第6章嵌入式电子地图.

电子地图设计ElectronicMapDesign赵卫锋长安大学地测学院第六章嵌入式电子地图1课程主要内容第一章绪论第二章电子地图的理论基础第三章电子地图的数据模型第四章电子地图的结构设计第五章电子地图的软件系统第六章嵌入式电子地图第七章网络电子地图第八章三维电子地图第九章电子地图研究热点第六章嵌入式电子地图2本章主要内容6.1移动计算的技术背景6.2嵌入式地理信息系统概述6.3移动地图导航系统的设计6.4移动地图导航系统的实现及开发实例6.5总结第六章嵌入式电子地图36.1移动计算的技术背景人类正进入以计算机、网络、卫星通信为特征的信息社会，人员流动的日益频繁使每个人对高精度空间信息有了更多的依赖，尤其是在户外和移动过程中，对地理信息的需求非常普遍。人们更加关心“当前我在哪里？”、“目的地在哪里”、“如何到达？”等问题。•“后PC”时代，信息技术的重点正在由技术转向信息，即转向对信息的处理、集成、有效利用和快速获取。从技术上看，这个时代的最大特点，就是3C的会合或融合。所谓3C就是电脑（Computer）、通信(Communication)和家电（Consumer）三者的融合。•地理信息系统是实现地理信息获取、管理、可视化、分析、输出等的高效手段。它与尖端科技领域的全球卫星定位技术（GPS）、通信技术、互联网技术以及其他应用领域的有机结合，不仅为地理信息系统提供了良好的发展前景，同时也为这些应用领域提供了一套科学的解决应用问题的方法。•PDA是PersonalDigitalAssistant（个人数字助理）的缩写，是近来继传呼机、手机之后，迅速崛起的新兴电子消费性产品，即智能电脑工具，就其扩展意义上来讲，它是供人们沟通、连接和互动的移动数字设备，集计算、电话、传真和网络等多种功能于一身，尤为重要的是，这些功能都可以通过无线方式实现。第六章嵌入式电子地图46.1.1移动地图国内外的研究进展移动计算是国际上最近五年内发展起来的最新科技，且势头迅猛。移动计算使计算机或其他信息设备在没有与固定的物理连接设备相连的情况下能将有用、准确、及时的信息与中央信息系统相互作用，分担其计算压力，使信息能够提供给任何时间、任何地点需要它的任何用户。•Autodesk公司提供了AutodeskOnSite的“移动访问”模块。•ESRI提供了ArcGIS软件产品—ArcPad。•Intergraph建立自己的移动GIS解决方案—IntelliWhere。▲国外的研究进展特点：企业级解决方案多技术集成6.1移动计算的技术背景第六章嵌入式电子地图5移动计算是国际上最近五年内发展起来的最新科技，且势头迅猛。移动计算使计算机或其他信息设备在没有与固定的物理连接设备相连的情况下能将有用、准确、及时的信息与中央信息系统相互作用，分担其计算压力，使信息能够提供给任何时间、任何地点需要它的任何用户。一、北京灵图软件技术有限公司SmartInHand软件产品。二、北京慧图公司野外地质数据采集系统：TopMapCEGenius。三、北京超图开发出地理信息系统开发平台-eSuperMap。▲国内的研究进展特点：单一应用方案四、台湾“英瑞得信息”公司软件“WalkMap地图随身走”。三、北京超图开发出地理信息系统开发平台-eSuperMap。6.1.1移动地图国内外的研究进展6.1移动计算的技术背景第六章嵌入式电子地图66.1.2移动地图的研究意义移动地图的意义在于将移动计算技术应用到传统的空间信息服务中，将革命性的改变传统的基于位置的服务机制，使作为主体的人、作为客体的真实世界以及经由网络传输的数字世界三者无缝的结合起来，实现不受任何时间和空间局限的互动，最终目的是根本性地改变人与数字世界、人与真实世界的交互方式，能够为任何基于空间的作业系统如导航、数字战场、野外采样、物流管理、智能交通、旅游、娱乐等提供全新的作业模式。6.1移动计算的技术背景第六章嵌入式电子地图76.1.2移动地图的研究意义移动地图研究的独特之处表现在技术的先进性。