（通信與信息系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)論文）基于mapx控件的導(dǎo)航軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

中文摘要 摘要 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步 科學(xué)水平的飛速發(fā)展 世界上大多數(shù)國(guó)家都已 經(jīng)建立的四通八達(dá)的交通網(wǎng) 與日俱增的公路交通系統(tǒng)的復(fù)雜性和擁擠程度 使 得路徑規(guī)劃系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)顯得格外的重要 歐美的一些發(fā)達(dá)國(guó)家在路徑規(guī) 劃技術(shù)和 數(shù)字城市 的研究領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先水平 雖然我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域的起 步比較晚 但是在該領(lǐng)域中的發(fā)展卻很迅速 取得成績(jī)也很突出 在一些大城市 已經(jīng)具備了歐美國(guó)家相應(yīng)的技術(shù)水平 本文首先介紹了電子地圖在地理信息系統(tǒng)中起到的重要作用 電子地圖的主 要特點(diǎn)和兩種典型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型 其次對(duì)制作電子地圖的工具軟件m a p i n f o p r o f e s s i o n a l 的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹并且對(duì)m a p l n f o 格式的電子地圖的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)以 及繪制電子地圖中所涉及的必要的理論知識(shí)進(jìn)行了闡述 而且展示了用m a p i n f 0 p r o f e s s i o n a l 制作電子地圖的全部重要步驟 然后對(duì)m a p x 這款g i s 控件的主要優(yōu) 點(diǎn)和突出的功能進(jìn)行了講解和分析 對(duì)m a p x 控件和m a p l n f op r o f e s s i o n a l 軟件之 間的區(qū)別和聯(lián)系進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明 之后又描述了電子地圖中道路的模型 節(jié)點(diǎn) 一路段模型并且根掘圖論中的相關(guān)知識(shí)解決了路段的方向性問(wèn)題 隨后介紹了兩 種靜態(tài)路徑規(guī)劃算法 d i j k s t r a 算法 a 木算法 并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的實(shí)際情 況 提出了改進(jìn)的方法 最后通過(guò)軟件演示的形式展示了路徑規(guī)劃算法和m a p l n f o 格式的電子地圖在導(dǎo)航軟件中的應(yīng)用 依據(jù)道路的不同情況 對(duì)每種情況下的相 同兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的路徑規(guī)劃結(jié)果予以比較 同時(shí)對(duì)整個(gè)軟件的電子地圖的瀏覽 編輯 圖層控制等功能也有詳細(xì)的講解 本文的主要目的是根據(jù)地理信息系統(tǒng)和路徑規(guī)劃算法的理論知識(shí) 選擇用 m a p x 控件和d i j k s t r a 算法 在v b 的開(kāi)發(fā)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)一款導(dǎo)游軟件 通過(guò)不斷的 努力 解決了在軟件開(kāi)發(fā)工程中遇到一系列的問(wèn)題 從而使理論的知識(shí)和實(shí)際的 應(yīng)用有效的結(jié)合起來(lái) 使得實(shí)驗(yàn)中的導(dǎo)航軟件在復(fù)雜的情況下能夠有著良好的表 現(xiàn) 本文實(shí)現(xiàn)的是靜態(tài)的導(dǎo)航功能 今后在本文的實(shí)現(xiàn)結(jié)果上進(jìn)一步進(jìn)行無(wú)線(xiàn)功 能的開(kāi)發(fā)可以實(shí)時(shí)地解決動(dòng)態(tài)導(dǎo)航的功能 關(guān)鍵詞 路徑規(guī)劃 m a p x 電子地圖 d i j k s t r a 算法 分類(lèi)號(hào) u 4 9 1 1 3 t p 3 9 1 a bs t r a c t a b s t r a c t w i t ht h ec o n t i n u i n gd e v e l o p m e n to ft h es o c i a le c o n o m ya n ds c i e n c e m o s tc o u n t r i e si nt h ew o r l dh a v eb u i l ti n t e n s et r a n s p o r t a t i o nn e t s s i n c et h ei n c r e a s i n g c o m p l e x i t ya n dc o n g e s t i o no ft h et r a n s p o r t a t i o ns y s t e m r o u t ep l a n n i n gs y s t e ma n d g e o g r a p h yi n f o r m a t i o ns y s t e mh a v eb e c o m e s oi m p o r t a n ta n dn e c e s s a r y s o m e d e v e l o p e dc o u n t r i e si ne u r o p eh a v et a k e na d v a n t a g ei nt h ef i e l do f r o u t ep l a n n i n ga n d d i g i t a lc i t ya l t h o u g ho u rc o u n t r yg o ti n v o l v e di nt h i sa r e ad u r i n gr e c e n td e c a d e s w e h a v eg a i n e dh u g es u c c e s s e sa n de x p e r i e n c e s o m em e g a l o p o l i s e sh a v ep o s s e s s e dt h e a d v a n c e dt e c h n o l o g i e s w h i c hd e v e l o p e dc o u n t r i e sh a v e f i r s t l y t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h es i g n i f i c a n tr o l eo fd i g i t a lm a pi ng i s t h ef e a t u r e s a n dt w oc l a s s i ck i n d so ft h et o p o l o g ym o d e la b o u td i g i t a lm a p s e c o n d l y i n t r o d u c et h e m a p l n f op r o f e s s i o n a l w h i c hu s e d t om a k et h ed i g i t a lm a p i te x p a t i a t e st h ed a t a s t r u c t u r eo ft h em a pa n dt h ek n o w l e d g e w h i c hs e e m e dn e c e s s a r yi nm a k i n gad i g i t a l m a p a n dd i s p l a yt h ep r o c e s sh o wt ou s et h em a p l n f op r