基于ｅＳｕｐｅｒＭａｐ的移動嵌入式地理信息系統(tǒng)研究

摘要：隨著IT技術(shù)的迅速發(fā)展和社會需求的增大，傳統(tǒng)GIS正與現(xiàn)今被廣泛使用的嵌入式設(shè)備(PDA，Smartphone等)緊密結(jié)合，Embedded GIS概念及其相關(guān)技術(shù)不斷延伸發(fā)展，應(yīng)用也日益廣泛。論文借助北京超圖公司的eSuperMap二次開發(fā)工具包搭建基于Pocket PC的嵌入式地理信息系統(tǒng)開發(fā)平臺，論述了移動嵌入式GIS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，功能設(shè)計原理，開發(fā)方式所涉及到的相關(guān)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：嵌入式地理信息系統(tǒng)；eSuperMap(嵌入式超圖開發(fā)平臺)；PDA；Windows CE

中圖分類號：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2008)25-1568-03

The Research of Mobile Embedded GIS Based on eSuperMap

GUO Zhen， TAN Wei

(Research Center of Forestry Information Engineering， Guizhou University， Guizhou 550025， China)

Abstract:With the rapid development of IT technology and the increasing demands of the seciety， traditional GIS technology has been widely used in embedded devices(PDA，smartphone，etc.). Embedded GIS technology and its related concepts are being extended and developed to almost every walk of life around the society constantly. The paper based on Pocket PC 2003 combind with the application of eSuperMap SDK that introduces the system structure of mobile embedded GIS， design principles，developing methods and other related technologies.

Key words: Embedded GIS; eSuperMap; PDA; Windows CE

1 引言

過去，GIS往往被認(rèn)為是一項主要限于測繪制圖、資源環(huán)境管理等領(lǐng)域應(yīng)用的專用技術(shù)。近年來，隨著嵌入式技術(shù)及嵌入式操作系統(tǒng)的飛速發(fā)展和日臻成熟以及人們對空間數(shù)據(jù)應(yīng)用需求的多元化，GIS應(yīng)用也日趨廣泛，它不但在資源環(huán)境和工程建設(shè)的規(guī)劃管理中得以成功應(yīng)用，同時還進入了軍事戰(zhàn)略分析、商業(yè)策劃和文化教育以及人們的日常生活領(lǐng)域等國民經(jīng)濟的各行各業(yè)。GIS技術(shù)已經(jīng)與數(shù)據(jù)庫、信息處理、通信等技術(shù)一起，成為信息技術(shù)（IT）的重要組成部分，是當(dāng)前IT領(lǐng)域的研究熱點之一。

據(jù)估計，未來十年在中國僅汽車導(dǎo)航領(lǐng)域，嵌入式GIS的市場潛力就達(dá)數(shù)十億元以上，加之手機定位服務(wù)（LBS）的出現(xiàn)與迅猛發(fā)展，可見嵌入式地理信息系統(tǒng)有著廣闊的應(yīng)用前景。而又正是由于嵌入式GIS的廣泛應(yīng)用，引發(fā)了各行業(yè)對嵌入式GIS功能需求上的差異，需求的不同必然要求系統(tǒng)的不同，這就需要開發(fā)者能夠?qū)ψ约旱那度胧紾IS系統(tǒng)進行定制。但目前市場上的嵌入式GIS軟件很多不支持二次開發(fā)或僅提供相當(dāng)有限的用戶定制功能，成本因此居高不下，難以滿足各行業(yè)的需求。這使得支持二次開發(fā)的嵌入式GIS產(chǎn)品在業(yè)界占有重要的地位，對嵌入式GIS產(chǎn)品的發(fā)展具有重大意義。

2 嵌入式GIS及eSuperMap概述

2.1 嵌入式地理信息系統(tǒng)簡介

嵌入式地理信息系統(tǒng)（Embedded GIS）是指在嵌入式設(shè)備上運行的GIS。其與我們一般所說的桌面級GIS的不同之處在于嵌入式設(shè)備體積小、內(nèi)部資源緊缺，因此嵌入式地理信息系統(tǒng)必須考慮如何合理利用資源，盡量減少各種資源的消耗，比如CPU運算量、內(nèi)存和外存的占用量，如何提高效率等等。

2.2 移動嵌入式GIS簡介

移動地理信息系統(tǒng)(Mobile GIS)是GIS在嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)上面向?qū)I(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用拓展。它集成了個人化計算機技術(shù)PDA、移動通信技術(shù)( GPRS/CDMA )、衛(wèi)星導(dǎo)航定位GPS技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，提高了GIS信息采集和數(shù)據(jù)處理的方便性和實時性，改變了地理信息傳統(tǒng)處理方式。移動嵌入式必然要無線，只有無線才能移動，而移動就必須要求設(shè)備的小型化。因此，移動GIS必然建立在嵌入和無線的基礎(chǔ)之上，但它不僅僅是隨小型終端移動的GIS，也不是僅可以提供移動目標(biāo)信息的GIS，更不是常規(guī)GIS的精簡以便于能夠在手持電腦上實現(xiàn)的GIS。它是一個相較內(nèi)業(yè)GIS平臺存在根本不同的系統(tǒng)，應(yīng)該說它與地理信息服務(wù)和3S技術(shù)是緊密聯(lián)系在一起的，是技術(shù)、信息、服務(wù)的集成。

