（地图学与地理信息系统专业论文）基于移动gis和gprs技术的数据采集系统研究.pdf

t h e s i sf o fm a s t e rd e g r e e ，2 0 1 1 嬲型蚴 v q n 丐d 。岑? s c h o o lc o d e ：1 0 2 6 9 s t u d e n tn o ：51 0 8 0 8 0 1 0 4 5 ea s tch i nan o r m a l u n i v e r s i 姆 r e s e a r c ho fd a t ac o l l e c t i o ns y s t e m b a s e do nm o b i l eg i sa n dg p r s c o l l e g e d e p a r t m e n t m a j o r r e s e a r c h 虹e a s u p e i s o r s c h o o lo fr e s o u r c e s 鱼照亟垂! ! ! y i ! q 塾堡曼塾! s 曼i 曼塾璺曼 鱼! s q 旦巡垦! 金星卫g i 塾曼曼! i 旦g a s s o c i a t ep r o f 、7 | 删g 鱼旦鱼i m a t e rc a n d i d a t e 圣h 垒q 圣鱼垒q 堡h 垒塾g m a y ，2 0 1 1 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文基于移动g i s 和g p r s 技术的数据采集系统研究， 是在华东师范大学攻读硬乡偏士( 请勾选) 学位期间，在导师的指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或 撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说 明并表示谢意。 十ir 作者签名：赵丛2日期：jf 年岁月多碉 华东师范大学学位论文著作权使用声明 基于移动g i s 和g p r s 技术的数据采集系统研究系本人在华东师范大学攻读学 位期间在导师指导下完成的硕博士( 请勾选) 学位论文，本论文的研究成果归华东师 范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用此学位论文，并向主管部 门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网 送交学位论文的印刷版和电子版；允许 学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查阅、借阅；同意学校将学位论文加入全 国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版， 采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) ( ) 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部或“涉密”学位论文， 于年月日解密，解密后适用上述授权。 ( u2 不保密，适用上述授权。 翩签名一 本人签名趣) 2 锣f 年岁月岁。日 “涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定过的学位 论文( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表方为有效) ，未经上 述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用 上述授权) 。 赵丛! 硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 张超教授华东师范大学主席 束炯教授华东师范大学 徐建华教授华东师范大学 益建芳副教授华东师范大学秘书 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 摘要 摘要 移动g i s 是在嵌入式系统的基础上集成先进的移动计算技术、移动定位技术、 移动通信技术，以拓展地理信息系统的应用范围，提高地理信息系统数据采集和 数据管理能力为目的的计算机系统。随着嵌入式备计算能力的提高、移动定位技 术与移动通信技术的快速发展，利用移动g i s 进行和位置相关的数据采集成为移 动g i s 的一个重要应用方向。 本文针对传统的移动数据采集方式中存在的采集数据精度和效率低以及现 有的移动数据采集系统偏重于空间位置测量和缺乏通用性等问题，提出并开发了 基于移动g i s 和g p r s 技术的数据采集系统，把g i s 、g p s 与g p r s 等技术相结合应 用到移动数据采集业务中。和目前大多数移动数据采集系统的不同之处在于该系 统是一个通用性的移动数据采集系统，用户可以根据业务需要对采集的内容进行 定制。