車載GPS軌跡管理系統的設計與實現

單梅

摘要：隨著移動終端、車聯網和大數據的快速發展，人們能夠方便的獲取成本低、更新快的車載GPS軌跡數據，但目前沒有一個統一高效的管理系統來對車載GPS軌跡數據進行管理，因此有必要設計一個針對車載GPS軌跡特性的管理系統。在以上背景下，本文進行了用戶界面設計和數據庫設計，再將用戶界面和數據庫鏈接起來，數據庫為用戶界面提供有效的數據信息，用戶界面對得到的數據進行分析、管理、繪制、距離查詢等操作。

關鍵詞：GPS軌跡;用戶界面;數據庫;對象

0 ?引言

GPS軌跡是將若干時空連續的GPS數據連接形成的曲線。隨著移動終端、車聯網、大數據的快速發展，以及GPS全球定位跟蹤系統的出現，使得人們能夠方便的獲取采集成本低、更新速度快和覆蓋范圍廣的車載GPS軌跡數據。GPS軌跡數據已經在車輛導航領域廣泛運用，但沒有一個統一、高效的管理系統對車載GPS軌跡數據進行管理分析。因此有必要設計一個針對車載GPS軌跡特性的管理系統。

1 ?國內外研究現狀

GPS軌跡數據具有成本低、更新快和范圍廣泛等時間特性和空間特性。世界上很多組織都對這些簡單易用的數據開展了研究，許多研究人員投身到這項事業中，朱雙嚴[1]設計開發了車輛軌跡捕獲信息系統。該系統由Android客戶端、服務端與Web查詢網站三大部分組成，通過Android移動端實時定位，并收集軌跡點與計算公里數，Web查詢網站則取出得到的軌跡點，繪制車輛行駛的歷史軌跡。張建學[2]通過對GPS飛行軌跡軟件的需求分析研究，設計開發了滿足實際需要的軟件結構體系。張治華[3]主要研究的是面向對象的軌跡數據分割方法設計、出行端點提取方法研究、出行方式判別研究等。

目前，我國GIS產品在應用規模上處于國際領先地位，但就系統技術含量和產品性能來說，我們仍處在發展階段。隨著GPS定位技術、GIS工程軟件以及電子地圖的發展，GPS軌跡數據管理技術日趨成熟，其擴展性能也不斷增強，除了對數據進行存儲、管理外，又需要滿足特殊用戶的特殊需求，具有相當可觀的發展前景。

車載GPS軌跡管理系統是基于數據庫管理技術和面向對象設計方法，運用SQL Server語句和C#編程語言，在SQL Server和Visual Studio等軟件的支撐下進行開發設計。該系統可以獲取需要的軌跡，以及進行軌跡運算，為系統決策提供有力支持。

本文主要研究了以下幾個方面：

①用戶界面設計：通過面向對象設計用戶界面，要在用戶界面上實現軌跡數據的分析、查詢、編輯等功能，同時能夠實現軌跡的繪制。

②數據庫設計：可以通過SQL Server軟件進行數據庫的設計，根據軌跡的屬性設計數據庫表，用設計完成的表來存儲GPS軌跡數據。設計的數據庫表應該清晰簡潔，完整的表示軌跡的所有屬性。

③管理系統的實現與檢驗：需要通過GPS定位采集軌跡數據，將采集的數據導入數據庫中，能夠在用戶界面上進行調用，最終完成系統的實現與檢驗。

2 ?系統設計

2.1 系統概述

車載GPS軌跡管理系統是基于數據庫管理技術和面向對象設計方法，運用SQL Server語句和C#編程語言，在SQL Server和Visual Studio等軟件的支撐下進行開發設計。GPS軌跡管理系統可以實現GPS軌跡數據存儲、管理、查詢檢索、輸入輸出等功能。GPS軌跡信息管理系統的設計與實現具有實際應用價值，它將促進信息化發展，有效實現大量移動對象軌跡數據的統一管理，提高數據使用效率，并進行有效的數據查詢檢索，為系統決策提供有力支持，總之對該系統的研發可以創造良好的社會效益和經濟效益。

2.1.1 權限管理功能

權限管理功能分為管理員登陸和用戶登陸。管理員登陸之后，允許管理員對系統的數據庫、基礎代碼進行修改操作，即管理員可以對系統的所有功能進行操作。用戶登陸之后，僅允許用戶對一部分功能進行操作。

2.1.2 數據輸入功能

通過移動通訊設備獲得采集成本低、更新速度快和覆蓋范圍廣的GPS軌跡數據，將獲得的數據存儲在系統數據庫中。使用數據時，在用戶界面中調取數據庫中的數據，以實現數據輸入。

2.1.3 查詢功能

查詢功能實現對GPS軌跡的距離查詢、時間查詢等操作。距離查詢是按照用戶的要求查詢軌跡到目標點的距離，或者查詢軌跡與軌跡之間的距離。時間查詢按照用戶的要求對軌跡的時間變化進行查詢。