o f e s s i o n a lt om a k ead i g i t a l m a p t h i r d l y a n a l y s e st h em e r i t sa n df u n c t i o n so ft h em a p x t h a tu s e di nt h i sp a p e r s h o wt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nm a p xa n dm a p l n f op r o f e s s i o n a l l a t e r d e s c r i b et h e m o d e lo f r o a di nd i g i t a lm a p t h e nf i g u r eo u tt h ep r o b l e mo fd i r e c t i o n so fr o a d s e x p l a i n t h es t a t i cr o u t ep l a n n i n ga l g o r i t h m s d i j k s t r a a 年 a c c o r d i n gt op r o b l e m se n c o u n t e r e d i nt h ea c t u a ls i t u a t i o n i m p r o v et h em e t h o d sp r o p o s e d l a s t l y u s et h en a v i g a t i o n s o f t w a r et od e m o n s t r a t ed i j k s t r aa l g o r i t h ma n dt h ea p p l i c a t i o no ft h ed i g i t a lm a p c o m p a r et h ed i f f e r e n tr e s u l to f r o u t ep l a n n i n gf o rs o m es i t u a t i o n so fr o a d s t h es o f t w a r e a c c o m p l i s ht h e s em a pf u n c t i o n b r o w s e e d i t c o n t r o ll a y e ro f t h em a p t h ep u r p o s eo ft h ep a p e ri su s i n gm a p xa n dv bl a n g u a g et od e v e l o pan a v i g a t i o n s o f t w a r eb a s e do nt h e o r e t i c a lk n o w l e d g eo fg i sa n dr o u t ep l a n n i n ga l g o r i t h m s r e s o l v i n gt h e s ep r o b l e m se n c o u n t e r e di nd e v e l o p i n gp r o c e d u r e s ot h a t t h e o r e t i c a l k n o w l e d g ea n dp r a c t i c a la p p l i c a t i o nh a v ee f f e c t i v ei n t e g r a t e d t h ep a p e ri m p l e m e n t s t h es t a t i cn a v i g a t i o n i nt h ef u t u r et h er e a l i z a t i o no ff u r t h e rd e v e l o p m e n to fw i r e l e s s c a p a b i l i t yc a ns o l v et h er e a l t i m ed y n a m i cn a v i g a t i o nf u n c t i o n k e y w o r d s r o u t ep l a n n i n g m a p x d i g i t a lm a p d i j k s t r aa l g o r i t h m c l a s s n o u 4 9 1 1 3 t p 3 9 1 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解北京交通大學(xué)有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 特 授權(quán)北京交通大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索 并采用影印 縮印或掃描等復(fù)制手段保存 匯編以供查閱和借閱 同意學(xué)校向國(guó) 家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán) 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明 學(xué)位論文作者簽名 導(dǎo)師簽名 簽字日期 年月 日 簽字同期 年月 日 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研 究成果 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或 撰寫(xiě)過(guò)的研究成果 也不包含為獲得北京交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū) 而使用過(guò)的材料 與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作 了明確的說(shuō)明并表示了謝意 學(xué)位論文作者簽名 簽字日期 年 月 日 6 1 致謝 本論文的工作是在我的導(dǎo)師李興華副教授的悉心指導(dǎo)下完成的 李興華老師 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)的工作方法給了我極大的幫助和影響 在此衷心感謝兩年 來(lái)李興華老師對(duì)我的關(guān)心和指導(dǎo) 荊濤副教授悉心指導(dǎo)我完成了實(shí)驗(yàn)室的科研工作 對(duì)于我的科研工作和論文 都提出了許多的寶貴意見(jiàn) 在此向荊濤老師表示衷心的謝意 在實(shí)驗(yàn)室工作及撰寫(xiě)論文期間 楊柳 戴慶國(guó) 劉萬(wàn)志 呂思凡 農(nóng)光壹 張曉星等同學(xué)對(duì)我論文中的研究工作給予了熱情幫助 讓我度過(guò)了一個(gè)有意義的 研究生的生活 在此向他們表達(dá)我的感激之情 另外也感謝我的父母 他們的理解和支持使我能夠在學(xué)校專(zhuān)心完成我的學(xué)業(yè) 1 引言 1 1智能交通系統(tǒng)概述 智能交通系統(tǒng) 1 i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m s 簡(jiǎn)稱(chēng)i t s i t s 是將先進(jìn)的信 息技術(shù) 包括數(shù)據(jù)通信 計(jì)算機(jī)等 傳感器技術(shù) 自動(dòng)控制理論 運(yùn)籌學(xué) 人工智 能等有效地綜合運(yùn)用于交通的運(yùn)輸 服務(wù)控制和車(chē)輛制造等方面 加強(qiáng)車(chē)輛 道 路 管理者三者之間的聯(lián)系 從而形成的一種實(shí)時(shí) 準(zhǔn)確 高效的綜合運(yùn)輸系統(tǒng) 最終使交通運(yùn)輸服務(wù)和管理智能化 使路網(wǎng)上的交通流運(yùn)行處于最佳狀態(tài) 改善 交通擁擠和阻塞 最大限度地提高路網(wǎng)的通行能力 提高整個(gè)公路運(yùn)輸?shù)臋C(jī)動(dòng)性 安全性和生產(chǎn)效率 隨著汽車(chē)發(fā)展的社會(huì)化 工業(yè)化 信息技術(shù)智能化的實(shí)現(xiàn) 隨著人類(lèi)環(huán)境的 可續(xù)化發(fā)展的提出 隨著道路堵塞和交通事故的急速增長(zhǎng) i t s 是現(xiàn)代交通發(fā)展到 一定階段必然出現(xiàn)的產(chǎn)物 從2 0 世紀(jì)6 0 年代末開(kāi)始 世界各國(guó)的交通工程師逐 