论文的主要研究内容包括： 1 对论文的研究背景和意义进行阐述，分析了当前国内外移动g i s 的研究现 状，并对移动g i s 所涉及的关键技术进行研究，包括移动g i s 技术、移动定位技 术、移动通信技术。 2 对基于移动g i s 和g p r s 技术的数据采集系统进行了详细设计，包括系统 需求分析、系统总体设计、系统功能框架设计、系统数据库设计以及移动端与服 务器端通讯数据格式设计。 3 在v i s u a ls t u d i o2 0 0 8 平台上结合a r c g i sm o b i l e9 3 对系统需求分析和 系统设计中提出的功能进行了实现。并介绍了该系统在宁波天童林场森林资源调 查和嘉兴市秀洲区北部湿地规划土地利用调查中的应用。 4 对本文所做工作进行总结，并提出本系统需要进一步改进的方向和对未 来的展望。 关键词：移动g i s ，g p r s ，数据采集，g p s ，a r c g i sm o b i l e 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文摘要 a bs t r a c t m o b i l eg i si sac o m p u t e rs y s t e m ，w l l i c hi n t e 莎a t e sa d v a n c e dm o b i l ec o m p u t i n g 蛐n o l o g y ，m o b i l ep o s i t i 彻i n gt e c h n o l o g ya n dm o b i l ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y1 0 c x p 觚dt h es c o p eo fa p p l i c a t i o no fg c o 孕a p h i c a li n f b 珊a t i o ns y s t e m sa n d t oi m p r 0 v e t h ea b i l i t yo fg i sd a t ac o l l e c t i o n 姐dd a t am 觚a g e m e n tb a s e do nt h ee m b e d d e d s y s t e m w i t ht h ei m p r o v e m e n to fc o m p u t i n gp 0 、张ro fe m b e d d e de q u i p m e n t 如dt h e m p i dd e v e l o p m e n t o fm o b i l e p o s i t i o n i n gt e c l l i l o l o g y 弱w e u雒m o b i l e c o m m u n i c a t i o nt e c l u l o l o g y ，u s i n gm o b i l eg i st oc o l l e c tl o c a t i o n r e l a t e dd a t ab e c o m e s 锄i l i l p o r t a i l t 印p l i c a t i o nd i r e c t i o ni nm o b i l eg i s c o n s i d e r i n gt h el o wc 0 l l e c t i o ne 佑c i e n c y 如da c c u r a c yo ft r a d i t i o n a lm o b i l ed a t a c o l l e c t i o ns y s t e m sa n dt h el a c ko fu n i v e f s a l i t yi nc u 盯e mm o b i l ed a t ac o l l e c t i o n s y s t e m s ，t h ea u t h o r i nt h i sp a p e r p u t sf o r w a r d 觚dd c v e l o p san c wm o b i l ed a t a c o l l e c t i o ns y s t e mb a s e do nm o b i l eg i s 锄dg p r st e c h n o l o g y ，w h i c hc o m b i n e sg i s ， g p s 觚dg p r st e c h n o l o g yf o rm o b i l ed a t ac 0 l l e c t i o n d i 饿r e n tf 幻mo t h e rm o b i l e d a t ac o l l e c t i o ns y s t e m s ，t l l i ss y s t e mi sa nu s i v e r s a lm o b i l ed a t ac o l l e c t i o