（计算机应用技术专业论文）嵌入式gis地图框架的设计与实现.pdf

浙江大学硕士学位论文摘要 摘要 近年来，由于无线通信、闪存技术、芯片工艺等不断进步，方便快捷的移动 电子设备得到了快速的发展。而由于地理空间信息在各行各业有都普遍应用，因 此基于移动设备的嵌入式g i s 得到了越来越多人们的青睐。鉴于市场中移动设备 种类繁多、操作系统各异的特点，本文给出了一种基于嵌入式环境的高效率、高 可移植性的g i s 地图框架的系统设计，并阐述系统中各个模块的功能，同时对系 统中的若干关键技术进行探讨：地理数据的组织与管理、线状道路的表现、高效 的绘制引擎等。 针对系统高效性的要求，本文提出分块分层管理地理数据，同时为每一层建 立高效的索引，并对地理数据进行压缩后存储在高效的文件数据库中；在压缩策 略的选择上，通过二次压缩有效减少数据量，首先在存储数据时利用无损压缩节 省空间，而在使用数据时根据当前应用需求利用有损压缩过滤冗余数据；对于优 化道路表现方式，本文提出了快速构建道路面的方法，并结合反走样有效提高了 表现道路时的美观程度；针对g d i 速度偏慢的特点，本文提出基于g a p i 的绘制 引擎，并实现了文字的绘制，同时结合直线对称性的特点，提出一种高效的反走 样直线生成算法；为了提高系统的可移植性，本文还提出了地图控件的概念。 本文在最后总结了已完成的工作，并提出了嵌入式g i s 地图框架进一步的研 究方向 关键词：嵌入式g i s ，地理数据管理，道路面构建，绘制引擎，地图控件 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t r e c e n t l y , w i t ht h ei m p r o v e m e n to ft h ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n 、f l a s hm e m o 巧、 c h i pt e c h n o l o g y , t h ec o n v e n i e n tm o b i l ed e v i c ei sr a p i d l yd e v e l o p e d a st h ew i d e l yu s e o ft h eg i si nd i f f e r e n ti n d u s t r i e s ，t h ee m b e d d e dg i sb a s e du po nt h em o b i l ed e v i c e a t t r a c t sm o r ea n dm o r gp e o p l e sa t t e n t i o n b e c a u s eo fav a r i e t yo ft h eo p e r a t i o n s y s t e m so ft h em o b i l ed e v i c e ，t h i sp a p e rw i l lr a i s ea ne f f i c i e n t 、p l a t f o r m i n d e p e n d e n t g i sm a ps y s t e mf r a m e w o r kb a s e do ne m b e d d e de n v i r o n m e n t ，t h e nr e p m s e n tt h e f u n c t i o n so fe a c hm o d u l ei nt h i ss y s t e m ，a n dt a l ko v e rs o m ek e yt e c h n o l o g i e sa s f o l l o w i n g ：o r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n to ft h ed a t a , e x p r e s s i o no ft h el i n e - s h a p er o a d ， e f f i c i e n tr e n d e re n g i n e f o rt h er e q u i r e m e n to ft h eh i g he f f i c i e n c y , m a n a g et h ed a t ab yp a r t i t i o n i n ga n d l a y e r , c r e a t ei