基于移动GIS的GPS定位导航系统的设计与实现

摘 要： 剖析了基于移动GIS 的GPS 定位导航系统的关键技术，设计出基于Smart Client 的系统开发架构，通过GPS 中间驱动（GPS Intermediate Driver）技术及嵌入式开发方式，在PDA 电子地图上实现GPS 的定位与导航。

　　1 引言

　　随着计算机软、硬件技术的高速发展，移动Internet 与GIS 的有机结合，形成了面向手机等便携式信息终端的GIS 应用方案。与此同时，很多新的技术比如大容量存储卡，无线局域网，无线通讯，3G 网络，GPS 全球定位导航系统也渐渐的被集成到智能设备中，这使得在移动设备上实现GIS 的功能成为可能。人们通常把用户（终端设备）处于移动情况下使用的地理信息系统，称为移动GIS。

　　近年来，移动GIS 作为地理信息科学领域研究的热点问题，引起了很多学者们的关注。在理论上，国外学者提出了动态、可定制IMA（智能地图代理）架构[3];将电子地图转换为简单空间格式的算法;在国内，李德仁、李清泉等分析了空间信息与移动通信集成的关键技术，提出了集成系统的体系结构；刘召芹提出集成数据模型，提高了数据共享程度[5].在应用方面，由美国地理信息与分析中心（NCGIA）发起的名为Battuta 计划正处于原型系统建立和区域试验的阶段，该计划旨在研究数据采集系统中地理数据与相关技术的整合应用； 由爱尔兰都柏林大学的A.Rizzinig 和K.

　　Gardiner 等撰写的移动环境管理GIS 系统：鱼类栖息地空间信息管理系统设计,结合了无线网络和移动GIS 实现了环境空间数据的移动管理，为无线网络与移动GIS 的结合提供了原型参考；在国内，南京大学的严长清等在基于GPS-PDA 的土地变更调查数据采集系统集成设计中采用PDA 与差分GP S 结合的方式，使移动GIS 数据采集满足了国土资源行业的需求；王悦，吴云东等在基于移动地图学的空间信息系统中分析了移动地图学的发展趋势，结合地图学与其他学科交叉的现状，以地图学的观点指出移动地图服务发展的关键因素。

　　GPS 作为移动GIS 采集地理信息数据的一个主要手段，可以通过GPS 实时获得点的位置信息，并在此基础上实现导航的功能。利用GPS 中间驱动技术（简称GPSID）设计面向移动GIS 的GPS 定位导航系统，通过一个中间层连接开发端和GPS 模块，使开发者无需直接接触硬件部分，从而降低了开发者与GPS 串口通讯的难度。通过嵌入式开发，实现智能设备GPS 的定位导航功能，以满足移动GIS 数据采集的需求。

　　2 PDA电子地图的设计

　　PDA 电子地图是指显示在智能移动设备上的地理信息数据的可视化产品，它能够根据用户不同的需求提供相应的信息。PDA 电子地图不同于传统纸质地图或电子介质地图。传统的纸质地图是绘制在硬纸或聚酯薄膜上，单层显示，内容丰富，制作复杂，更新周期长，且不考虑个人用户需求；电子介质地图，是通过计算机成图，采用单层或多层叠加显示，内容详尽，更新快，有成熟的制作标准，可以进行复杂分析操作。

　　目前，PDA 电子地图设计由于诸多的限制条件，无法具备上述两种地图的所有功能，PDA 电子地图设计的限制主要来源于以下几个方面：1）屏幕分辨率低；2）显示屏小；3）屏幕色彩不丰富；4）CPU 处理能力低下；5）野外环境因素：强光、雨雪、大风等的制约；6）移动设备没有鼠标，键盘输入功能也不强大。

　　因此，PDA 电子地图的设计需要综合考虑上述的限制条件及设备自身特点。Reichenbacher （2004）提出，PDA 电子地图的设计需要满足以下四个方面：

　　（1） 信息内容：PDA 电子地图所承载的信息，并不要求像传统地图那样拥有对地理信息数据的全面而细致描述，但需要所加载的图层数据能够描述出用户的需求，完成相应的任务。比如，用户是某交通部门，相应的地图设计可以在建筑物或河流方面加以简化，而突出道路数据的展示。对于要突出描述的专题信息，详尽程度也有要求，专题信息的数据质量要高，显示要清晰，精度要达到用户需求。

　　（2） 用户界面：PDA 电子地图的界面要简单整洁，界面元素尽量少，信息多采用整屏显示，功能项放在显示屏下方的任务栏中，以节省更多的屏幕空间，用来显示地图信息。其次，充分利用键盘和触摸笔编制系统功能快捷键，以达到简洁实用的目的。

　　（3） 可视化：在可视化方面，要根据不同的环境和不同的设备，对地图的设计加以调整，地图标记和符号要简单、明显，使用的标记数量不宜过多，地图背景色多以灰色等冷色调为主，对比度要鲜明，对要素类的填充图案不易过于复杂，达到显示内容清晰，显示效果良好。

（4） 技术：技术上，要充分考虑移动设备的存储量、电池电量、CPU 处理能力、显示屏大小等，通常