ns y s t e m 觚d w o u l ds a t i s f yv a r i o u sn c e d sf ；d rd i m r e n t 印p l i c a t i o 鹏o i l l yb ys i i i l p i ec l l s t o m i z a t i o n t h e m a i nc o n t e n t s0 ft h er e s e a r c ha r ea sf b l l o w s ： 1 d e s c m et h e b a c k g r o u n da n ds i 印i f i c a n c co f 圮r e s e a r c h ，觚a l y z e t h e c t l 脚e n tr e s e a r c hs i t u a t i o nh o m e 觚da b r o a di nm o b i l eg i s ，姐dr e s e a r c ho nt h ek e y t e c h n o l o g yi nm o b i l eg i sw h i c hi i l c l u d e sm o b i l eg i st e c h l l o l o g y ，m o b i l ep o s i t i o n i n g t e c h n o l o g ya n dm o b i l ec o m m u l l i c a t i o nt e c l l n o l o g y 2 t h e 胁n e w o r k0 ft h cs y s t e mi sc x p l i c i yd e s i 印e d ，i n c l u d i n gs y s t e md e m 卸d 锄a l y s i s ，s y s t e mg e n e r a ld c s i 印，s y s t e mf i l n c t i o n a l 觑哑e w o r kd e s i 弘，s y s t e md a t a b a s e d e s i g n 锄dd a t af 0 珊a td e s i g nf o rm o b i l ec l i e n tc o m m u i 血a t i o nw i t hs e e f 3 t l l l es y s t e mw 弱i m p l e m e n t e du s i n gv i s u a ls t u d i o2 0 0 8 卸d 心c g i sm o b i l e 9 3 a n di n t r o d u c et h ea p p l i c a t i o no ft h cs y s t e mi nt i a n t o n gf o r e s tr e s o u r c e ss u r v e y 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文摘要 柚dl a n du s e s u r v e yf o rw e t i a n d sp l a 皿i n gi nt h en o n h0 f ) ( i u z h o u ，j i a x i n g 4 s u m m a r i z et h ew o r ki na c c o m p l i s h i n gt t l i sp 印e r ，p r o p o s et h ed i r c c t i o na t w h i c ht h es y s t e mn e e d st 0b ei i i l p f o v e d ，a n dl o o kf b f w a r dt 0t h ef u t h u r eo ft h es y s t e m k e y w o r d s ：m o b i l eg i s ；g p r s ；d a t ac o l l e c t i o n ；g p s ；a r c g i sm o b i l e 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 目录 目录 摘要i a b s t r a ( t 1 i 第一章引言。1 1 1 研究背景及意义1 1 2 国内外研究现状2 1 2 1 国外研究现状2 1 2 2 国内研究现状4 1 3 论文结构6 第二章移动g i s 及其关键技术7 2 1 移动g l s 概述。7 2 2 1 移动g l s 的产生和发展。7 2 2 2 移动g i s 的组成7 2 2 3 移动g i s 的特点。