漸利用飛速發(fā)展的電子 信息 系統(tǒng)工程等科技手段來(lái)改善交通狀況 將信息技 術(shù)和交通系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)研究交通四要素的時(shí)空關(guān)系 大約經(jīng)歷了2 0 余年的時(shí)間 相距在世界范圍內(nèi)建立了新型交通系統(tǒng) 即智能交通系統(tǒng) 并且已經(jīng)在許多國(guó)家 和地區(qū)取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益 由于各國(guó)具體情況不同 發(fā)展交通的重點(diǎn)也不一致 對(duì)于i t s 研究的內(nèi)容也 不相同 在美國(guó) 按照服務(wù)功能和用戶(hù)需求將i t s 的研究?jī)?nèi)容分成七大類(lèi) 相應(yīng) 地 美國(guó)的i t s 開(kāi)發(fā)項(xiàng)目以及實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)也分為七個(gè)部分 2 1 1 先進(jìn)的交通信息服務(wù)系統(tǒng) a t i s 2 先進(jìn)的交通管理系統(tǒng) a t m s 3 先進(jìn)的公共交通系統(tǒng) a p t s 4 先進(jìn)的車(chē)輛控制系統(tǒng) a v c s 5 貨運(yùn)管理系統(tǒng) c v o 6 電子收費(fèi)系統(tǒng) e t c 7 緊急救援系統(tǒng) e m s i t s 作為新型的交通系統(tǒng) i t s 除了具有傳統(tǒng)交通系統(tǒng)的特點(diǎn)外 還具有智能 化 信息化和一體化的特點(diǎn) 其智能化的特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 交通基礎(chǔ)設(shè) 施智能化 交通工具智能化 交通系統(tǒng)智能化 i t s 信息化的特點(diǎn)主要是有關(guān)交通要素的所有信息可以為交通系統(tǒng)的提供者 維護(hù)者以及使用者共享 i t s 一體化的特點(diǎn)是指道路 車(chē)輛駕駛 乘客服務(wù)和系統(tǒng) 管理的一體化 我國(guó)i t s 的發(fā)展起步較晚 2 0 世紀(jì)7 0 年代以來(lái) 從國(guó)外引進(jìn)了一些項(xiàng)目 并進(jìn) 行了一些i t s 或類(lèi)似i t s 基礎(chǔ)項(xiàng)目的研究和應(yīng)用 2 0 世紀(jì)7 0 年代中至8 0 年代初 主 要是進(jìn)行城市交通信號(hào)控制試驗(yàn)研究 2 0 世紀(jì)8 0 年代中至9 0 年代初 在一些大城 市引進(jìn)城市交通信號(hào)控制系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)了一些公路監(jiān)控系統(tǒng) 高等級(jí)公路電子收費(fèi) 系統(tǒng)和路邊信息服務(wù)系統(tǒng) 如廣佛高速公路監(jiān)控系統(tǒng) 首都機(jī)場(chǎng)高速公路電子收 費(fèi)系統(tǒng) 2 0 世紀(jì)9 0 年代中以來(lái) 開(kāi)始研究部f i t s 發(fā)展戰(zhàn)略和地理信息系統(tǒng) g i s 全球定位系統(tǒng) g p s 在交通中的應(yīng)用 重視交通信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè) 如交通部的公 路智能運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究 鐵道部t m i s d m i s 等信息系統(tǒng)丌發(fā) 目前 國(guó)內(nèi) 的研究與開(kāi)發(fā)還都是某一地區(qū)或城市進(jìn)行的 全國(guó)范圍的i t s 研究計(jì)劃正在準(zhǔn)備進(jìn) 行中 總的來(lái)說(shuō) 我國(guó)政府部門(mén)非常重視i t s 的研究與開(kāi)發(fā) 科技部門(mén)已經(jīng)正式將i t s 列入了中國(guó)高新技術(shù)開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化計(jì)劃 而且協(xié)同交通部 公安部 建設(shè)部 鐵 道部 信息產(chǎn)業(yè)部和許多高校及研究機(jī)構(gòu)共同開(kāi)發(fā)與研究 1 2車(chē)輛定位導(dǎo)航系統(tǒng)綜述 車(chē)輛定位導(dǎo)航系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù) 向行駛在道路上的車(chē)輛提供信息 引導(dǎo)車(chē)輛避開(kāi)擁擠路段 沿最佳的線(xiàn)路到達(dá)目的地 它是智能化交通系統(tǒng) i t s q b 效益顯著 見(jiàn)效快的項(xiàng)目 是歐 美 同等國(guó)爭(zhēng)相研究與開(kāi)發(fā)的重點(diǎn) 3 車(chē)輛導(dǎo)航 系統(tǒng)同交通管理與控制系統(tǒng)融合 可以在大范圍內(nèi)進(jìn)行交通流誘導(dǎo) 從而緩解道 路交通擁擠狀況 還可以向火警車(chē)輛 救護(hù)車(chē)輛與緊急救援車(chē)輛提供最短路徑引 導(dǎo)服務(wù) 此外 導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用將大幅提高道路通行能力 減少交通事故 節(jié)省 能源與時(shí)間 對(duì)解決當(dāng)前各國(guó)面臨的嚴(yán)重的交通問(wèn)題有著重要的意義 1 2 1 車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)的組成模塊 目前的智能交通系統(tǒng)是以道路和車(chē)輛作為主要的研究對(duì)象 以提高道路的通 行能力 利用效率與安全行為主要研究目標(biāo)的新一代交通運(yùn)輸系統(tǒng) 重點(diǎn)是公路 交通問(wèn)題 智能交通系統(tǒng)基本是由四部分組成 管理和控制中心模塊 車(chē)輛模塊 道路模塊和通信模塊 4 1 如圖1 1 所示 2 圖1 1 智能交通系統(tǒng)的基本組成 f i gl 1i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m sc o m p o n e n t s 1 管理和控制中心模塊根據(jù)系統(tǒng)采集到的車(chē)輛和道路模塊信息 進(jìn)行交通管 理和規(guī)劃 實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的跟蹤 調(diào)度和管理 完成收費(fèi)管理和服務(wù)信息的 發(fā)布 應(yīng)急措施的安排和管理等工作 2 車(chē)輛模塊用于根據(jù)各種傳感器的信號(hào) 計(jì)算車(chē)輛的定位導(dǎo)航信息 以保證 車(chē)輛按照調(diào)度命令或路徑規(guī)劃命令行使 3 道路模塊用于提供實(shí)時(shí)的道路交通信息 完成道路交通狀況的檢測(cè) 行使 電子收費(fèi) 車(chē)輛管理和檢測(cè)等功能 4 通信模塊用于實(shí)現(xiàn)以上模塊之間的數(shù)據(jù) 語(yǔ)音 服務(wù)信息和調(diào)度命令的傳 遞和交互 車(chē)輛模塊作為智能交通系統(tǒng)的重要組成部分 其導(dǎo)航技術(shù)一直是許多國(guó)家研 究的重點(diǎn) 車(chē)輛定位導(dǎo)航系統(tǒng)的功能模塊如圖1 2 所示 1 數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫(kù)包含預(yù)先定義好存儲(chǔ)格式的數(shù)字地圖信息 其存儲(chǔ)格式有 助于計(jì)算機(jī)處理與地圖有關(guān)的信息 如辨識(shí)場(chǎng)所 公路等級(jí) 交通規(guī)則 2 定位模塊根據(jù)傳感器的輸出 自動(dòng)地確定車(chē)輛的位置 典型的獨(dú)立定位技 術(shù)也是航跡推算定位 