一方面，由于移动技术的核心是计算工具空间位置的改变以及计算内容和过程的位置相关性，因此移动计算技术天然地与地理信息技术具有紧密的内在联系；另一方面，地理信息技术已经在和全球定位系统、遥感等技术的集成和应用方面走过了一段成功的路，现在与移动计算结合是非常顺理成章的事情。6.1移动计算的技术背景第六章嵌入式电子地图86.2嵌入式地理信息系统概述有关“嵌入式”的技术背景数字环境中的地图嵌入式地理信息系统移动地理信息系统LBS基于位置的信息服务技术主要内容：第六章嵌入式电子地图9一、嵌入式系统概述二、嵌入式设备三、嵌入式操作系统四、无线通信技术五、嵌入式INTERNET六、信息家电七、嵌入式系统工业一般认为嵌入式系统的定义是以应用为中心（量体裁衣），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。特点：技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统6.2.1有关“嵌入式”的技术背景6.2嵌入式地理信息系统概述第六章嵌入式电子地图10一、嵌入式系统概述二、嵌入式设备三、嵌入式操作系统四、无线通信技术五、嵌入式INTERNET六、信息家电七、嵌入式系统工业嵌入式设备主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件和嵌入式软件系统组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。特点：嵌入式设备通过WAP协议、蓝牙技术（Bluetooth）和无线家用协议（HomeRF），可以访问者处于移动之中。▲嵌入式设备（家用空调机）示意图6.2.1有关“嵌入式”的技术背景6.2嵌入式地理信息系统概述第六章嵌入式电子地图11一、嵌入式系统概述二、嵌入式设备三、嵌入式操作系统四、无线通信技术五、嵌入式INTERNET六、信息家电七、嵌入式系统工业嵌入式操作系统是一种实时的、支持嵌入式系统应用的操作系统软件，核心通常要求很小，因为硬件的ROM容量有限。一般情况下，它可以分成两类：一类是面向控制、通信等领域的实时操作系统；另一类是面向消费电子产品的非实时操作系统；6.2.1有关“嵌入式”的技术背景6.2嵌入式地理信息系统概述第六章嵌入式电子地图12一、嵌入式系统概述二、嵌入式设备三、嵌入式操作系统四、无线通信技术五、嵌入式INTERNET六、信息家电七、嵌入式系统工业无线网络是移动用户和有线网络之间最有效的桥梁，也是移动通信的关键载体。同有线网络相比，无线网络要面对如环境干扰、信道阻塞、各种噪音和回响等的障碍，这就造成无线网络低带宽、高错误率和频繁断线等特征。1、广域蜂窝网络2、高速无线局域网络3、无线个人区域网络4、卫星网络GSM、CDMA等校园区域等家、办公室覆盖全球6.2.1有关“嵌入式”的技术背景〖举例〗6.2嵌入式地理信息系统概述第六章嵌入式电子地图13一、嵌入式系统概述二、嵌入式设备三、嵌入式操作系统四、无线通信技术五、嵌入式INTERNET六、信息家电七、嵌入式系统工业•通过网络去访问数据•利用网络去访问语音和图像•借助网络访问行为嵌入式Internet变革了设备和设备之间、设备和人之间的通信方式，它将设备变换成Internet，将传统工业变换成信息工业，将过去变换成未来。6.2.1有关“嵌入式”的技术背景6.2嵌入式地理信息系统概述第六章嵌入式电子地图14一、嵌入式系统概述二、嵌入式设备三、嵌入式操作系统四、无线通信技术五、嵌入式INTERNET六、信息家电七、嵌入式系统工业“信息家电”含义是将计算机数字化技术、现代通信技术融入传统的家用电器之中，使之智能并具备网络信息终端的功能，可以主动的发布、获取和处理信息。▲ＩＡ产业之各种产品关联信息家电企业用户家庭用户个人用户6.2.1有关“嵌入式”的技术背景6.2嵌入式地理信息系统概述第六章嵌入式电子地图15一、嵌入式系统概述二、嵌入式设备三、嵌入式操作系统四、无线通信技术五、嵌入式INTERNET六、信息家电七、嵌入式系统工业当代的通用计算机工业的基础被认为是由Wintel(Microsoft和Intel年代初建立的联盟)垄断的工业，开发人员一般是计算机科学或计算机工程方面的专业人士。