8 2 2 移动定位技术9 2 2 1g p s 定位9 2 2 2 移动通信基站定位1 1 2 2 3w i f i 定位1 2 2 2 4 混合定位1 3 2 3 移动通信技术1 5 2 3 1g s m 1 6 2 3 2c d m a 1 6 2 3 3g p r s 1 6 2 3 43 g 1 7 第三章移动数据采集系统设计 3 1 系统需求分析1 9 3 2 系统总体设计2 1 3 - 3 系统功能框架2 2 3 4 系统数据库设计2 4 3 4 1 系统数据组织2 4 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 目录 3 4 2 关系数据库设计2 5 3 5 移动端与服务器端通讯数据格式设计。2 8 第四章移动数据采集系统实现与应用3 0 4 1 系统开发及运行环境3 0 4 1 1 系统开发环境3 0 4 1 2 系统运行环境3 1 4 2 地图服务的发布3 1 4 3 移动端主要功能模块实现3 2 4 3 1 作业准备模块3 2 4 3 2 地图管理模块3 4 4 3 3 数据采集模块3 6 4 3 4g p s 导航定位模块3 7 4 3 5 数据传输模块3 9 4 3 6 系统帮助模块4 0 4 4 服务器端功能实现4 0 4 5 系统应用4 1 4 5 1 在宁波天童林场森林资源调查中的应用4 1 4 5 2 在嘉兴市秀洲区北部湿地规划土地利用调查中的应用4 2 4 5 3 系统应用演示4 4 第五章总结与展望。4 8 5 1 总结4 8 5 2 展望4 9 附勇之5 0 参考文献5 4 后记5 7 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文第一章引言 1 1 研究背景及意义 第一章引言 当今基于位置的服务( l b s i 鹏a t i o nb a s e ds e i c c ) 越来越受到世人的瞩目， 全球各大互联网公司都在积极部署这项极具潜力的增值业务，l b s 在紧急救援、 智能交通、兴趣点查询、工作流管理、财产监控等方面的应用已相当普遍【，而 提供这些l b s 应用服务的基础是与位置相关的数据。因此，如何才能高效并且精 确的采集与位置相关的数据对l b s 的发展显得非常重要【2 l 。传统的与位置相关的 数据采集方法是在纸质地图上标绘采集信息，然后在纸质的表格中记录采集的相 关属性信息，回到办公室后需要把这些采集的图形数据进行手工数字化，同时把 与其相关联的属性数据录入数据库。这种传统的数据采集方法主要存在数据采集 成本高、精度低、效率低、时效性差等不足【3 l 【4 1 。因此，为适应l b s 的快速发展， 新的数据采集方法的研究是很有必要的。 移动g i s 、g p s 、g p r s 等技术的快速发展为上述问题的解决提供了新的解决 方案。一方面，移动g i s 将移动计算技术、g p s 技术、g p r s 技术结合起来，使和 位置相关的数据采集不受时空限制，从而可以做到数据的实时采集和上传；另一 方面，移动g i s 采用电子地图，减少了纸质地图的使用，不但降低了数据采集的 成本，而且可以提高数据采集的质量与可用性【5 】。 目前已有的移动数据采集系统大多存在以下两个问题： 1 偏重于空间位置测量。这些系统大多只关注空间位置信息的采集，而忽 略了其它属性信息，比如采集时间、照片信息等，缺乏对采集内容的整体性描述。 2 缺乏通用性。这些系统大多是针对单一的应用需求进行独立的设计开发， 比如美国弗吉尼亚林业部门开发的林业信息监测系统【倒、美国奥克兰动物保护组 织开发的宠物普查系统m 、北京地林伟业信息技术有限公司为辽宁省林业部门开 发的辽宁省造林核查系统【8 j 、华北电力大学的于操开发的线路巡检系统【9 】等，如 果有新的应用需求需要重新设计开发软件，这样一个应用完成之后基于该应用开 1 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 第一章引言 发的系统便失去使用价值，这种开发方式显然会增加软件开发的成本。如果能够 开发出通用性的移动数据采集系统，针对不同的应用需求只需进行简单的定制操 作即可完成相应的任务，显然会大大降低软件开发的成本，提高软件的利用率。 基于以上分析思考，本文期望能够将移动g i s 技术、g p s 技术和g p r s 等技术 相结合应用到移动数据采集业务中，开发一套通用的移动数据采集系统，克服传 统的数据采集方法中存在的采集数据精度和效率低以及现有的移动数据采集系 统偏重于测量和缺乏通用性等问题。使得其不但可以采集空间位置信息，而且可 以采集在该位置上发生的事件描述信息，以便将其应用于土地利用调查、森林资 源调查【埘、市场调查、人口普查、管线巡检、流行病监测【1 1 j 、城市基础设施管 理【1 2 l 等相关领域的数据采集。 1 2 国内外研究现状 移动g i s 已经成为g i s 发展的趋势，国内外一些著名的g i s 公司都推出了自己 的移动g i s 产品。 1 2 1 国外研究现状 在国外移动g i s 发展起步较早，社会的各个领域都有成功的应用，形成了不 少企业级的应用解决方案，领先的g i s 厂商都有自己的移动g i s 产品f 1 3 】。 