而典型的無(wú)線(xiàn)電信號(hào)定位技術(shù)是使用全球定位系統(tǒng) g p s 定位 3 地圖匹配是把測(cè)量到的或從定位模塊獲取的位置 軌跡 與地圖數(shù)據(jù)庫(kù)所 提供的地圖的位置 路徑 進(jìn)行匹配來(lái)確定車(chē)輛在地圖上位置的一種方法 如果數(shù)據(jù)庫(kù)精確 這種技術(shù)能改進(jìn)定位模塊的精度 對(duì)于市區(qū)來(lái)說(shuō)數(shù)字地 圖的定位應(yīng)該保證在1 5 m 以?xún)?nèi) 4 路徑規(guī)劃是幫助司機(jī)在行使前或運(yùn)行中規(guī)劃路線(xiàn)的過(guò)程 通常采用的技術(shù) 是找到最小代價(jià)旅行路線(xiàn) 旅行代價(jià)可以是時(shí)間 距離等等 5 路徑誘導(dǎo)是指司機(jī)沿著路徑規(guī)劃模塊計(jì)算出的路線(xiàn)行駛的過(guò)程 為了確定 車(chē)輛當(dāng)前的位置和產(chǎn)生實(shí)時(shí)指令 需要借助地圖數(shù)據(jù)庫(kù)和準(zhǔn)確的定位 6 人機(jī)接口允許用戶(hù)與定位和導(dǎo)航計(jì)算機(jī)進(jìn)行人機(jī)交互 將用戶(hù)的要求通過(guò) 人機(jī)接口輸送到計(jì)算機(jī)中 然后再通過(guò)人機(jī)接口將結(jié)果反饋給用戶(hù) 7 無(wú)線(xiàn)通信模塊是通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò) 使得車(chē)輛和它的使用者或者交通管理系統(tǒng) 能夠接受實(shí)時(shí)交通信息和報(bào)告 從而促使車(chē)載系統(tǒng)或整個(gè)公路網(wǎng)絡(luò)工作的 更加安全和有效 圖1 2 車(chē)輛定位導(dǎo)航系統(tǒng)的基本模塊 f i g1 2n a v i g a t i o ns y s t e mm o d e l s 1 2 2 導(dǎo)航軟件的基本功能 一般的導(dǎo)航軟件的功能基本是 1 功能完善的電子地圖顯示瀏覽功能 完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)地圖 2 強(qiáng)大的查詢(xún)功能 使旅游者能查詢(xún)到景點(diǎn) 路線(xiàn) 賓館 學(xué)校等所有地理 位置信息 3 最優(yōu)路徑規(guī)劃功能 可以進(jìn)行道路距離的計(jì)算 規(guī)劃出最優(yōu)路徑 使旅游 者實(shí)現(xiàn)最短路徑和最短時(shí)間的旅游 在導(dǎo)航軟件中 電子地圖是一個(gè)不可缺少的組成部分 電子地圖是隨著電子 制圖系統(tǒng)的出現(xiàn)而發(fā)展的一種新的地圖表現(xiàn)形式 它強(qiáng)調(diào)的是數(shù)據(jù)載體 符號(hào)化 與顯示 5 與傳統(tǒng)地圖集相比 電子地圖具有許多新的特征 1 強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)和圖形的多媒體集成 強(qiáng)調(diào)將圖形的直觀(guān)性和聲音的引導(dǎo)性相結(jié) 合 2 具有查詢(xún)檢索和分析決策的功能 能夠從地圖圖形到屬性數(shù)據(jù)和從屬性數(shù) 據(jù)到地圖圖形的雙向檢索 3 圖形動(dòng)態(tài)變化功能 支持圖形縮放 瀏覽閱讀等基本功能到地圖動(dòng)畫(huà)功能 4 多維動(dòng)畫(huà)圖形模擬 4 易于用戶(hù)理解 操作 路徑規(guī)劃算法是影響導(dǎo)航軟件性能的另一個(gè)重要因素 它要解決的主要問(wèn)題 是在給定的數(shù)字道路地圖中尋找從出發(fā)地到目的地的最優(yōu)路徑 如最短行車(chē)距離 最少旅行時(shí)間 最低交通費(fèi)用等 而距離 時(shí)間 收費(fèi)等信息都可以存在數(shù)字道 路地圖的路段屬性中 6 根據(jù)路網(wǎng)數(shù)據(jù)模型 可以將數(shù)字道路地圖轉(zhuǎn)化為帶權(quán)有向 圖 因此無(wú)論采用何種標(biāo)準(zhǔn) 計(jì)算道路網(wǎng)絡(luò)中兩點(diǎn)之間最優(yōu)路徑問(wèn)題都可以歸納 為求解為帶權(quán)有向圖的最短路徑問(wèn)題 在圖論中有許多比較成熟的最短路徑算法 可供選擇 如經(jīng)典最短路徑算法d i j k s t r a a 幸算法等 算法解得的最優(yōu)路徑解可能 并非理論上的最優(yōu) 而只是比較滿(mǎn)意的次優(yōu)或者較優(yōu)路徑 但如果兩者之間的目 標(biāo)值相差不大 而又能在運(yùn)算速度和存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)方面獲得較大的改進(jìn) 那么該算法 無(wú)疑也是非常合適車(chē)輛導(dǎo)航要求的 目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)存在的路徑規(guī)劃系統(tǒng)基本上可以分為兩大類(lèi) 1 靜態(tài)路徑規(guī)劃系統(tǒng) 以幾何距離 道路質(zhì)量為路阻計(jì)算的最短路徑和靜態(tài)路徑都屬于靜態(tài)型最優(yōu) 路徑 目前車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)動(dòng)態(tài)交通分配研究中多采用該類(lèi)路徑 計(jì)算結(jié)果與真實(shí) 最短路徑存在較大差異 靜態(tài)路徑規(guī)劃系統(tǒng)用于路徑規(guī)劃的路況信息數(shù)據(jù)庫(kù)固定 不變 主要產(chǎn)品有 北京靈圖科技的 天行者之縱橫四海 它具有地圖顯示 縮 放 漫游 g p s 信息采集與濾波 車(chē)輛定位及路段匹配 地名查詢(xún) 名稱(chēng)查詢(xún) 分類(lèi)查詢(xún) 坐標(biāo)查詢(xún) 最優(yōu)路線(xiàn)設(shè)計(jì) 路徑引導(dǎo) 文字引導(dǎo)及語(yǔ)音引導(dǎo) 航跡 記錄與管理等功能 還可以利用m i d 提供的無(wú)線(xiàn)通訊功能 向服務(wù)中心申請(qǐng)興趣 點(diǎn)查詢(xún) 路況信息服務(wù) 最佳路徑導(dǎo)引等服務(wù) 蘇州宇達(dá)電通的 易上路 等 2 1 動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃系統(tǒng) 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)最優(yōu)路徑是真實(shí)的最短路徑 并且若想提高導(dǎo)航信息的準(zhǔn)確度 最 優(yōu)路徑的計(jì)算都應(yīng)以動(dòng)態(tài)行程時(shí)間為依據(jù) 可見(jiàn) 車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)以動(dòng)態(tài)行程時(shí) 間作為計(jì)算最優(yōu)路徑的基礎(chǔ) 并提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)最優(yōu)路徑作為必備服務(wù) 動(dòng)態(tài)路徑 規(guī)劃系統(tǒng)用于導(dǎo)航的路況信息數(shù)據(jù)庫(kù)按照交通流實(shí)時(shí)刷新 這需要交通信息中心 將交通信息 如堵車(chē)情況 交通擁擠情況通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊鏈路傳到系統(tǒng) 系統(tǒng)收到 該信息后 對(duì)原始信息數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行刷新 從而可以選取最優(yōu)路徑 并能動(dòng)態(tài)調(diào)整 選取新的路徑 此類(lèi)產(chǎn)品一般均處于研究階段 市場(chǎng)上還沒(méi)有正式發(fā)售的 1 3電子地圖介紹 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 