2.1.4 軌跡繪制功能

軌跡繪制功能實現GPS軌跡的繪制。用戶查詢需要的數據之后，進行軌跡繪制，此功能將數據直觀的繪制在界面上，使用戶更方便的獲取信息。

2.1.5 數據編輯功能

數據編輯功能實現GPS軌跡的增加、刪除和修改等操作，它使用戶可以方便靈活的查詢、分析GPS軌跡。數據編輯功能調用數據庫中的GPS軌跡，在用戶界面中進行操作。

2.1.6 管理功能

管理功能是系統中的重要操作，有GPS軌跡管理、數據庫管理等。通過管理功能實現對GPS軌跡統一、高效的管理。

2.2 用戶界面設計

GPS軌跡管理系統用戶界面應該設計的美觀大方，便于使用。本文采用Visual Studio中的控件來設計系統的界面，將界面設計為簡潔大方的模式。在界面菜單中點擊圖標就能進入相應的功能界面，操作便捷。

2.2.1 主界面設計

主界面是GPS軌跡管理系統的核心界面，包含實現系統所有功能的選項。此界面采用menuStrip控件設計為五部分，文件、編輯、查詢、管理和幫助。“文件”進行軌跡數據的輸入輸出，“編輯”是對軌跡數據進行增加、刪除、修改等操作，“查詢”是對滿足用戶需求的軌跡進行查詢。

2.2.2 登陸界面設計

登陸界面是用戶和管理員進入系統的一個中介，此界面包括兩個文本框用來設置用戶名和密碼，一個采用ComboBox控件設計的組合框進行管理員和用戶的選擇，以及登陸、取消兩個按鈕。用戶名和密碼是系統登陸人員的一個準入驗證，這個驗證增加了系統的安全性。用戶類型有管理員和一般用戶，不同的類型所能操作的功能范圍不同。

2.2.3 GPS軌跡查詢界面設計

軌跡查詢界面是從數據庫中篩選查找滿足用戶需求的界面，此界面有兩個文本框用來設置ID和開始時間，以及兩個按鈕查詢和取消。ID、開始時間和結束時間被用來查詢軌跡，其中主要用ID來進行查詢，查詢按鈕將查到的結果直接添加到編輯操作界面中，在編輯操作界面中進行顯示。

2.2.4 編輯操作界面設計

編輯操作界面是對查詢得到的軌跡進行顯示的一個界面，此界面是在主界面的基礎上使用ListView控件顯示當前GPS軌跡的相關地理信息，有ID、出行方式、起始時間、平均速度等。同時可以通過編輯功能下的增加、刪除和修改等功能來進行操作。

2.2.5 軌跡繪制界面

軌跡繪制界面是一個繪圖界面，對軌跡進行繪制。此界面由Paint事件觸發而形成，對滿足用戶需要的軌跡數據根據它的經緯度坐標在界面上繪制出來。繪制出的軌跡給用戶一個直觀的印象。

2.3 數據庫設計

數據庫是一個大倉庫，可以將系統中所有的數據信息都存放在數據庫中。本系統使用SQL Server軟件進行空間數據庫的設計。SQL Server節省系統資源，可以將各種文檔的數據直接存儲到數據庫中，也可以對數據進行查詢、檢索和分析等操作。同時SQL Server在Windows平臺上具有很好的兼容性和穩定性，可以為GPS軌跡管理系統提高強大的數據管理和數據支持。

本文通過收集的各種資料總結得出GPS軌跡點具有：位置、時間、速度、高程等屬性信息，GPS軌跡具有名稱、起始時間、出行方式、平均速度等屬性信息，而登陸人員具有名字、年齡、性別等信息。在表的設計過程中將ID設計為主鍵，通過主鍵對點和線進行識別操作。

3 ?車載GPS軌跡管理系統功能實現與檢驗

本文選用一條現實中的軌跡進行GPS軌跡管理系統的檢驗，主要對權限管理功能和基礎管理功能進行檢驗。權限管理功能：用數據庫表存儲允許登陸系統的用戶名和密碼，在登錄時選擇用戶類型進行登陸。基礎管理功能：對文件輸入、編輯、查詢等功能模塊進行檢驗。

4 ?結論

本文根據實際應用需求，設計并實現了移動環境下的車載GPS軌跡管理系統。將GPS移動設備獲得精確數據、數據庫技術和面向對象設計方法運用到軌跡管理系統中來，為社會帶來了經濟效益和社會效益，同時隨著移動通訊設備、車聯網技術和GPS技術的不斷發展，車載GPS軌跡管理系統將會擁有更精準的數據和更完善的功能，具有廣闊的發展前景。

本文主要做了以下幾方面的工作：

①研究了實現車載GPS軌跡管理系統的理論基礎與相關技術，為系統的實現提供理論與技術支撐。

②對系統進行設計。通過閱讀大量的文獻資料，根據系統分析提出了實現系統的可行方案，并從架構與具體功能模塊兩方面對系統進行設計。

③對系統各功能模塊進行具體實現，保證系統的可行性與完備性。

參考文獻：

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