1 e s 订公司的a r c g i sm o b i l es d k 、a r c p a d 和a r c g i sa p if o ri o s e s r i 公司是世界最大的地理信息系统技术提供商。为了满足客户从简单到复 杂的移动应用需求，e s r i 公司提供了三种移动应用解决方案：a r c g i sm o b i l es d k 、 觚p a d 和a r c g i sa p if o ri o s 。 a r c g i sm o b i i es d k ：a r c g i sm o b i l e 是对a r c g i s 桌面应用程序的扩展， 它使得用户可以在野外使用加c g i s 提供的功能，它通过移动无线网络使用w e b s e r v i c e 架构实现野外和办公室之间数据同步【1 4 1 。 a r c g i sm o b i l es d k 支持在线和离线两种应用模式，当应用程序可以连接无 线网络时，a r c g i sm 0 b i l e 应用程序可以和服务器实时同步数据，当应用程序无 2 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文第一章引言 法连接无线网络时，它仍然可以利用此前请求服务器时保存的地图缓存数据完成 相关功能。我们还可以事先把预先生成的地图缓存文件直接部署到移动设备上， 从而在工作过程中不需要连接无线网络。这样，利用a r c g i sm o b i l es d k 开发的 应用程序可以很好的解决移动无线网络不稳定带来的问题，减轻了对移动无线网 络的依赖。利用a r c g i sm o b i l es d k 开发的应用程序可以实现地图基本操作( 比 如放大、缩小、平移、全图显示等) 、地图数据查询、图形属性数据编辑、地图 数据上传、下载等功能，能够满足移动g i s 的基本应用需求f 1 5 】。j a r c p a d ：觚p a d 是e s r i 公司的企业级移动g i s 产品，利用它用户可以快速方 便的实现移动数据采集、地图制图等应用。移动端的觚p a d 可以和服务器端的 a r c g i s 软件协同工作，从而完成更加复杂的g i s 功能。利用觚p a d 软件可以自动 读取g p s 设备的g p s 位置信息，从而实现对g p s 的管理。觚p a d 可以实现地图测 量、地图导航、读取g p s 位置信息、图形要素编辑、要素查询、地图制图、通过 移动无线网络访问后台服务器等功能f 1 6 j 。 a r c g i sa hf o ri o s ：觚g i sa - p if o ri o s 是e s r i 公司针对i p h o n e 等触屏设备 的迅速流行而推出的移动g i s 产品，它允许用户使用o b i e c t i v ec 语言调用a r c g i s 提供的基本功能，完成相关应用。使用觚g i sa p if o ri o s ，用户可以开发基于i o s 设备的各种应用程序，这些应用程序可在企业内部署，也可通过苹果的a p ps t o r e 发布给公众使用【1 7 1 。 2 p bm a p i n f o 公司的m a p i n f om a p xm o b i l e m a p i n f om 印xm o b i l e 是p bm a p i n f o 公司针对移动g i s 应用需求而推出的可 以在w i n d o w sm o b j l e 操作系统上进行二次开发的移动g i s 组件产品。最新版本的 m a p xm 0 b n e 支持微软的v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 2 0 0 8 开发工具，这也使得开发人员 可以使用n e tc 0 m p a c tf r a m e w o r k 框架开发基于m a p xm 0 b i l e 的w i n d o w s m o b i l e 应用程序。和a r c g i sm o b i l e 一样，m a p xm o b i l e 也支持在线和离线两种 应用模式。当应用程序可以连接移动无线网络时移动端可以和服务器端实时同步 数据，当应用程序无法连接移动无线网络时用户可以使用本地数据进行相关的操 作【1 引。 3 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文第一章引言 3 a t o d e s k 公司的a u t o d e s ko n s i t e a u t o d e s ko n s i t e 是a u t o d e s k 公司的移动地理信息系统解决方案，它提供了与 a u t o c a d 及p m t o d e s km a p g u i d e 数据集互操作的功能，并能够与a u t o c a d 产品家 族交换标记信息。