為了方便地圖的查詢(xún) 制作 更新 復(fù)制和縮放的 需求 由計(jì)算機(jī)支持的電子地圖便應(yīng)運(yùn)而生 電子地圖是以數(shù)字形式表示的 具 有在屏幕上動(dòng)態(tài)顯示 編輯 查詢(xún) 檢索 分析和決策等功z f j 匕l(fā) 的新型地圖產(chǎn)品 7 j 由于科技含量高以及使用便捷 它的使用范圍及發(fā)揮的作用已經(jīng)觸及到國(guó)計(jì)民生 的許多方面 前景十分廣闊 以電子地圖為基礎(chǔ)的智能交通系統(tǒng) 借助實(shí)時(shí)交通 信息 通訊網(wǎng)絡(luò) 定位系統(tǒng)和智能化分析與選線(xiàn)系統(tǒng) 可以緩解道路阻塞和減少 交通事故 提高駕車(chē)者的方便性和舒適性 在i t s 中有很大一部分是和車(chē)輛定位及導(dǎo)航系統(tǒng)相關(guān)的 并且這部分內(nèi)容是 i t s 最重要的一部分 只有通過(guò)在顯示屏幕中加載電子地圖 用戶(hù)才能和定位及導(dǎo) 航系統(tǒng)進(jìn)行交互 才能從定位及導(dǎo)航系統(tǒng)中獲得自己所需要的信息 與此同時(shí) 用戶(hù)只有通過(guò)對(duì)電子地圖的操作 才能對(duì)i t s 系統(tǒng)表達(dá)自己需要達(dá)到的目的 才能 向i t s 系統(tǒng)突出服務(wù)請(qǐng)求 一般把用于i t s 中的電子地圖成為導(dǎo)航電子地圖 在車(chē) 輛通過(guò)g p s 定位的過(guò)程中 電子地圖時(shí)各個(gè)系統(tǒng)的工作平臺(tái) 同時(shí)也是工作對(duì)象 正是通過(guò)電子地圖中量化的各種數(shù)據(jù)與g p s 數(shù)據(jù)間的聯(lián)系 地圖匹配 這樣才能 確定車(chē)輛在實(shí)際空間中的位置 在車(chē)輛的導(dǎo)航系統(tǒng)中 電子地圖也是進(jìn)行最優(yōu)路 徑規(guī)劃的基礎(chǔ)博 導(dǎo)航電子地圖主要用來(lái)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行導(dǎo)航 其主要功能是 1 系統(tǒng)工作在實(shí)時(shí)環(huán)境下 具有實(shí)時(shí)性 2 軟件運(yùn)行速度快 空間處理 和分析操作時(shí)間短 3 能夠顯示當(dāng)前車(chē)輛的位置 4 可以按照用戶(hù)輸入的起點(diǎn) 終點(diǎn)位置迅速計(jì)算最優(yōu)路徑 5 具有適用于導(dǎo)航系統(tǒng)的多種功能 如 漫游 縮放等 6 具有涼或方便的查詢(xún)功能 只有建立合理的電子地圖數(shù)據(jù)引擎 在數(shù)據(jù)引擎的基礎(chǔ)上來(lái)發(fā)出完備的導(dǎo)航 電子地圖 并且對(duì)導(dǎo)航電子地圖進(jìn)行合理的運(yùn)用 i t s 才能在實(shí)際應(yīng)用中起到更大 的作用 1 4本文工作的主要內(nèi)容 本文主要完成的任務(wù)是在v b 的開(kāi)發(fā)環(huán)境下 基于m a p x 控件編寫(xiě)一款導(dǎo)航軟 件 該軟件對(duì)電子地圖的操作包括 放大 縮小 漫游 精確查詢(xún) 地圖圖層控 制 鷹眼 路徑導(dǎo)航等功能 路徑導(dǎo)航的算法采用的是經(jīng)典的d i j k s t r a 算法 同時(shí) 對(duì)其它的典型算法進(jìn)行了介紹和分析 利用m a p i n f op r o f e s s i o n a lv 8 5 手動(dòng)制作一張 電子地圖 該地圖包括 地圖事物節(jié)點(diǎn) 道路網(wǎng) 鐵路 河流等圖層 并且地圖 對(duì)象具有各自的屬性數(shù)據(jù) 6 本文工作的主要目的是實(shí)現(xiàn)圖1 2 中人機(jī)交互 路徑規(guī)劃 電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)這 三個(gè)模塊的功能 也就是說(shuō) 在p c 機(jī)上實(shí)現(xiàn)靜態(tài)路徑優(yōu)化導(dǎo)航的功能 并且對(duì)電 子地圖的制作進(jìn)行研究 這樣在以后通過(guò)移植到嵌入式的車(chē)載設(shè)備中 與g p s g p r s 等通信模塊相結(jié)合 利用地圖匹配和動(dòng)態(tài)最優(yōu)路徑規(guī)劃算法等技術(shù) 可以完 成實(shí)時(shí)的車(chē)輛導(dǎo)航的功能 電子地圖導(dǎo)航系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想為 根據(jù)上面描述的系統(tǒng)應(yīng)具備的主要功 能 將電子地圖導(dǎo)航系統(tǒng)劃分為地圖功能操作模塊 地圖信息查詢(xún)模塊 最優(yōu)路 徑規(guī)劃模塊三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的模塊 每個(gè)模塊完成相應(yīng)的功能 如圖1 3 所示 圖1 3 電子地圖導(dǎo)航系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) f i gl 一3d i g i t a lm a pn a v i g a t i o ns y s t e mf r a m e w o r k 1 5 本文的組織結(jié)構(gòu)和安排 本文第二章主要是介紹了電子地圖的特點(diǎn) 講述 m a p l n f o 格式電子地圖的數(shù) 據(jù)組織結(jié)構(gòu)和電子地圖的繪制過(guò)程 同時(shí)也介紹t m a p x 控件的功能以及它的使用 方法 本文第三章針對(duì)最短路徑規(guī)劃算法進(jìn)行了研究和分析 對(duì)電子地圖中的節(jié)點(diǎn) 一路段數(shù)據(jù)模型進(jìn)行了相關(guān)的介紹 本文第四章主要是對(duì)軟件的實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的講解 包括軟件的地圖瀏 覽功能 電子地圖的圖層控制功能 圖元事務(wù)的查詢(xún)功能 路徑規(guī)劃功能 本文第五章是本課題所做工作的總結(jié)以及將來(lái)可能進(jìn)行的工作的描述 7 2 電子地圖的設(shè)計(jì)與制作 電子地圖是目前較為普遍的稱(chēng)呼 它又稱(chēng)為 屏幕地圖 無(wú)紙地圖 等 它是一種新型的地形信息產(chǎn)品 本文認(rèn)為它可以呈現(xiàn)為二維矢量圖形 也可以是 柵格圖形 或者是用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)生成的多維地圖 2 1地理信息系統(tǒng)概述 現(xiàn)實(shí)生活的應(yīng)用中 與電子地圖聯(lián)系最密切的就是地理信息系統(tǒng) g i s 地理 信息系統(tǒng)就是一種利用計(jì)算機(jī)對(duì)有關(guān)地理 空間位置的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ) 處理 查詢(xún)和顯示的計(jì)算機(jī)支持系統(tǒng) 9 g i s 的發(fā)展始于6 0 年代 是計(jì)算機(jī)同步發(fā)展的結(jié) 果 今天的地理信息系統(tǒng)集成了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形輔助設(shè)計(jì)軟件 在圖象處理上比上述兩類(lèi)軟件更加全面 即地理信息系統(tǒng)所處理的事物對(duì)象具有 空問(wèn)地理特征 也具有統(tǒng)計(jì)信息特征 可以說(shuō) 地理信息系統(tǒng)將空間信息數(shù)字化 并使這些信息可視化 通過(guò)功能強(qiáng)大的軟件 使空間分析直觀(guān)簡(jiǎn)明 數(shù)據(jù)管理便 捷高效 地理信息系統(tǒng)的核心是空間數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng) 它由空問(wèn)數(shù)據(jù)處理和空間數(shù)據(jù) 分析構(gòu)成 