n d e xf o re a c hl a y e ra n ds t o r et h ed a t ai n t h ef i l ed a t a b a s ea f t e r c o m p r e s s i o n ；o nc h o o s i n gt h es t r a t e g yo ft h ec o m p r e s s i o n , d i m i n i s ht h ea m o u n to f d a t ab yt w os t e p s ：c o m p r e s st h ed a t ab yl o s s l e s sm a n n e rw h i l es t o r i n gt h ed a t af i r s t t h e nc o n d e n s et h ed a t ab yl o s s ym a n n e rw h i l ei e n d e rt h ed a t at od e l e t et h er e d u n d a n t d a t a ；t oo p t i m i z a t i o no ft h ee x p r e s s i o no ft h er o 砜c r e a t et h er o a df a c eb yl i n e - s h a p e d a t aa n di n t e g r a t et h ea n t i - a i i a s i n gm e t h o d ；r e a l i z et h er e n d e re n g i n eb a s e do ng a p i t oo v e r c o m et h ei n e f f i c i e n tg d i ss h o r t a g e ；p r e s e n tt h em a pc o n t r o lt oi m p r o v et h e s y s t e mp o r t a b i l i t y f i n a l l y , t h i sp a p e rw i l lp o i n to u tt h et o p i c si nt h ef u r t h e rr e s e a r c ha f t e rs u m m i n g u pt h ew o r kf i n i s h e d k e y w o r d s ： e m b e d d e dg i s ，d a t am a n a g e m e n t ，r o a df a c e ，r e n d e re n g i n e ，m a p c o n t r 0 1 浙江大学硕士学位论文图目录 图目录 图2 1 嵌入式g i s 的地图框架的系统架构图7 图2 2 各模块定义及依附关系1 2 图3 1g i s 数据的组成16 图3 2 地域的外接矩形框1 7 图3 3 地域中不同的图层1 9 图4 1 区域编码2 7 图4 2 g d i 绘制实线时造成锯齿2 8 图4 3g d i 绘制不同象素宽度的道路2 8 图4 4 超采样的反走样算法2 9 图4 5 道路面3 0 图4 6 缓冲区计算道路面3 0 图4 7 矢量与栅格数据叠加3 5 图4 8 矢量数据与栅格数据叠加3 6 图4 9 栅格数据放大1 5 倍3 8 图4 1 0 w u 反走样算法4 2 图4 1 1 直线段的对称性4 3 图4 1 2 b r e s e n h a m 直线生成算法改进4 4 图4 1 3w u 反走样算法改进4 6 图4 1 4 多像素宽直线段的端点处理4 7 图4 1 5 多像素宽度直线段的反走样前后对比。4 7 图5 1 控件的组合5 2 i i i 浙江大学硕士学位论文表目录 表目录 表4 1 两种不同算法生成直线的效率对比4 8 i v 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 第1 章绪论 由于生活节奏的不断加快，方便快捷的移动电子设备越来越受到人们的青 睐，如手机、笔记本电脑等逐渐成为了普通人们上班生活不可获取的一部分。嵌 入式g i s ( e m b e d d e dg i s ) 是建立在可移动计算环境、有限处理能力、有限存储空 间的嵌入式终端条件下，提供移动中的、分布式的、随遇性的地理信息服务的 g i s 1 1 。通过空间数据管理和分析，它能为用户提供方便快捷的即时地图信息的查 询及提醒。