利用a m t o d e s ko n s i t e 可以实现地图操作( 比如放大、缩小、平 移、全图显示等) 、图形及属性数据编辑、通过移动无线网络连接后台服务器实 现数据同步等功能【1 9 1 。 4 t m b l e 公司的t e m s y n c t e m s y n c 是t r i i i l b l e 公司的一款灵活的数据采集和数据管理软件，它专为采 集和更新g i s 空间数据而设计。t e l l r a s y n c 软件是一个控制软件，它可以与g p s 接 收机进行通信，从而用户可以通过手持设备设置g p s 参数、读取并在地图上显示 g p s 位置信息。t e m s y n c 软件可与多种g p s 实时差分校正信息源完美组合，比如 组合卫星接收机、组合w 丸峪e g n o s 接收机等，从而可以更加精确的进行g p s 定位。利用t e r r a s y n c 软件用户可以实现数据字典编辑、地图定位、数据采集、 数据编辑、路径导航等功能。另外它也可以与g p sp a t h 伽d e ro f ! f i c e 软件、t r i m b i e g p sa n a l y s t l me x t e n s i o nf o re s r ia r c g i s 软件组合使用f 刎。 1 2 2 国内研究现状 国内在移动g i s 领域的研究应用起步较晚，但是最近几年发展迅速。一批g i s 公司都推出了自己的移动g i s 产品。 1 北京超图软件股份有限公司的e s u p e r m a p e s u p e r m a p 是北京超图软件股份有限公司自主研发的嵌入式g i s 二次开发平 台，它是s u p e r m a p 桌面产品在移动应用中的扩展。利用e s u p e r m a p 开发的移动应 用程序具有功能强大、运行效率高、资源消耗低等特点。e s u p e r m a p 源自s u p e r m a p 基础类库，同时针对嵌入式系统处理能力有限以及资源紧缺的特点进行了适当的 调整，使得其非常适用于移动g i s 的应用开发。利用e s 叩e r m a p 用户可以完成基 本的地图操作、空间及属性数据添加、删除、遥感图像及矢量图形信息显示、地 图渲染、通过移动无线网络访问服务器g i s 产品( 比如a r c g i ss e r v e f 、g e o s e e r 、 4 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文第一章引言 m a p s e n ，e r 、s u p e r m a pi s e r v e r 等) 发布的符合o g c 标准的地图服务等功能。同时 最新版本的e s u p e r m a p 除了支持原有的c + + 类库外，还新增了对m c o m p a c t f r a m w o r k 的支持，这样用户可以利用s u a ls t u d i o2 0 0 5 2 0 0 8 开发工具开发基于 e s u p e r m a p 的移动g i s 应用程序，从而可以降低软件开发人员的开发难度【2 1 1 。 2 南京跬步科技有限公司的u c m a p 和g d g i sm o b i l e 南京跬步科技有限公司是国内领先的移动g i s 开发平台及解决方案提供商， 它提供从移动端到服务器端的整套解决方案，其移动端产品包括u c m a p 和 g r i d g i sm o b i l e 等【2 2 】。 u c m a p ：u c m a p 是南京跬步科技有限公司自主研发的移动g i s 产品，它是 一款面向3 g 、支持o g c 标准的移动g i s 开发平台。u c m a p 具有开放、遵守通用 的o g c 标准、支持3 g 无线网络等特点。利用u c m a p 开发的应用程序可以完成以 下功能：地图浏览( 放大、缩小、平移、全图显示) 、地图查询、地图渲染、空 间分析、图形及属性要素编辑、g p s 导航定位、基站定位等【2 3 1 。 g r i d 6 讧sm o b i l e ：g r i d g i sm o b i l e 是南京跬步科技有限公司自主研发的手机 嵌入式g i s 产品。它具有支持多种开发平台、功能丰富、稳定性高、性能优越、 可扩展性强等特点。g r i d g i sm o b i l e 以类库的方式提供给用户，用户可以利用它 在v i s u a ls t u d i o2 0 0 5 2 0 0 8 、e v c + + 、e c l i p s e 等开发环境中进行开发。利用g r i d g i s m o b i l e 开发的应用程序可以实现地图数据浏览、空间及属性数据查询、编辑、空 间关系判断、矢量栅格数据叠加、g p s 位置信息显示、路径导航等功能例。 3 北京博冠鸿图科技有限公司的e h o t g i ss d k ( f o rc + “唧 北京博冠鸿图科技有限公司( h o t g i st e c l l n o l o 西e si n c ) 是一家提供地理信 息系统开发、嵌入式软件开发服务的高科技软件公司。