空間數(shù)據(jù)的主要來(lái)源有專(zhuān)題地圖 等水位線(xiàn) 地形地質(zhì)圖等 遙感 圖像數(shù)據(jù) 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)等 地理信息系統(tǒng)具有以下七大功能 1 數(shù)據(jù)的提取 轉(zhuǎn)換和編輯 2 數(shù)據(jù)的集成 3 數(shù)據(jù)重構(gòu)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 4 空間數(shù)據(jù)的查詢(xún)和檢索 5 空間操作和分析 6 空間顯示和成果輸出以及空間數(shù)據(jù)的更新 7 空間數(shù)據(jù)的更新 g i s 采用的基本技術(shù)可以歸納為地圖分層 矢量抽象 空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的 劃分等三個(gè)方面 其中 空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)劃分技術(shù)使軟件開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)放在對(duì) 空間信息的管理上 借用已很成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)來(lái)管理傳統(tǒng)的屬性數(shù)據(jù) 實(shí)現(xiàn)多 種信息的綜合 l o 近年來(lái)地理信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展迅速 主要?jiǎng)恿ψ銇?lái)自日益廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域的 對(duì)地理信息系統(tǒng)不斷提高的要求 另一方面 計(jì)算機(jī)科學(xué)的飛速發(fā)展為地理信息 系統(tǒng)提供了先進(jìn)的工具和手段 許多計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新技術(shù) 如面向?qū)ο蠹夹g(shù) 三 維技術(shù) 圖像處理技術(shù)和人工智能技術(shù)都可以直接應(yīng)用到地理信息系統(tǒng)中 總而 言之 由于g i s 在人民生活和國(guó)防軍事中的特殊作用 它將保持高速的發(fā)展勢(shì)頭 成為高科技領(lǐng)域的核心技術(shù) 對(duì)于電子地圖與g i s 的關(guān)系 本文認(rèn)為 電子地圖足g i s 的一種類(lèi)型 它面 向普通用戶(hù)的日常應(yīng)用需求 g i s 與電子地圖的首要區(qū)別是 g i s 比電子地圖更強(qiáng) 調(diào)地圖空間數(shù)據(jù)的完整性 強(qiáng)調(diào)其獨(dú)立的地理意義 強(qiáng)調(diào)其空問(wèn)與其屬性的聯(lián)系 地圖表達(dá)是電子地圖應(yīng)用的目的 正因?yàn)殡娮拥貓D與地理信息系統(tǒng)有著如此密不 可分的關(guān)系 本文后面電子地圖的制作所采用的輔助軟件是m a p l n f op r o f e s s i o n a l v e r s i o n8 5 制作的電子地圖具有利息信息系統(tǒng)的相關(guān)功能 2 2電子地圖的分類(lèi)和特點(diǎn) 地圖數(shù)據(jù)庫(kù)所存儲(chǔ)和處理的信息分成兩大類(lèi)別 電子地圖的空間數(shù)據(jù)庫(kù)的存 儲(chǔ)有兩種方式 一種是柵格空間數(shù)據(jù)模型 另一種足矢量空間數(shù)據(jù)模型 不同的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)決定了電子地圖的生成方式和讀取方式 按照空間數(shù)據(jù)的存 儲(chǔ)結(jié)構(gòu)分 電子地圖分為兩種 一種是位圖形式 另一種是矢量形式 以位圖文件的方式存儲(chǔ)的電子地圖稱(chēng)為位圖電子地圖 它是通過(guò)對(duì)地圖冊(cè)進(jìn) 行掃描后直接生成的 不僅與地圖冊(cè)的圖形有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系 而且可以保留原 地圖冊(cè)上的豐富色彩 這種電子地圖讀取 顯示程序簡(jiǎn)單 縮放自如 但是存儲(chǔ) 空間需求很大 另外讀取顯示時(shí)間比較長(zhǎng) 這種電子地圖的缺點(diǎn)在于缺乏良好的 地圖修正和刪補(bǔ)功能 它只能保證與地圖冊(cè)的對(duì)應(yīng)精度 卻不具有與地圖上的標(biāo) 準(zhǔn)經(jīng)緯度點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 這樣會(huì)造成通過(guò)局部位圖文件替換需要修正的部位來(lái)完 成 但這樣容易造成電子地圖拼接上的誤差 而且工作量也隨之增大 矢量電子地圖的生成一般是通過(guò)數(shù)字化儀器將地圖冊(cè)上有用的信息以點(diǎn)和線(xiàn) 的方式輸入到計(jì)算機(jī) 同時(shí)加入經(jīng)緯度點(diǎn)的標(biāo)記 目前有很多矢量電子地圖生成 工具包來(lái)更好的完成矢量電子地圖的生成工作 矢量電子地圖的數(shù)據(jù)主要是相對(duì) 于某點(diǎn)的偏移量數(shù)據(jù) 因此 他的數(shù)據(jù)占用空間小 并且與地圖冊(cè)上的點(diǎn)有經(jīng)緯 度的對(duì)應(yīng)關(guān)系 易于修正和刪補(bǔ) 同時(shí)能在地圖上準(zhǔn)確的顯示圖標(biāo) 2 2 1 電子地圖的兩種典型拓?fù)淠Ｐ?拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是g i s 網(wǎng)絡(luò)分析所必需的 它描述了空間目標(biāo)點(diǎn) 線(xiàn) 面之問(wèn)的 關(guān)聯(lián) 鄰接和包含關(guān)系 當(dāng)前主流的g i s 平臺(tái)有美國(guó)e s r i 公司的a r c l n f o 和m i s 公司 9 的m a p i n f o a r c l n f o 是大型g i s 平臺(tái) 以網(wǎng)絡(luò)分析能力等見(jiàn)長(zhǎng) m a p l n f o 是桌面型 g i s 平臺(tái) 它的優(yōu)點(diǎn)是圖形化能力強(qiáng) 專(zhuān)題地圖制作多樣化 空間查詢(xún)方便等 a r c l n f o 并h m a p l n f o 分別通過(guò)p o l y v r t 模型和 空間實(shí)體 空間索引 模型來(lái)定義空 間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系 2 1 p o l y v r t 模型 p o l y v r t 模型由美國(guó)計(jì)算機(jī)圖形與空間分析實(shí)驗(yàn)室 l a b o r a t o r yf o rc o m p u t e r g r a p h i c sa n ds p a t i a la n a l y s i s 研制 實(shí)現(xiàn)這類(lèi)空問(wèn)數(shù)據(jù)模型的系統(tǒng)主要是以a r c l n f o 為代表的一些大型g i s 平臺(tái) p o l y v r t 足一種以弧段 a r c 為基礎(chǔ)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 弧段由任意多個(gè)點(diǎn)組 成 在兩端有節(jié)點(diǎn) 并伴有共享該段的左右兩多邊形的編碼 多邊形是由環(huán)繞其 邊界的弧段記錄組成的 這種結(jié)構(gòu)不僅存儲(chǔ)了空間對(duì)象的集合信息 而且還存儲(chǔ) 了空間對(duì)象之間的拓?fù)潢P(guān)系 1 3 14 1 這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是 除節(jié)點(diǎn)外 每個(gè)空間對(duì)象都是由更基本的對(duì)象組成 只 