基于移动GIS的GPS定位导航系统

　　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，通常可以对PDA 电子地图进行分层和空间数据精简处理，将PDA 电子地图分为基础图层和工作图层。基础图层作为背景层，多以影像为主；工作层为移动GIS 要操作的图层，多以矢量数据为主。

PDA 电子地图的设计，是实现GP