e h o t g i ss d k ( f o r c + “删是该公司推出的嵌入式g i s 软件产品之一。e h o t g i ss d k ( f o r c + “唧以m i c r o s o f t m 玎c o m p a c tf r 扰1 w o r k 控件或者c + + 类库的形式提供给 用户，用户可以利用这些组件或类库在自己比较熟悉的开发环境下，比如s u a l s t u d i 02 0 0 5 2 0 0 8 、e v c + + 、e d i p s e 等进行移动g i s 相关功能的开发。e h o t g i ss d k ( f o rc + + 岫具有功能强大、开发方便灵活、可扩展性强、可移植性强、应用 5 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文第一章引言 程序资源消耗低、系统稳定等特点。利用它开发的应用程序可以满足基本的移动 g i s 应用需求1 2 5 1 。 4 中地数码集团的m a p g i s 嵌入式开发平台 m a p g i s 嵌入式开发平台是中地数码集团针对野外巡检、数据采集、智能交 通、卫星导航定位及物联网等领域的应用需求所设计的嵌入式g i s 应用开发平台。 它是随着移动通信技术和嵌入式手持设备的快速发展而产生的。它具有地图显示 功能强大、空间数据管理能力强、支持完整的3 s 集成、支持主流的移动通信网络 ( 比如w c d m a 、c d m a 2 0 0 0 、t d s c d m a 、g p r s 、e d g e 等) 、二次开发接 口丰富、可移植性强等特点，而且利用m a p g i s 嵌入式开发平台开发的应用程序 可以和m a p g i s 桌面产品无缝集成，使得应用更加方便【2 6 1 。 1 3 论文结构 本文的研究内容共分为五章。 第一章，即本章，对论文的研究背景与意义以及国内外研究现状进行了阐述。 指出传统的移动数据采集方式的缺点以及现有移动数据采集系统大多偏重于测 量和缺乏通用性的问题。然后提出了综合利用移动g i s 、g p s 、g p r s 技术开发通 用的移动数据采集系统的目标。 第二章，研究了本论文所涉及的关键技术，包括移动g i s 技术、移动定位技 术、移动通信技术等。 第三章，介绍了移动数据采集系统的设计。对系统进行了需求分析、总体设 计、功能框架设计、数据库设计，最后给出了移动端和服务器端通讯的数据格式 设计。 第四章，介绍了系统的功能实现与应用。根据第三章系统设计的内容，论述 了系统各模块功能的实现，最后介绍了该系统在宁波天童林场森林资源调查和嘉 兴市秀洲区北部湿地规划土地利用调查中的应用。 第五章，总结与展望。对本文的研究工作进行了总结，并对接下来要做的工 作进行了展望。 6 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 第二章移动g i s 及其关键技术 第二章移动g i s 及其关键技术 2 1 移动g i s 概述 2 2 1 移动g i s 的产生和发展 据统计，人们所使用的信息中有8 0 是与“空间位置 相关的。在实际的生 产和生活中，很多工作不可能在一个固定的场所来完成，例如供水管道故障排查、 电力线路检修、野外测量、市场调查、人口普查、土地利用调查等。随着社会的 发展，人们办公场所的流动性会越来越大。有关资料显示，全球有5 5 0 0 万以上的 人是在流动的场所工作的，这些庞大的人群迫切需要在移动中能够享受到地理信 息的服务和支持。在这些强大的应用需求驱动下，移动g i s 应运而生。随着嵌入 式技术、无线通信技术、移动定位技术的发展，特别是g p r s 、3 g 、无线宽带、 g p s 定位技术的发展为移动g i s 的产生和发展奠定了良好的基础，可以说移动g i s 代表了地理信息系统未来的发展趋势【2 7 】【捌。 2 2 2 移动g i s 的组成 移动g i s 主要由以下四部分组成【刎： 1 移动g i s 用户终端 移动g i s 用户终端是用户携带的移动g i s 软硬件设备的总称。硬件可以是g p s 智能手机、掌上电脑、平板电脑、便携式电脑等，这些设备具有携带方便、功耗 低、安全性高、可靠性高、集成度高等特性。软件包括系统软件和移动g i s 应用 软件等，用户可以利用应用软件进行数据采集、g p s 导航定位等操作，比如e s r i 公司的疵p a d 、a r c g i sm 0 b i l e 、超图公司的e s u p e r m a p 等都是移动g i s 应用软件。 本文使用的移动g i s 用户终端为t r i m b l ej u n os cg p s 手持设备和h r c x v 6 9 5 0 智 能手机，g i s 应用软件为a r c g i sm o b i l e 。 