有節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)是被實(shí)際存儲(chǔ)的 其它復(fù)雜對(duì)象的坐標(biāo)信息實(shí)際上是邏輯構(gòu)成的 任一復(fù)雜對(duì)象能分解為一組節(jié)點(diǎn)及其拓?fù)潢P(guān)系的定義 拓?fù)潢P(guān)系顯式地存儲(chǔ)在特 征表中 1 5 j 2 空間實(shí)體 空間索引 模型 2 0 世紀(jì)8 0 年代中后期出現(xiàn)的商用地理信息系統(tǒng) 尤其是桌面型g i s 平臺(tái)大多采 用這種方式 其中以m 印i n f o 為代表l l 引 空間實(shí)體 空間索引 模型的基礎(chǔ)是空問(wèn)實(shí)體 空間實(shí)體是地理實(shí)體的抽象 主要包括點(diǎn) 線(xiàn) 面三種基本類(lèi)型 每個(gè)空間實(shí)體對(duì)象都是自包含的 也就是說(shuō) 每個(gè)對(duì)象都維護(hù)著自己的所有屬性 任一個(gè)空間實(shí)體 都是一個(gè)或多個(gè)部分組成 的 部分是由 點(diǎn)集 組成的 點(diǎn)集 是若干節(jié)點(diǎn)的集合 這樣 在一個(gè)實(shí)體對(duì) 象內(nèi)部 記錄了其全部空問(wèn)信息 一個(gè)圖層由多個(gè)空間實(shí)體組成 而每個(gè)空間實(shí) 體都是自包含的 因此沒(méi)有必要像p o l y v r t 模型那樣通過(guò)特征表來(lái)建立對(duì)象到節(jié) 點(diǎn)的引用關(guān)系 而是采用了空間索引 1 7 在m a p l n f o 中空間索引的建立采用了r t r e e 技術(shù) 將各個(gè)空間實(shí)體的最小外接矩形 m b r 存儲(chǔ)在索引中 并按從小到大的范圍 進(jìn)行索引搜索 1 8 空間索引實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了一種動(dòng)態(tài)的拓?fù)潢P(guān)系 只有在需要時(shí) 系統(tǒng)才根據(jù)空 間索引建立并使用實(shí)體間的拓?fù)潢P(guān)系 可以說(shuō)是一種隱式的拓?fù)潢P(guān)系 2 2 2 兩種拓?fù)淠Ｐ偷谋容^ p o l y v r t 模型中 復(fù)雜空間對(duì)象是由節(jié)點(diǎn)的引用構(gòu)成的 其優(yōu)點(diǎn)是多個(gè)不同 l o 的對(duì)象可以共用相同的節(jié)點(diǎn) 從而節(jié)省了存儲(chǔ)空間 由此而產(chǎn)生的問(wèn)題是其結(jié)構(gòu) 更加復(fù)雜 數(shù)據(jù)的編輯和維護(hù)比較困難 在空間實(shí)體模型中 復(fù)雜空間對(duì)象的節(jié)點(diǎn)是存儲(chǔ)在實(shí)體對(duì)象內(nèi)部的 因此會(huì) 造成公共節(jié)點(diǎn)的重復(fù)存儲(chǔ) 但是 更加結(jié)構(gòu)化的實(shí)體模型使得對(duì)某個(gè)對(duì)象的更改 不會(huì)影響到其它對(duì)象的定義 從而大大增強(qiáng)了空間數(shù)據(jù)的可維護(hù)性 2 3 m a p l n f o 系列的電子地圖 2 3 1 m a p l n f op r o f e s s i o n a l 軟件的介紹 m a p i n f o 公司于1 9 8 6 年成立于美國(guó)的特洛伊市 該公司一直致力于提供先進(jìn)的 數(shù)據(jù)可視化 信息地圖化技術(shù) 其軟件代表市桌面地圖信息系統(tǒng)軟件m a p i n f 0 1 9 1 m a p i n f op r o f e s s i o n a l 軟件是m a p l n f o 公司主要的軟件產(chǎn)品 軟件如圖2 1 所示 圖2 1m a p l n f op r o f e s s i o n a l 軟件界 葡 f i g2 1m a p l n f op r o f e s s i o n a ls o f t w a r e m a p l n f op r o f e s s i o n a l 軟件不僅實(shí)現(xiàn)了電子地圖的顯示 管理 建立和修改功能 更重要的是實(shí)現(xiàn)了在電子地圖上的地圖對(duì)象與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄的自動(dòng)聯(lián)接 通過(guò)m a p i n f o 可實(shí)現(xiàn)地圖與數(shù)據(jù)庫(kù)的雙向查詢(xún) 并能使地圖上的對(duì)象 如建筑物 道路等 與數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)數(shù)據(jù)聯(lián)接 以數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)來(lái)動(dòng)態(tài)改變地圖對(duì)象的可 視屬性 自動(dòng)生成生動(dòng)易用的專(zhuān)題地圖 線(xiàn)路流量負(fù)載圖 各分支機(jī)構(gòu)營(yíng)業(yè)收入圖 機(jī)線(xiàn)設(shè)備利用率統(tǒng)計(jì)圖等 以供管理 分析 決策 對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)結(jié)果 可以 直接反映在地圖上 也可直接在地圖上選擇對(duì)象 以查詢(xún)相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)信息 可為 數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)結(jié)果自動(dòng)地建立一張結(jié)果地圖或?yàn)榈貓D上的選擇結(jié)果自動(dòng)建立數(shù)據(jù) 表 這就為系統(tǒng)的管理 使用提供了極大的方便 尤其適合管理人員進(jìn)行宏觀(guān)查 詢(xún) 綜合分析 2 3 2 m a p l n f o 電子地圖的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu) g i s 中的矢量電子地圖是按圖層組織的 即將一幅地圖分成多個(gè)層層疊加的透 明層 這些透明層就稱(chēng)為圖層 每個(gè)圖層存放一類(lèi)專(zhuān)題或一類(lèi)信息 它由點(diǎn) 線(xiàn) 面等空間對(duì)象的集合組成 使用m a p x 需要包含來(lái)1 芻m a p l n f o 的記錄和地圖的文件 m a p x 將其所有基礎(chǔ)信 息以m a p l n f o 表的形式組織起來(lái) 每一表都是一組m a p i n f o 文件 用來(lái)在地圖中建 立一個(gè)圖層 所有m a p l n f o 表都將具有以下文件 1 t a b 文件 該文件描述m a p l n f o 表的結(jié)構(gòu) 它是描述包含數(shù)據(jù)的文件的格式 的小文本文件 屬性數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)文件定義了地圖屬性數(shù)據(jù)的表結(jié)構(gòu) 包括 字段 f i e l d s 數(shù) 字段名稱(chēng) 字段類(lèi)型和字段寬度 索引字段和相應(yīng)圖層的 一些關(guān)鍵空間信息描述 t a b 文件實(shí)際上是一個(gè)a s c i i 文件 2 d a t m d b a i d 或 d b 0 文件 這些文件包含表格數(shù)據(jù) 屬性數(shù)據(jù)文件中 存放完整的地圖屬性數(shù)據(jù) 在文件頭之后 為表結(jié)構(gòu)描述 其后首尾相接 地緊跟著各條具體的屬性數(shù)據(jù)記錄 3 m a p 文件 該文件描述圖形對(duì)象 空間數(shù)據(jù)文件具體包含了各地圖對(duì)象的 空問(wèn)數(shù)據(jù) 空間數(shù)據(jù)包括空間對(duì)象的幾何類(lèi)型 坐標(biāo)信息和顏色信息等 