此外，嵌入式g i s 还可借助g p s 模块进行定位和跟踪1 2 j ，借助移动通 信技术完成图形、文字、声音等数据的传输等等。 这种新型的嵌入式g i s 服务不但克服了传统纸质地图查询不便、无法实时更 新、无任任何智能提醒的缺点，而且继承了携带方便、画面美观等优点。嵌入式 g i s 是一种智能的、灵活的、动态的地理信息系统，它使得g i s 脱离了桌面电脑 的限制，从而完全走进了人们的日常生活，从而使得地理信息的价值得到充分体 现。在人们的生活中，有许多都跟嵌入式g i s 休戚相关，如行车路线选择，餐馆、 商场等兴趣点位置查询，公交路线的换乘选择，当前位置的定位跟踪等等。在生 活节奏日益加快的今天，方便快捷的嵌入式g i s 服务也越来越发挥出它的功效， 逐渐成为人们生活中不可或缺的一个部分。 1 1 嵌入式g i s 的发展与现状 地理信息系统( g i s ) f 3 】是以采集、存储、管理、分析、描述和应用整个或部 分地球表面( 包括大气层在内) 与空间和地理分布有关的数据的计算机系统。它 由硬件、软件、数据和用户有机结合而构成。它的主要功能是实现地理空间数据 的采集、编辑、管理、分析、统计、制图。g i s 技术依托的主要工具和平台是计 算机及其相关设备。而嵌入式g i s 是指人们通过移动终端设备随时随地获取有关 地理信息的服务。嵌入式g i s 是全局信息系统中部分孤岛的“链”，是全息化管 理的一个阶梯。嵌入式g i s 系统由四个部分组成：嵌入式终端，移动通信，定位 浙江大学硕士学位论文 第l 章绪论 系统，地理信息系统。嵌入式g i s 能够以不同的方式传送地图信息，如通过文本 传递附近银行等的地址和电话，可用于基于居住地点分派工作，还有通过图像、 语音、视频等，它的最终目标是“实现随时( a n y t i m e ) 随地( a n y w h e r e ) 为所 有的人( a n y b o d y ) 和事( a n y t h i n g ) 提供实时服务( 4 a 服务) ”，把复杂的地理 信息变成能够充分利用和享受的信息。 进入9 0 年代以来，随着计算机技术的发展，计算机其微处理器的处理速度 愈来愈快性能价格比更高；其存储器能实现将大型文件映射至内存的能力，并且 能存储海量数据。此外，随着多媒体技术、空间技术、虚拟实景、数字测绘技术、 数据仓库技术、计算机图形技术三维图形芯片、大容量光盘技术及宽频光纤通讯 技术的突破性进展，特别是消除数据通讯瓶颈的卫星互联网的建立，以及能够提 供接近实时对地观测图象的高分辨、高光谱、短周期遥感卫星的大量发射，这些 为g i s 技术的广泛、深入应用展示了更加光明的前景。同时，在利用移动网络提 供服务的各项业务中，嵌入式g i s 被认为是继短信之后的杀手级业务之一，有着 巨大的市场规模和良好的盈利前景。1 9 世纪是铁路的时代，2 0 世纪是高速公路 的时代，2 1 世纪是网络的时代，更准确地说，现在的社会是嵌入式移动网络的时 代。 中国移动和中国通联等运营商也开始不断对位置服务进行网络系统建设投 资。有咨询机构估计，明年后，国内位置服务市场将有迅速改观。现已有不少商 机正积蓄力量，准备在市场启动期间快速进入。中国移动在移动梦网上开发的、 基于嵌入式g i s 系统所提供的位置服务，可以很明了地说明嵌入式g i s 在未来发 展的重要性。 车载导航系统是目前最被各个公司所重视的市场，导航是地理信息技术在大 众信息化方面的主要应用方向。日本的汽车车载导航安装率高达5 9 ，欧美约占 2 5 ，而中国内地新上市的中高档汽车已经开始增加嵌入式g i s 系统。 目前，许 多城市的出租车上都已经装上了定位系统。 我国地理信息产业总规模已超过6 0 0 亿元，年平均增长率超过2 0 。从业人 员约4 0 万，从业机构超过1 万家，一些地理信息技术与产品已达到或接近当前 2 浙江大学硕士学位论文 第l 章绪论 国际先进水平。2 0 0 9 年大部分企业产值同比增长2 0 4 0 ，继续保持快速发展的 良好势头。预计到2 0 1 0 年，我国地理信息产业年总产值将达到8 0 0 1 0 0 0 亿元。 未来十年，我国地理信息产业的信息市场、产品市场、技术市场和劳务市场等将 初步形成，我国地理信息空间数据将更加丰富、共享机制将初步形成、自主产权 软件市场占有率将超过7 5 ，一批大型骨干专业企业将会涌现出来，合理的地理 信息产业链即将形成。