GIS数字校园漫游导航设计 文献综述

1、-范文最新推荐- GIS数字校园漫游导航设计+文献综述 地理信息系统（GIS）既是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。6584地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。通过上述的分析和定义可提出GIS的如下基本概念：1）GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，

2、它又由若干个相互关联的子系统构成，如数据采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子系统等，这些子系统的优劣、结构直接影响着GIS的硬件平台、功能、效率、数据处理的方式和产品输出的类型。2）GIS的操作对象是空间数据和属性数据，即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体。空间数据的最根本特点是每一个数据都按统一的地理坐标进行编码，实现对其定位、定性和定量的描述、这是GIS区别于其它类型信息系统的根本标志，也是其技术难点之所在。3）GIS的技术优势在于它的数据综合、模拟与分析评价能力，可以得到常规方法或普通信息系统难以得到的重要信息，实现地理空间过程演化的模拟和

3、预测。随着计算机科学、通讯技术、地球科学、空间科学、环境科学等学科的发展，数字摄影测量技术、自动制图技术的进步以及政府、企业、公共服务部门日益重视，数据的获取和分发成为增长最快的领域，地理信息系统正在经历着从空间信息领域进入公众领域的一次革命。以三维地形景观模型为主要内容的数字系统越来越引起人们的关注，并日益成为三维GIS、虚拟现实技术发展的主流之一。在数字校园中，道路是研究的主要对象，其原因在于校园中的道路绝不仅仅是连接两地的通道，在很大程度上还是学生校园生活的舞台-沿着校园道路可以观察校园，认识校园，学生习惯性地在校园道路上活动并感受着道路及其周围环境，因此，从某种意义上来说，学生对校园景

4、观最直接最经常的感受即来自于道路漫游11。 在学术交流和人才培养方面得到很大发展。在国内召开了多次关于GIS的国际学术讨论会。1985年，中国科学院建立了“资源与环境信息系统国家级重点开放实验室”，1988年和1990年武汉测绘科技大学先后建立了“信息工程专业”和“测绘遥感信息工程国家级重点开放实验室”。中国许多大学中开设了相关方面的课程和不同层次的讲习班，已培养出了一大批从事GIS研究与应用的博士和硕士11。第三是GIS全面发展阶段。80年代末到90年代以来，中国的GIS随着社会主义市场经济的发展走上了全面发展阶段。国家

5、测绘局正在全国范围内建立数字化测绘信息产业。1：100万地图数据库已公开发售，卫：25万地图数据库也已完成建库，并开始了全国1：10万地图数据库生产与建库工作，各省测绘局正在抓紧建立省级1：1万基础地理信息系统。数字摄影测量和遥感应用从典型试验逐步走向运行系统，这样就可保证向GIS源源不断地提供地形和专题信息。进入90年代以来，沿海、沿江经济开发区的发展，土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，有力地促进了城市地理信息系统的发展。用于城市规划、土地管理、交通、电力及各种基础设施管理的城市信息系统在中国许多城市相继建立。在基础研究和软件开发方面，科技部在“九五”科

6、技攻关计划中，将“遥感、地理信息系统和全球定位系统的综合应用”列入国家“九五”重中之重科技攻关项目，在该项目中投入相当大的研究经费支持武汉测绘科技大学、北京大学、中国地质大学、中国林业科学研究院和中国科学院地理研究所等单位开发中国自主版权的地理信息系统基础软件。经过几年的努力，中国GIS基础软件与国外的差距迅速缩小，涌现出若干能参与市场竞争的地理信息系统软件，如GeoStar， MapGIS， OityStar， ViewGIS等。在遥感方面，在该项目的支持下，已建立全国基于IK4遥感影像土地分类结果的土地动态监测信息系统。国家这一重大项目的实施