另外還描述了與該空間對(duì)象對(duì)應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)記錄在屬性數(shù)據(jù)文件 d a t 中 的記錄號(hào) 這樣當(dāng)用戶(hù)從地圖上查詢(xún)某一地圖對(duì)象時(shí) 就能夠方便地查到 之相關(guān)的屬性信息 4 i d 文件 該文件是將數(shù)據(jù)與對(duì)象相鏈接的交叉引用文件 交叉索引文件記 錄了地圖中每一個(gè)空間對(duì)象在空間數(shù)據(jù)文件 m a p d 的位置指針 每四個(gè) 字節(jié)構(gòu)成一個(gè)指針 指針排列的順序與屬性數(shù)據(jù)文件 d a t r 9 屬性數(shù)據(jù)記錄 存放的順序一致 交叉索引文件實(shí)際上是 個(gè)空問(wèn)對(duì)象的定位表 5 i n d 文件 它是索引文件 通過(guò)該索引文件 您可以使用f i n d 對(duì)象搜索地圖 對(duì)象 索引文件并不是必須的 只有當(dāng)用戶(hù)規(guī)定了數(shù)據(jù)庫(kù)的索引字段后 m a p l n f o 系統(tǒng)才會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生索引文件 索引文件中對(duì)應(yīng)于每個(gè)索引字段都 有一個(gè)索引表 在每個(gè)索引表中 先給出總的數(shù)據(jù)庫(kù)記錄數(shù)目 然后按照 e 塞交道厶堂亟 堂位論塞電 絲幽的邀鹽當(dāng)壹4 往 索引順序給出每條屬性數(shù)據(jù)記錄在對(duì)應(yīng)的索引字段處的具體屬性數(shù)據(jù)和 浚記錄在屬性數(shù)據(jù)文件 d a t 及交叉索引文件 i d o 的記錄號(hào) 2 3 3 m a p l n f o 電子地圖的繪制 電子地圖的傳統(tǒng)制作方法是使用專(zhuān)業(yè)電子地圖制作軟件 本文中使用m a p l n f o 軟件 以 表 記錄 的形式保存地圖圖元對(duì)象的屬性數(shù)據(jù) 然后在應(yīng)用程序 中調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)的地圖圖形數(shù)據(jù)記錄 動(dòng)態(tài)繪制生成放大 縮小的圖形和相關(guān)信息 數(shù)據(jù) 實(shí)現(xiàn)了電子地圖的基本功能 如漫游 放大以及縮小等功能 充分利用g s i 工具軟件對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的管理 分析功能 大大提高應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率 而且 可靠性較高 電子地圖不同于普通的紙質(zhì)地圖的一個(gè)主要方面是 紙質(zhì)地圖是將地理的所 有要素都繪制在一張紙上 而地理信息系統(tǒng)按照?qǐng)D層來(lái)組織地圖 這就是說(shuō) 將 一幅計(jì)算機(jī)圖層加工成多個(gè)層疊加的透明層 每個(gè)圖層包含了地圖中的不同類(lèi)型 的要素1 2 如圖2 2 所示 圖2 2 圖層不慈幽 f i g2 2l a y e r so fd i g i t a lm a p 我們可以將這些圖層視為透明的部分 每個(gè)圖層包含地圖的不同組成部分 這些圖層依次堆疊在一起 用戶(hù)即可看到地圖的全貌 地圖對(duì)象足圖層的基本元素 大致可以分為以下四種 2 i j 1 點(diǎn)對(duì)象 點(diǎn)是由平面位置決定的一個(gè)空間地理實(shí)體 由一對(duì)平面坐標(biāo)表示 例如車(chē)站 超市 醫(yī)院等 也可以用來(lái)表示地理線(xiàn)的起點(diǎn) 終點(diǎn)和交點(diǎn) 點(diǎn)對(duì)象的建立可由符號(hào)工具在相應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)標(biāo)出 也可以由可地圖化的 m a p l n f o 表中的地理坐標(biāo)用 表 創(chuàng)建點(diǎn) 自動(dòng)繪出 2 線(xiàn)塒象 線(xiàn)是具有相同屬性點(diǎn)的軌跡 在圖層中由坐標(biāo)集合的數(shù)據(jù)鏈表示 具有一定的走向和長(zhǎng)度 表示線(xiàn)狀地物或點(diǎn)之間的地理聯(lián)系 建立線(xiàn)對(duì)象 的方法是 以配準(zhǔn)過(guò)的柵格圖像為基圖 利用數(shù)字化儀和人工手動(dòng)鼠標(biāo)跟 蹤 選擇相應(yīng)的線(xiàn)型和顏色 便可描繪 3 1 區(qū)域?qū)ο?區(qū)域?qū)ο笫蔷哂邢嗤瑢傩渣c(diǎn)的軌跡 具有確定的范圍和狀態(tài) 表示空間連續(xù)分布的地理景觀(guān)或作用范圍 創(chuàng)建區(qū)域?qū)ο笥脜^(qū)域?qū)ο蠊?具 由數(shù)字化儀和人工手動(dòng)鼠標(biāo)跟蹤的方法繪制 4 文本對(duì)象 文本對(duì)象用來(lái)描述地圖的有關(guān)信息 或者以文本格式描述其他 對(duì)象的屬性 圖層的基本元素的分類(lèi)如圖2 3 所示 圖2 3 地圖對(duì)象的分類(lèi) f i g2 3m a pf e a t u r es o r t 一般m a p l n f o 格式電子地圖的繪制分為二個(gè)關(guān)鍵步驟 1 從數(shù)據(jù)表或者拓?fù)潢P(guān)系圖創(chuàng)建m a p l n f o t a b 文件 2 進(jìn)行地理編碼或?yàn)橄鄳?yīng)數(shù)據(jù)創(chuàng)建點(diǎn) 下面將會(huì)對(duì)這兩個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)的研究 本文所使用的軟件是m a p l n f o p r o f e s s i o n a lv e r s i o n8 5 版本 1 創(chuàng)建t a b 文件 在m a p l n f o 格式的電子地圖中的任何一個(gè)圖層中的每一個(gè)元素都可能和其他 的元素產(chǎn)生關(guān)系 而且它本身也根據(jù)地圖的要求具有一些屬性和數(shù)據(jù) 這些屬性 和數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在t a b 文件中 因此在m a p l n f o 格式的電子地圖中使用數(shù)據(jù)的第一步是 1 4 塞窒適厶堂亟 堂位途塞坐 至地幽的遮i 土當(dāng)生i 縫 從數(shù)據(jù)表創(chuàng)建t a b 文件 這一過(guò)程取用你所創(chuàng)建的數(shù)據(jù) 電子表格或數(shù)掘庫(kù) 并將信息 提取到一個(gè)m a p i n f o 軟件可以使用的t a b 文件 在上述處理過(guò)程中 數(shù)據(jù)仍然保持 不變 m a p i n f op r o f e s s i o n a l 使用的處理過(guò)程取決于數(shù)據(jù)格式類(lèi)型 你可以使用下 面這些格式的數(shù)據(jù)文件通 過(guò)m a p i n f op r o f e s s i o n a l 軟件來(lái)轉(zhuǎn)換成需要的t a b 文件 1 m i c r o s o f te x c e l x l s 2 m i c r o s o f ta c c e s s m d b 3 d b a s ef d b f 4 a s c i i t x t 5 r d b m s o r a c l e i n f o r m i x s q l s e r r e r 6 x m l w e b 地圖服務(wù) 本文選擇的是將m i c r o s o f te x c e l 格式的數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)化為t a b 格式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文 件 如圖2 4 薹穗 耀ni i h 弱躲黝e 擒豳翰嬲黼 目醪嘲一 一一 凝黼 黼 一 一 豳豳 i a d n u m if l o a d n a m e f n 0 d et n 0 d e l e n g