经过多年的发展，我国g i s 产业正逐步走向成熟，国产软 件在性能、功能上已经具备了同国外软件竞争的实力，并在国内外许多重大项目 中得到了应用。2 0 0 8 年我国g i s 软件市场实现销售额5 2 4 6 亿元，同比增长2 0 8 ， 高于软件整体市场1 6 的增长率，而嵌入式g i s 则占据了很大一部分比重。地理 信息自主创新成果的应用与推广，将有力推动我国信息产业的全面发展。随着中 国信息化建设的日益深入及空间信息技术的飞速发展，各行业信息化建设对空间 地理信息数据需求快速增长，g i s 软件被广泛应用于传统资源管理和国民经济及 政府应用领域，并逐步在商业领域和个人位置服务领域发挥着愈来愈重要的作 用。g i s 软件正成为软件行业值得期待的细分领域和重要的增长点之一。2 0 0 9 年， 虽然受到国际金融危机影响，用户信息化投入有所下滑，但在国家宏观政策支持、 重大项目建设、人才储备丰富、用户主动需求逐步释放等利好消息的大背景下， 中国g i s 软件未来3 年仍将保持较快的增长势头。中国g i s 软件未来3 年将继续 保持快速增长，到2 0 11 年，市场规模将达到9 1 7 亿元，成为我国软件产业领域 中不可忽视的一支重要力量。而随着3 g 时代的到来，以嵌入式g i s 使用简单、 携带方便等自身特点，更会成为其中的重中之重【4 j 。 由于正处于启动期，嵌入式g i s 目前存在多种标准，还有待统一。中国历史 悠久，人口众多，文化多种多样，标准化复杂、困难。 从1 9 9 1 年开始，就已经出版了相关的g i s 标准，包括国家土地信息的地理 栅格、分类和编码，地形特征分类和编码，城市地理特征编码规则等。技术标准 也由国家测绘局编写，如质量控制与评估，数字领域测量数据计录格式，数字化 照相测量法和地籍薄，数据交换格式，数据更新规则。 虽然前景不错，但嵌入式g i s 目前也存在着不少限制因素。如在嵌入式设备 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 显示数据的过程中也存在着传输堵塞、非语音服务有可能延迟等缺点。在台式计 算机上能完全显示的信息，传输到移动设备上将受到一些限制。此外，还有一个 众所周知的原因：目前移动网络的2 5 g 和3 g 系统实际速度要比它们理论上的最 大速度低得多。 但随着我们国家逐步进入3 g 时代，出现了许多较大的带宽和信息传输更快 的移动设备，这样在嵌入式终端上就可以浏览大量的多媒体内容。因此，接下来 利用g p r s e d g e 3 g 实现嵌入式g i s 服务将有广阔的发展前景。 1 2 本文主要的研究内容 鉴于市场上嵌入式设备的操作系统种类繁多，如非开放性的w i n c e 、开源的 l i n u x 、较成熟的手机操作系统s y m b i a n 以及新兴的i p h o n eo sx ，而其中w i n c e 则是国内较早开始流行的智能嵌入式操作平台，并且以其强大的网络多媒体功能 以及高可靠性在用户中一直保持着良好的口碑，因此本文的主要研究内容为基于 嵌入式环境的g i s 地图框架，即在p d a 或智能手机中提供高效率、高可移植性 的地图框架，给出一个基于w i n c e 平台的嵌入式g i s 地图框架的系统设计，就 系统各个模块及其用到的技术进行研究，并在实际的开发系统中实现各个模块， 并给出相应的实验分析数据与比较结果。 1 - 3 本文的文章组织结构 第一章，绪论 简略介绍嵌入式g i s 的概念，简述其发展现状及应用前景，并对本文的内容 及结构进行概括性介绍。 第二章，嵌入式g i s 地图框架的系统设计及模块组成 分析嵌入式g i s 地图框架的功能需求，介绍系统的整体设计及各个功能模块 的组成，并详细介绍各个功能模块的设计思路和功能作用。 第三章，地理数据组织和管理 根据嵌入式终端的特点，设计及实现一种高效且占用空间小的数据管理方 4 浙江大学硕士学位论文第l 章绪论 式，并给出详细的设计思路。其中包括网络数据的获取、数据的压缩及解压、如 何将数据按不同地理要素类型与所处地域的不同而分类管理、如何通过高效的索 引提取所需地理数据等等。 第四章，地理数据表现 本章将介绍得到所需地理数据后，如何设计g i s 引擎快速地将这些地理数据 表现出来。其中包括道路的线数据怎样表现为丰富的道路样式、三维与二维的地 图切换、矢量数据与栅格数据的混合使用、地图的自由旋转、高效绘制引擎的实 现等等。 第五章，控件 本章将介绍如何实现自定义的控件，及如何使用自定义控件实现复杂的应用 操作。