2 地理信息服务器 7 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文第二章移动g i s 及其关键技术 地理信息服务器是移动g i s 的核心，它主要负责系统的数据管理、数据存储、 数据更新、空间信息查询分析、服务发布、服务管理等功能。地理信息服务器可 以是分布式系统，服务的执行可以分布在不同的服务器上同时进行。地理信息服 务器可以通过移动无线网络与移动g i s 客户端建立连接，从而实现移动客户端与 服务器数据的同步。e s r i 公司的a r c g i ss e r y e f 、超图公司的s u p e r m a pi s e r v e r 、开 源的g e o s e r v e r 、m a p s e e r 等都是地理信息服务器。本文使用a r c g i ss e e r 作为 地理信息服务器。 3 移动定位系统 移动定位系统用于快速确定用户所在的空间位置，是实现移动g i s 功能不 可缺少的条件。移动定位的方式主要有基于终端的移动定位、基于网络的移动 定位以及这两种方式结合的混合定位阳。目前基于终端的移动定位主要有美国 的全球定位系统( g p s ) 、俄罗斯的全球导航卫星系统( g l o n a s s ) 、中国的 北斗卫星导航系统、欧盟的伽利略全球卫星导航系统( g a i ，l l e o ) 等【2 9 1 1 3 0 1 ，基 于网络的移动定位主要有基站定位、w i f i 定位等，混合定位主要有a g p s 、 g p s o n e 、g p s 移动基站w i f i 相结合的定位。本文使用g p s 进行定位。 4 移动通信系统 移动通信系统是连接移动g i s 客户端和g i s 服务器的桥梁，它负责将移动g i s 客户端的请求信息传送给g i s 服务器，再将服务器的分析计算结果传送到移动客 户端。目前移动通信系统主要有基于蜂窝网络的移动通信系统，比如g s m 、 g p r s 、c d m a 等移动通信系统，和基于局域网的无线通信系统【2 7 1 。本文使用g p r s 进行信息的传输。 2 2 3 移动g i s 的特点 移动g l s 是g i s 技术在嵌入式平台上的延伸和扩展，它具有以下特点嘲p 1 】： 移动性移动g i s 系统运行在各种移动终端设备上，它的主要目的就是便 于用户在移动中使用g i s 的相关功能，比如移动数据采集、线路巡检、导航定位 等，因此移动性是移动g i s 的最显著特点。 8 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 第二章移动g i s 及其关键技术 实时性移动g i s 为用户提供服务，应能及时的响应用户的请求，及时反 映用户周围环境的变化，比如导航系统要能实时获得当前位置信息，并根据当前 的位置及实时交通流量信息为用户规划出最优行走路线。 对位置数据的依赖性空间位置数据是移动g i s 的核心，移动g i s 所要解 决的诸如“我在哪? 、“我附近有什么? 、“如何到达目的地? 等问题都 离不开位置数据，可以说没有位置数据也就无从谈起移动g i s 。 移动终端多样性移动g i s 系统最终要运行在各种移动终端设备上，移动 终端包括g p s 智能手机、车载移动终端、便携式电脑等，这些设备的生产厂商、 采用的技术及使用的操作系统各不相同，因此在系统设计时要考虑这种多样性。 资源有限性相对于有线网络，移动无线网络的通讯带宽资源有限而且通 讯费用较高，并且移动设备的屏幕和存储空间都不如普通p c 大，而且移动设备 处理器的计算能力有限，因此，移动g l s 系统必须尽可能地控制利用无线网络传 输的数据量，减少网络带宽的使用，使用更加精简的算法提高程序的运行效率。 2 2 移动定位技术 目前常用的移动定位技术主要包括g p s 定位、移动通信基站定位、w i f i 定 位以及这些定位方式相结合的混合定位。 2 2 1g p s 定位 1 g p s 的产生和发展 全球定位系统( g p s ) 是“授时、测距导航系统全球定位系统( n a v i g a t i o n s a t e l l i t et i m i n g 锄d g l o b a lp o s j t i o n i n gs y s t 锄) 的简称。该系统是2 0 世纪7 0 年 代由美国陆海空三军联合研制的空间卫星导航定位系统，其主要目的是为陆、海、 空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务。如今g p s 技术的应用已经深 入到人们生活的方方面面，比如汽车导航定位、工程测量、大地控制测量、智能 交通管理、海洋测绘、地震研究等【2 9 1 。利用g p s 进行定位具有定位精度高、功能 丰富、用途广、全天候作业、实时定位等特点阿。 9 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位