2.3 eSuperMap簡介

eSuperMap是超圖公司( SuperMap )自主研發(fā)的嵌入式GIS二次開發(fā)平臺。“e”就是“embedded”的縮寫，意為可嵌入的。eSuperMap滿足了嵌入式GIS應(yīng)用日益廣泛，迫切需要能提供靈活定制能力的基礎(chǔ)性開發(fā)平臺這一市場需求。eSuperMap功能全面，主要包括:地圖各種顯示功能；最短最佳路徑分析和快速的路徑檢索；點、線、面緩沖區(qū)空間分析和量算；多種空間拓?fù)浞治鏊惴ǎ恢С謱崟rGPS數(shù)據(jù)協(xié)議解析，提供動態(tài)顯示軌跡并具有自導(dǎo)航的功能；支持SQL數(shù)據(jù)庫查詢；支持網(wǎng)絡(luò)通訊，方便瀏覽服務(wù)器端SuperMap IS地圖資源并及時進行下載和上傳；提供數(shù)十種投影變換(等角等積圓錐投影、墨卡托投影等)和不同大地參照系下的坐標(biāo)變換等等。eSuperMap開發(fā)方式靈活、資源消耗低，運行效率高，可廣泛應(yīng)用于交通、環(huán)保、測繪、通訊、軍警特殊用途等多種領(lǐng)域，利用它可以為嵌入式設(shè)備快速地開發(fā)和構(gòu)建各種GIS/GPS應(yīng)用系統(tǒng)，是開發(fā)嵌入式GIS應(yīng)用、GPS前端產(chǎn)品和位置服務(wù)（LBS）的理想選擇。

3 eSuperMap開發(fā)平臺的搭建及功能實現(xiàn)

3.1 基于eSuperMap應(yīng)用程序的開發(fā)運行環(huán)境

eSuperMap短小精悍，功能強大而又易于開發(fā)，具有高度濃縮、高度精簡、內(nèi)存需求小、存儲空間需求小等特點。

圖1 基于eSuperMap的二次開發(fā)平臺構(gòu)架

3.1.1 軟件系統(tǒng)

(1) Windows 2000/NT/XP，Windows CE 3.0以上（包括Windows CE.Net）；(2)與具體硬件設(shè)備對應(yīng)的eSuperMap類庫版本;(3)嵌入式設(shè)備的SDK，為了開發(fā)運行于某硬件下的程序，就要先安裝相應(yīng)的SDK（軟件開發(fā)工具包）。如Pocket PC 2002的SDK，HandHeld PC/Pro 的SDK，多數(shù)的SDK都可以在微軟的網(wǎng)站上下載。(4) Microsoft ActiveSync，用于與嵌入式設(shè)備的通訊。把嵌入式設(shè)備與PC通過串口或USB聯(lián)系后，啟動ActiveSync，就可以實現(xiàn)嵌入式設(shè)備與PC之間的通訊。而且在eVC環(huán)境下，通過Remote File Viewer工具可以方便的瀏覽遠(yuǎn)程設(shè)備文件。

3.1.2 開發(fā)工具

eVC 3.0/eVC 4.0/Visual Studio 2005。eVC與VC++一樣，都是功能強大、應(yīng)用靈活的開發(fā)工具，界面也很相似。其不同之處在于eVC不支持多文檔界面，不支持非32 位的函數(shù)，其他Windows下面的API函數(shù)不一定支持，只支持Unicode字符，除此之外，它的編譯和調(diào)試選項也是不一樣的。

3.1.3 運行環(huán)境

(1)各種嵌入式設(shè)備以及與PC機的連線。(2)如果需要GPS功能，還要GPS接收器一個。(3)如果需要實時通訊，還要通訊模塊一兩個。如果開發(fā)的程序是在PC機上運行，那么只需要安裝硬件模擬器就可以了。

3.2 eSuperMap 類庫介紹及設(shè)置

3.2.1 eSuperMap 類庫

在eSuperMap中，按邏輯關(guān)系把類庫中的類分為以下幾個部分：數(shù)據(jù)訪問相關(guān)類部分、地圖表現(xiàn)相關(guān)類部分、路徑分析自導(dǎo)航類部分、GPS 類部分、幾何對象相關(guān)類部分、地圖投影相關(guān)類部分、其他應(yīng)用類部分。通過邏輯關(guān)系圖表達(dá)他們之間的邏輯關(guān)系，方便用戶正確理解、使用類庫，提高開發(fā)效率。