其中包括控件消息的封装、半透明控件的实现等等。 第六章，总结与展望 本章将对全文内容进行概括总结，回顾主要的研究内容及本文的主要贡献， 并指出下一步可以继续研究的课题内容。 1 4 本章小结 本章首先介绍了嵌入式g i s 的概念及特点，并分析了发展现状与发展前景， 从而引出本文研究课题的主要内容及其研究的必要性，接着给出了本文的文章组 织结构。 浙江大学硕士学位论文第2 章嵌入式g i s 地图框架的系统设计及模块组成 第2 章嵌入式g i s 地图框架的系统设计及模块组成 嵌入式系统被定义为：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁 剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系 统。嵌入式操作系统是支持嵌入式系统应用的操作系统软件。与普通台式电脑类 似，嵌入式操作系统是嵌入式系统中非常重要的组成部分，通常包括底层硬件驱 动软件、系统的内核、设备驱动的接口、图形操作界面、网络通信协议、标准化 的浏览器等等【5 1 。 一般来说，相较与台式电脑，嵌入式设备体积小、重量轻、功能简单化，因 此它有着携带方便、电源功耗小等优势。而正是由于这些特点，也导致了它有着 较明显的缺点，那就是由于功耗、体积小而导致嵌入式设备的硬件资源非常有限， 如电源电量、内外存容量、c p u 计算量、显示屏幕大小等等都较普通台式电脑少 得多。因此，在设计嵌入式环境下运行的程序需特别考虑到一下几点： 1 优化数据组织结构，以节省内外存资源消耗，减少存储资源的占用； 2 提高程序的运行效率，运行时及时释放无用的系统资源，如屏幕亮度显 示，并优化待机时运行的程序，减少不必要的系统开销； 3 在程序运行时，注意检测系统资源的占用情况，对于资源不足的情况应 予充分考虑； 4 充分利用小尺寸屏幕，优化u i 设计，有效加强程序的用户体验。 2 1 嵌入式g i s 地图框架的系统架构 鉴于嵌入式系统的特点，考虑到资源的有限性以及设备类型的多样性，嵌入 式g i s 地图框架必须有高效的运行效率以及充分的平台可移植性。 图2 1 为本文涉及的嵌入式g i s 的地图框架的系统架构。 6 浙江大学硕士学位论文 第2 章嵌入式g i s 地图框架的系统设计及模块组成 2 1 1g i s 数据 图2 1 嵌入式g i s 的地图框架的系统架构图 在嵌入式g i s 地图框架中，g i s 数据包括配置文件、地理数据、查询数据三 大部分。配置文件包括地域的配置文件、图层配置文件、样式配置文件、属性数 据配置文件等等；地理数据分为矢量数据与栅格数据两种类型，而矢量数据包括 7 浙江大学硕士学位论文第2 章嵌入式g i s 地图框架的系统设计及模块组成 了代表空间地理信息的点、线、面不同类型的地理要素：查询数据包括网络拓扑 数据和名称查询数据等：网络拓扑数据用来计算最短路径等，而名称查询数据则 可以根据名字匹配来查找对应的兴趣点。 在嵌入式环境下，有两种数据获取方式： 1 文件数据库，该方式下，无论配置文件、地理数据还是查询数据都以特 定的文件组织方式存放在s d 卡中，而该种组织方式提供了快速的查询 操作，因为这是一种本地读取，如数据大小在s d 存储范围内，都可以 采取该种方式存放数据，以便为地图引擎提供快速的数据获取方式。 2 网络下载，该方式下，往往会有一个功能强大的服务端在提供服务，以 尽量消除嵌入式环境下计算效率低、存储空间小等资源有限的劣势，服 务器为嵌入式地图引擎提供数据下载，而这些数据可以是原始的地理数 据，也可以是经过预处理的地理数据，从而加快嵌入式地图引擎的计算 速度，同时节省嵌入式的系统资源。因为这是一种远程数据获取方式， 因此需确保畅通的网络连接，以提高用户的使用性以及保持系统的实时 性。 关于g i s 数据组织的详细设计可以查看第三章节。 2 1 2 嵌入式g i s 地图引擎 嵌入式g i s 地图引擎根据当前的观察范围，根据地域配置文件获取当前需显 示的地域，再根据地域信息选择对应显示的图层，再根据各个图层的索引计算出 所需的地理数据，待数据获取完毕后根据各个图层的样式配置将所有在当前观察 范围内的地理要素一一表现出来。 根据数据类型分类，可以分为三种类型，第一种为矢量数据表现，第二种为 栅格数据表现，第三种为矢量与栅格数据叠加表现。 1 矢量数据表现，数据由代表空间位置的控制点信息及属性信息组成。