7、，有力地促进了中国遥感和地理信息系统的发展11。 22几种路径优化算法2.2.1Dij kstra 算法Dijkstra算法的基本思路是：假设每个点都有一对标号 (dj, pj)，其中dj是从起源点s到点j的最短路径的长度 (从顶点到其本身的最短路径是零路(没有弧的路)，其长度等于零)；pj则是从s到j的最短路径中j点的前一点。求解从起源点s到点j的最短路径算法的基本过程如下：1) 初始化。起源点设置为： ds=0, ps为空; 所有其他点: di=∞, pi=?; 标记起源点s，记k=s,其他所有点设为未标记的。2) 检验从所有已标记的点k到其直接连接的未标记的点j的距离，并设置

8、：dj=mindj, dk+lkj(2.1)式中，lkj是从点k到j的直接连接距离。3) 选取下一个点。从所有未标记的结点中，选取dj 中最小的一个i：di=mindj, 所有未标记的点j(2.2)点i就被选为最短路径中的一点，并设为已标记的。4) 找到点i的前一点。从已标记的点中找到直接连接到点i的点j*，作为前一点,设置：i=j*(2.3)5) 标记点i。如果所有点已标记，则算法完全推出，否则，记k=i，转到2) 再继续。Dijkst ra 算法主要特点是以起终点为中心向外层层扩展 ,直到扩展到终点为止。图2.1 表示了 Dijkst ra 算法的搜索空间。Dijkst ra 算法能得出最

9、短路径的最优解，但由于它遍历计算的节点很多，所以效率低13。 2.2.4A* 双向分层启发式算法对最短路径算法和A * 算法的研究 ,将使我们能够把它们推广至一个双向搜索算法 。在前面算法的讨论中 ,总是假定算法从给定原节点到目标节点搜索最小费用路径 ,这被称为前向搜索 。实际上 ,从目标节点到原节点进行后向搜索应该产生同样的结果 ( 只要每一条路段原费用是相同的 ) ,通常称为后向搜索 ,这导致了双向搜索的思想 。双向搜索的基本过程是从原节点到目标节点计算最小费用路径 ( 前向搜索 ) ,同时 ,计算从目标节点到原点的最小费用路径 ( 后向搜索) 。如果搜索算法在单处理机上运行 ,算法必须在

10、前面和后面搜索之间迅速切换 ,双向搜索至少可以减少搜索空间 50 % ,因此 ,算法的运行时间比非双向搜索少很多 。由A * 算法检查的搜索空间与双向搜索算法检查的搜索空间之间的一般关系如图 2.3 所示。理想情况是双向搜索在中间相遇，但是如果从原节点到目标节点存在 N 条不同的路径，搜索可能不在中间相遇，,2 种搜索可能在相遇前几乎找到完整路径，或者一个找到完整路径而另一个在它们相遇前几乎找到一条完整路径。换言之，存在重复工作。例如一个仅考虑旅行费用的启发式估价函数的不正确终止标准，可能导致双向启发式搜索工作量为单向启发式搜索的2倍。因此，终止标准和启发式估价函数的选择对于正确执行双向启发式

11、搜索很重要。为了消除这种最坏情况，必须设计一个较好的前向和后向启发式搜索切换标准。在双向算法中，前向和后向搜索算法不是交替进行的，它取决于最佳节点的启发式估价函数f ′(n)。如果在前向搜索中当前节点的估价函数小于后向搜索当前节点的估价函数，这就意味着在前向搜索中当前节点更靠近目标节点，此时执行前向搜索。反之，则执行后向搜索。因为2个方向的搜索不是交替执行的，能够大大地节省算法的运行时间14。 23本章小结本章首先介绍了路径优化的一方面基本概念。列举出四种非常常用的最短路径优化算法，逐一进行详细的介绍，分别为Dij kstra算法，A *算法，A*优先算法，A*双向分层启发式算法。然后对4种算法进行比较筛选最终确定使用Dij kstra算法，很好的满足了程序的要求。3系统设计31校园信息导航系统的框架校园导航系统主要是为学校师生开发的，集学校教学资源、基础设施、定点服务和其他数据为一体，利用地理信息技术给师生提供数字化的和智能的信息服务。这一系统一般包括教学管理、信息咨询、校园导航和决策功能模块。地理信息系统无线电高空测候全球定位系统空间数据库