圖2 eSuperMap常用類邏輯關(guān)系圖

3.2.2 MFC連接方式及文件搜索路徑

以動態(tài)連接為例，首先在Library files--\"eSuperMap 5.0\\RSFC\\Bin\\...\" 選擇適當(dāng)?shù)膸欤缓笤贛icrosoft Foundation Classes--\" Use MFC in Shared DLL \"以動態(tài)連接方式使用MFC。在EVC4開發(fā)環(huán)境中Include files設(shè)置成eSuperMap 5.0\\RSFC\\Include為頭文件的搜索路徑。動態(tài)連接方式編譯所需要的庫在eSuperMap 5.0\\RSFC\\Bin\\目錄下，每一個目錄存放一組與具體硬件設(shè)備和操作系統(tǒng)相對應(yīng)的庫，須根據(jù)不同的設(shè)備類型、不同的CPU類型選用不同的庫文件。例如編譯一個Pocket PC 2003模擬器版、CPU為X86em的執(zhí)行程序，則應(yīng)該選eSuperMap 5.0\\RSFC\\Bin\\EVC4\\Pocket PC 2003\\X86em目錄作為庫文件的搜索路徑。

3.3 eSuperMap 數(shù)據(jù)來源

eSuperMap數(shù)據(jù)可以通過轉(zhuǎn)換SDB數(shù)據(jù)獲取，格式可選擇轉(zhuǎn)換為PMR(Portable Map Runtime)和PM2(第二代的Portable Map File)，還可以通過轉(zhuǎn)換工作空間的方式將Deskpro工作空間中的地圖轉(zhuǎn)換過來，可以轉(zhuǎn)入SuperMap的SDB/SDD數(shù)據(jù)格式和SuperMap的地圖、線型庫、符號庫。在eSuperMap中省卻地圖配圖的過程。

3.4 圖層、要素的顯示及矢量化編輯的實現(xiàn)

本工程主要演示地圖幾何對象的編輯，即添加、編輯、刪除、移動幾何對象，添加、刪除、編輯節(jié)點等。菜單中提供“文件、地圖和編輯”三組菜單，其中：“文件”中提供“打開地圖、添加圖層、關(guān)閉和退出”四個菜單項；“地圖”中除了放大、縮小、平移、點選、框選、整幅顯示和刷新外，還提供“圖層管理”功能；“編輯”中有“選擇編輯層、添加點、添加線、添加面、添加文本、文本編輯、移動對象、刪除對象、增加節(jié)點、編輯節(jié)點和刪除節(jié)點”十一個菜單項。工具條除地圖基本操作功能外，增加了對象編輯工具條，提供的功能分別與菜單中 “編輯”中的功能和資源相對應(yīng)。

表1 本例主要應(yīng)用到的類及方法名稱

實現(xiàn)放大：m_MapWnd.SetAction(CSeDrawParameters::uaZoomIn)

實現(xiàn)平移：m_MapWnd.SetAction(CSeDrawParameters::uaPan)

CDlgSelectLayer dlg;//彈出選擇可編輯圖層對話框：

dlg.m_pMapWnd = m_MapWnd;

……

m_strEditableLayer = dlg.m_strLayerName;//設(shè)置可編輯圖層

……

CMainFrame *pFrame=(CMainFrame*)AfxGetMainWnd();//打開編輯工具條

pFrame->m_wndEditBar.ShowWindow( SW_SHOW );

pFrame->RecalcLayout();

……

POSITION pos = m_lstLayers.GetFirstSelectedItemPosition();//刪除一個圖層

int nItem = m_lstLayers.GetNextSelectedItem(pos);

……

CSeMapDef mapDef; //保存地圖

m_pMapWnd->SaveToMap(mapDef);

theApp.m_WorkSpace.GetMaps()->SetMap(mapDef.m_strMapName，mapDef);

m_pMapWnd->Refresh();

……

圖3 程序界面圖4 矢量化操作

4 結(jié)束語

本文選用了國產(chǎn)優(yōu)秀的嵌入式GIS二次開發(fā)軟件 eSuperMap 為平臺，以 embedded VC 4.0+SP4作為編程語言環(huán)境，在 Pocket PC 2003 上進行了演示性開發(fā)，結(jié)合實例應(yīng)用論述了嵌入式GIS開發(fā)的一般過程以及基于 eSuperMap 的整體開發(fā)構(gòu)架。目前市場上流行的智能手機(Smartphone)及測繪手薄等嵌入式設(shè)備很多采用 Windows CE 或 Windows Mobile 嵌入系統(tǒng)并配有藍(lán)牙功能和GPS模塊，嵌入式計算機市場已成為計算機及電子通訊市場的重要組成部分。有專家預(yù)測， 嵌入式計算機產(chǎn)業(yè)將是21世紀(jì)信息產(chǎn)業(yè)新的經(jīng)濟增長點。隨著嵌入式產(chǎn)品日益普及，嵌入式地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用前景非常樂觀。以目前驚人的發(fā)展速度來推測， 在未來幾年里研究和開發(fā)嵌入式GIS以及與其相結(jié)合的GPS、RS、桌面級GIS，將具有廣闊的市場應(yīng)用前景和深遠(yuǎn)的實際意義。

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