基于手持GPS的GIS数据采集系统的设计研究VIP

学校代码： 10289 分类号： TP393 密 级： 公开 学 号：062030025 江 苏 科 技 大 学硕 士 学 位 论 文基于手持 GPS 的 GIS 数据采集系统的研究与设计研 究 生 姓 名 朱亚奇 导 师 姓 名 刘 维 亭 申请学位类别 工学硕士 学位授予单位 江 苏 科 技 大 学 学 科 专 业 计算机应用技术 论文提交日期 2008 年 12 月 23 日 研 究 方 向 嵌入式系统与应用 论文答辩日期 2009 年 03 月 15 日 答辩委员会主席 王直 评 阅 人 2009 年 03 月 18 日论文题目 基于手持GPS的GIS数据采集系统的研究与设计 姓 名 朱亚奇 江苏科技大学分类号： TP393 密 级： 公开 学 号： 062030025 工学 硕士学位论文基于手持 GPS 的 GIS 数据采集系统的研究与设计学 生 姓 名 朱 亚 奇指 导 教 师 刘 维 亭 教 授江苏科技大学二 OO 九年三月 A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of EngineeringThe Research and Design of GIS Data CollectionSystem Based on GPS HandsetSubmitted byZhu Yaqi Supervised byProfessor Liu Weiting Jiangsu University of Science and TechnologyMarch, 2009论 文 独 创 性 声 明本人声明所呈交的学位论文是由本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得江苏科技大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确地说明并表示谢意。学位论文作者签名： 日期：学 位 论 文 使 用 授 权 声 明江苏科技大学有权保存本人所送交的学位论文的复印件和电子文稿，可以将学位论文的全部或部分上网公布，有权向国家有关部门或机构送交并授权其保存、上网公布本学位论文的复印件或电子文稿。本人电子文稿的内容和纸质论文的内容一致。处在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。学位论文作者签名： 日期：导师签名： 日期：摘要I摘 要地理信息系统（GIS Geographic Information System）是一种利用计算机数据来描述整个或部分地球表面与空间地理分布数据的空间信息系统，它具有采集、存储、管理、分析等功能。今年来 GIS 发展非常快，覆盖的领域也非常广泛，地理信息系统在测量，交通，农林业，国土规划等领域起到相当重要的作用。在我国国土调查中，由于我国国土面积广，要对我国整个国土或者部分国土做一次统计，利用传统的手工方式进行统计，不但工作量，效率低，而且误差也相当大。本文从国土调查角度出发，针对传统手工测量的缺点，提出利用全球定位系统(GPS, Global Positioning System)，结合手持机轻巧灵活的优点，设计出一套便于野外数据采集工作人员方便携带和采集的手持机 GIS 数据采集系统。与传统的国土调查数据采集方式相比，利用 GPS 和手持机无缝结合 GIS 数据采集系统，不但效率高，精度也比较高，而且野外工作人员的工作量可以大大减轻。本文首先介绍了 GPS 原理和 GPS 定位，然后介绍 GIS 的一些相关知识和发展方向、GPS 在 GIS 数据采集中一些常见的作业模式，并且介绍如何利用 GPS 差分解算来了获得 GIS 数据采集中的坐标数据。本文接着介绍了嵌入式系统软硬件相关技术，并详细介绍了在 Windows CE 嵌入式环境开发应用软件的流程和利用 Embedded Visual C+开发 Windows CE 程序所需要用到的多线程，串口通信，内存管理等技术。本文接着介绍 GIS 数据采集工作原理和流程，重点介绍在 Workabout pro 手持机(Windows CE 嵌入式设备)中开发 GIS 数据采集系统开发的过程（如需求分析，模块划分，模块之间的调用，数据处理等等）中开发思路，实现方法和所应用的技术。最后本文对 GIS 数据采集系统进行了集成测试，测试表明前期的设计研究工作取得了预期的效果。关键词 手持机，GIS，数据采集，GPS，Windows CE Abstract- II -AbstractGeographic Information System (GIS) is a kind of system that uses computer data to describe earth surface and spatial information. Generally, GIS include some function like collection, storing, management, and analysis information and so on. Recently, GIS develop at very fast speed, and it is also applied widely at Mapping, Traffic, Agriculture data communicate and process and so on.In the end, the thesis tests the capability of the system. The result makes clear that the system is precise and effective.Keyword Handset; GIS; Data Collection; GPS; Windows CE目录I目 录摘要 .IAbstract.II第 1 章 绪论 .11.1 论文背景 .11.2 国内外研究现状与趋势 .21.3 研究内容 .31.4 论文结构 .31.5 本 章小结 .4第 2 章 GPS 原理 .52.1 GPS 概述 .52.1.1 空间部分 .52.1.2 地面监控部分 .52.1.3 用户设备部分 .62.2 GPS 信号 .62.2.1 载波 .62.2.2 测距码 .62.2.3 GPS 卫星的导航电文（ 数据码） .72.3 GPS 定位 .72.3.1 伪距定位 .82.3.2 载波相位测量 .82.3.3 多点相对定位 .92.3.4 差分定位 .102.3.5 RTK 技术 .112.4 本章小结 .12第 3 章 嵌入式系统与 Windows CE 开发平台的搭建 .133.1 嵌入式系统概述 .133.2 嵌入式系统处理器 .133.2.1 ARM 处理器 .133.2.2 ARM 处理器体系结构 .143.3 嵌入式操作系统 .143.4 Windows CE 操作系统的定制 .153.5 开发环境的搭建 .163.6 Windows CE 开发常用的技术 .173.6.1 Win CE 多线程编程 .173.6.2 Win CE 串口通信 .183.6.3 创建自己的内存管理 .193.7 本章小结 .20江苏科技大学工学硕士学位论文- II -第 4 章 GPS 技术在 GIS 数据采集系统中的应用 .214.1 地理信息系统(GIS)概述 .214.2 地理信息系统的功能 .214.2.1 空间数据输入 .214.2.2 空间数据存储和查询分析 .224.2.3 数据输出 .234.3 地理信息系统的发展 .234.3.1 WebGIS .234.3.2 GIS 组件技术 .234.3.3 嵌入式 GIS .234.4 在 GIS 数据采集中的 GPS 作业模式 .244.4.1 静态定位模式 .244.4.2 快速静态定位 .244.4.3 准动态定位 .244.4.4 动态定位 .244.4.5 单机定位 .254.4.6 后差分定位 .254.4.7 实时动态定位 .254.5 GPS 定位的坐标系统 .264.5.1 空间直角坐标系 .264.5.2 空间大地坐标系 .264.5.3 平面直角坐标系 .274.5.4 WGS-84 坐标系 .274.5.5 北京-54 坐标系 .274.5.6 西安-80 大地坐标系 .274.6 GIS 数据采集中 GPS 差分解算 .284.6.1 GPS 差分解算 .284.6.2 基线解算 .284.7 GIS 数据采集中的误差来源及其影响 .304.7.1 与卫星有关的误差 .304.7.1.1 卫 星钟差 .304.