入式GIS开发方法的研究与实现

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