在 表现时，根据地理要素类型的不同而有所区别，一共可以分为三种类型： a ) 点地理要素，该要素的表现比较简单，在控制点对应的位置标出一个指 8 浙江大学硕士学位论文第2 章嵌入式g i s 地图框架的系统设计及模块组成 定样式的点，再在边上标记文字标注即可； b ) 线地理要素，该要素可以根据所属类型又细分为普通实线、普通虚线、 道路面等。普通实线与普通虚线比较简单，按照指定样式绘制出控制点 对应位置的一条实线或虚线即可。而道路面则表示代表道路的地理要素， 表现时，需有指定样式的道路面，道路边线，甚至有道路中心线、道路 分道线等等。最后，按照线的形状及方向标记上文字标注。 c ) 面地理要素，该要素在表现时需计算出控制点包围的对应区域范围，并 将该区域填充为指定的样式颜色。最后，根据面的形状标记上文字标注。 由于矢量数据本身的特点，在表现时非常灵活，并且可以任意放大缩小而不 会走样【6 】。但矢量数据计算复杂，占用空间也相对较多。 2 栅格数据表现，数据由简单的栅格位图组成，在这种情况下，只需将栅 格数据按位图方式显示到对应位置即可，因此它计算简单，效率也相应 较高。但表现方式比较单一，并且在放大缩小时容易产生走样。 3 矢量数据与栅格数据混合表现，由于矢量数据的表现与栅格数据的表现 都存在着一些缺点，因此可以将两者混合表现，将一些较单一的背景类 地理要素存放为栅格数据，而将重要的、较复杂的地理要素存放为矢量 数据，这样一方面减少了存储容量，加快了计算速度，另一方面保留了 表现的灵活性。 根据表现方式分类，也可以分为二种类型，一种为二维的表现，另一种为三 维的表现。 1 二维表现，此时g i s 引擎的工作比较简单，只需按地理要素的指定位置 绘制出普通的点、线、面、图片即可。 2 三维表现，根据g i s 引擎指定俯视角度及俯视距离，将地理要素按照远 小近大的规律表现出来，并且需加额外的雾化等操作。 2 1 3 图形绘制引擎 顾名思义，图形绘制引擎即一组图形绘制接口的集合，这些接口可以用来实 9 浙江大学硕士学位论文第2 章嵌入式g i s 地图框架的系统设计及模块组成 现点、线、面、文字、图片等信息在嵌入式设备屏幕中的打印。这是整个嵌入式 g i s 地图框架的基础，不光在g i s 引擎需要利用图形绘制接口将g i s 信息得以表 现出来，应用层的控件也需要通过这些接口得以实现。 在w i n c e 嵌入式环境下，g d i 为系统默认的图形绘制接口，但存在着一些 问题。一方面由于嵌入式设备的处理能力有限等原因，导致g d i 的处理速度比较 慢，严重影响系统的整体性能；另一方面，由于g d i 库在w i n c e 平台下的许多 接口函数不支持，导致实现某些功能比较困难，如透明半透明、雾化等等。 而g a p i 是一个2 d 图形绘制组件，允许通过直接修改显存而实现在设备屏 幕中信息的打印。由于可以直接修改设备的显存，g a p i 的处理效率非常高，并 且可以自定义实现透明半透明、雾化等效果。 2 1 4 控件 控件是嵌入式g i s 地图框架提供给用户操作的独立最小单元，如按钮、图片、 列表等等。为了使嵌入式g i s 地图框架有更好的平台无关性，本文的框架设计将 g i s 地图也当作为一个独立的控件，称为地图控件，该控件与普通控件类似，独 立接收用户的鼠标操作( 触摸屏) ，并根据所进行的操作产生相应的地图内容的 变化，从而增强了系统的移植性。 在w i n c e 嵌入式环境下，可以根据w m d o w sh w n d 窗口的消息机制完成所 有控件的自定义表现，用这种方式实现的控件称之为基于w i n d o w sa p i 的控件， 简称w i n d o w sa p i 控件。由于这是w i n c e 默认支持的窗口消息，因此开发速度 快、结构简单。但也存在一些缺点，如占用系统资源较多，运行效率不高等。 而利用图形绘制接口实现的2 d 图形控件则可以克服w i n d o w sa p i 控件带来 的劣势，而保留优势。2 d 图形控件通过控制自定义消息队列，用图形绘制接口 实现各种控件的表现。在这种方式下，除了运行效率高、占用资源少等优点，还 将支持任意形状的控件。 1 0 浙江大学硕士学位论文第2 章嵌入式g i s 地图框架的系统设计及模块组成 2 1 5 应用层 应用层是在嵌入式g i s 地图框架之上的用于特定项目的用户操作层，它一方 面可以直接用地图控件使得g i s 地图能方便得集成到应用系统中；另一方面，可 以使用各类嵌入式g i s 框架内的控件，根据用户需求制作出不同的应用界面。 