嵌入式系统工业则不同,它是一个分散的工业，充满了竞争、机遇与创新,它基础是以应用为中心的“芯片”设计和面向应用的软件产品开发，是要和各个不同行业的应用相结合的，要求更多的计算机以外的专业知识，其开发人员往往是各个应用领域的专家。各不相同的应用领域决定了不可能有少数公司、少数产品垄断全部市场。6.2.1有关“嵌入式”的技术背景6.2嵌入式地理信息系统概述第六章嵌入式电子地图16•嵌入式必然导致无线•只有无线才能移动•移动必须小型化综上所述应用服务器移动服务器嵌入式系统工业嵌入式系统嵌入式设备＋嵌入式操作系统＋嵌入式应用软件嵌入式开发应用领域专家产品无线通信技术手段结果信息家电嵌入式Internet应用需求移动用户提出反馈为移动设备提供服务交互交互组成用户用户个性化消费行业应用……图嵌入式技术背景6.2.1有关“嵌入式”的技术背景6.2嵌入式地理信息系统概述第六章嵌入式电子地图17技术进步地图学推动产品模式生产技术分发途径使用方式存贮介质、显示设备和内容生产过程全数字化地图设计生产软件地图自动综合技术计算机存贮介质交换网络、移动通信与便携设备的结合大众传播媒体人-图系统向人-机-图系统转变6.2.2数字环境中的地图6.2嵌入式地理信息系统概述第六章嵌入式电子地图18嵌入式地理信息系统（EmbeddedGIS）是集成GIS功能的嵌入式系统产品，是系统设计与开发层次上的应用，是一个软硬件混合的系统，它是导航、定位、地图查询和空间数据管理的一种理想解决方案，可在很多领域广泛应用，如军事、智能交通、旅游、自然资源调查、环境研究等。嵌入式GIS主要特点是“可裁剪”性，包括数据格式的剪裁、功能剪裁和数据剪裁。6.2.3嵌入式地理信息系统6.2嵌入式地理信息系统概述第六章嵌入式电子地图19移动GIS建立在嵌入和无线基础之上，不仅仅指随物理载体移动的GIS系统，也不仅仅指可以提供移动目标信息，也不是常规GIS的精简以便于能够在小计算机上实现GIS操作，它是一个使用根本性不同的事例所构建的系统，与地理信息服务紧密联系在一起，是技术、信息、服务的集成。系统需求•数据提取•单一服务•硬件平台6.2.4移动地理信息系统6.2嵌入式地理信息系统概述第六章嵌入式电子地图206.2.4移动地理信息系统6.2嵌入式地理信息系统概述第六章嵌入式电子地图21LBS是空间信息技术与无线通讯技术的结合，从企业级的应用向社会化的应用过渡。在美国，这一服务被称为WLS，即无线定位服务，而且已经形成了颇具规模的行业组织。功能需求：实现方法：•无线网络定位•GPS定位•混合定位•实时•动态拓扑功能6.2.5LBS基于位置的信息服务技术6.2嵌入式地理信息系统概述第六章嵌入式电子地图总而言之嵌入式系统嵌入式设备嵌入式操作系统无线通信网络嵌入式Internet信息家电……产品模式生产技术分发途径使用方式地理信息系统（GIS）遥感（RS）全球定位系统（GPS）空间信息系统▲嵌入式地理信息系统总结技术数字地图“嵌入式”技术3S集成技术应用：信息服务（LBS）定位、导航、监控资源调查……需求推动嵌入式地理信息系统发展嵌入式GIS移动GIS移动Map嵌入式Map支持可视化支持可视化拉动平台开发应用开发支持支持互相促进6.2嵌入式地理信息系统概述第六章嵌入式电子地图236.3移动地图导航系统的设计文件管理功能模块生产浏览提供信息指导决策空间信息←数字地图属性信息←数据库GPS定位信息←控制点GPS信号数据移动地图集成工具移动地图浏览器移动用户用户基本需求当前我在那里？我将如何联系到它？我的目的地在那里？如服务、产品、移动目标等如何到达？如方式、路线、时刻表等软件开发者数据生产者共享开发制作使用▲个人移动导航系统逻辑结构示意6.3.1系统逻辑结构设计第六章嵌入式电子地图24图形显示模块信息查询模块空间分析模块GPS定位、导航模块