2 2 系统模块说明 根据系统架构，按从下到上，在系统开发时，定义如图2 2 中的各个模块， 并描述了模块间的依附关系。 浙江大学硕士学位论文第2 章嵌入式g i s 地图框架的系统设计及模块组成 a p p l i c a t i o n 今 s h e l l 今 么 酬e r ) 么j j j i 玛t y l e 1 9 浙江大学硕士学位论文第3 章地理数据组织与管理 5 0 s c h o o l r p o i n t 5 0 a r i a l l0 4 0 0 419 4 3 0 4 l6 7 7 7 2 15 5 0 o 浙江大学硕士学位论文第3 章地理数据组织与管理 5 0 o 结点 为图层的i d 信息，所有图层的i d 信息都是唯一的，一般 它由三部分构成，格式如a ：b ：c ，其中a 代表了地域的名称，b 代表了同地域内 不同主题的图层分类，c 代表了同地域内相同主题的不同表现方式，如按比例尺 不同而有不同的表现方式。结点 为 层的数据类型，如点、线、 面等。 会根据图层数据类型的不同定义不同的样式， 结点则为点样 式的定义，其中 定义了不同比例尺范围的样式，如z o o m m a x 为5 0 则表示当比例尺小于5 0 并大于上一等级比例尺( 如无，则为0 ) 时，点的样式为 s c h o o l ，即表示当前点图层的样式为小图片s c h o o l 。 结点 内的样式则定义了字体种类、字体大小、字体颜色、字体背景颜 色等等信息。 结点 为图层的可见性控制，结点 中f l 句 与 定义了图层的可见比例尺范围的最大值与最小值，而 中的 与 贝j j 定义了图层属性数据可见比例尺范围的最大值与最 小值，并且 下的范围必被包含于 结点中的范围。 3 2 1 2 线图层的样式 t u n i s i a ：f i r s t _ r o a d ：f i r s t _ r o a d 2 2 1 浙江大学硕士学位论文第3 章地理数据组织与管理 l0 0 0 1 5 16 7 4 6118 0 1 10 0 0 5 0 0 a r i a l 1o 10 0 419 4 3 0 4 16 7 7 7 215 10 0 0 0 浙江大学硕士学位论文 第3 章地理数据组织与管理 5 0 0 0 可以发现，线图层的配置大致与点图层的配置一致，区别只是样式定义不同， 线图层的样式定义有： 代表实线、虚线或是道路面， 为线或道路面的宽度， 为颜色信息， 定义了滤点的强度， 下一章会详细介绍， 表示是否进行反走样处理，下一章也会进行介 绍。 3 2 1 3 面图层的样式 t u n i s i a ：w a t e r ：w a t e r 3 2 0 0 0 l8 1 2 4 5 0 5 16 7 7 7 2 15 l0 0 浙江大学硕士学位论文第3 章地理数据组织与管理 ， 2 0 0 0 a r i m lo 4 0 0 4 1 9 4 3 0 4 l6 7 7 7 215 2 0 0 0 o 2 0 0 0 o 与线图层样式相比，面图层样式主要对面填充颜色 ，边线颜色 ，a l p h a 混合颜色填充 ，边线颜色 ，填充 纹理样式 等进行了定义。 3 3 地理数据的获取方式 在嵌入式环境下，有两种数据获取方式： 2 4 浙江大学硕士学位论文第3 章地理数据组织与管理 3 3 1 文件数据库 该方式下，地理数据以特定的文件组织方式存放在嵌入式设备的本地存储中， 并提供快速的查询操作。 文件数据库中，关键在于建立快速的文件索引机制。通过将源文件名称转化 为唯一的i d ，建立一个i n d e x 文件按序记录所有源文件的i d ，将所有源文件存放 入同一个d a t a 文件中，并将各个源文件在d a t a 文件中的位置记录到i n d e x 文件 中以建立与各个i d 之间的索引。通过以上步骤，有效减少了文件碎片的同时， 也可根据源文件之间的空间关系按区块存放，有效减少文件读写的次数。 3 3 2 网络下载 该方式下，地理数据通过网络从功能强大的服务端下载数据。 在嵌入式终端的硬件资源少，网络带宽越来越大的现状下，当面对海量地理 数据无法完全存储在终端存储中时，或是由于复杂查询等需要强大计算能力时， 嵌入式g i s 地图框架可通过网络方式，向功能强大的服务器端请求需要的结果数 据。 向服务器端请求数据一般分两种情况，一种为系统配置指定向服务器端请 求；另一种为当系统在本地无法搜索到所需数据时，在无网络连接限制的情况， 系统将自动得向服务器请求所需数据。 3 4 本章小结 作为嵌入式g i s 地图框架的地理数据，因为地