《電力線路勘查記錄儀設(shè)計》21000字（論文）

-前言1.1本設(shè)計的目的與意義由于我國的當(dāng)今面臨我國經(jīng)濟發(fā)展速度日漸增長，各行業(yè)發(fā)展規(guī)模迅速提升，進而導(dǎo)致各行業(yè)對于電力資源的需求日漸升高，為保證應(yīng)用于各行業(yè)擴大規(guī)模所需的電力資源充沛供應(yīng)，電力工程規(guī)模的擴建迫在眉睫，電力工程的建設(shè)前期必不可少的一項任務(wù)便是針對于擬定施工地點進行前期的電力線路勘察。電力線路勘察設(shè)計是電力工程實際過程重最必要的前置工作，因其應(yīng)用技術(shù)較多，實際工作環(huán)境較為復(fù)雜，在實際作業(yè)過程中仍經(jīng)常錯誤百出，部分工藝設(shè)計仍較為落后，傳統(tǒng)電力線路勘查設(shè)計需要考慮測量學(xué)、地理學(xué)、工程學(xué)等專業(yè)復(fù)合應(yīng)用，對于實際電力線路優(yōu)化設(shè)計、成本降低、效率提升具有重大意義，考慮到線路勘察收集的信息數(shù)據(jù)對于后期工程的參考和基準(zhǔn)作用，應(yīng)保證電力線路勘察技術(shù)與時俱進，不斷應(yīng)用新技術(shù)進行性技術(shù)革命，推行電力工程建設(shè)的質(zhì)量穩(wěn)步提升，為實現(xiàn)此目標(biāo)應(yīng)對于當(dāng)前技術(shù)不斷更新，應(yīng)用新技術(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，同時吸取相關(guān)行業(yè)國內(nèi)外優(yōu)秀經(jīng)驗，對于工藝進行不斷更新。因此本次設(shè)計擬設(shè)計一款基于全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、無線通信技術(shù)（GPRS）等技術(shù)理論的便攜式電力線路勘察記錄儀并通過GIS數(shù)據(jù)庫對于軌跡進行回放，通過技術(shù)革新以此提高實際電力線路勘察過程中勘察軌跡的精確度，進而選出經(jīng)濟合理、施工方便、運行安全的路徑方案，有效提升了工作效率，為后期工程提供保障。1.2國內(nèi)外發(fā)展概況1.2.1國外發(fā)展概況GIS技術(shù)應(yīng)用于電力線路勘察領(lǐng)域的設(shè)計和研究最早應(yīng)用于國外，發(fā)達國家較早應(yīng)用新技術(shù)通過培養(yǎng)教育出大量相關(guān)領(lǐng)域人才，此外其擁有較好的經(jīng)濟基礎(chǔ)支持其建立完善的體系因而得到來自不同方面的充足數(shù)據(jù)，經(jīng)歷不斷改善應(yīng)用及實際操作過程中的不斷革新，使GIS技術(shù)、GPS技術(shù)在電力線路勘察領(lǐng)域的應(yīng)用范圍以及其相關(guān)理論研究深度不斷增加。因此，在GIS數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)庫建立，新技術(shù)應(yīng)用層面，其理論研究更深入，技術(shù)的研發(fā)投入更大成果更豐富，有更多相關(guān)領(lǐng)域的經(jīng)驗可以參考。美國地質(zhì)勘探局（UnitedStatesGeologicalSurvey，簡稱USGS）早在19世紀(jì)八十年代就完成了七十幾個信息采集、儲存系統(tǒng)的建立，利用信息系統(tǒng)輔助進行地理和水資源的管理，后來有成為電力工程勘察領(lǐng)域的重要工具。正是由于技術(shù)應(yīng)用的前置性，以及相應(yīng)的信息系統(tǒng)的完備，在電力線路勘察信息儲存管理方面，美國走在了其他國家的前列，在信息智能化回放方面更是開創(chuàng)了先河。1987年美國的科學(xué)家WentworthCarthM和EllenStephenel等，最先嘗試?yán)玫乩硇畔⑾到y(tǒng)對于實際工程勘察所得到的各種位置信息和數(shù)據(jù)進行分析和處理回放，PeterDouglass在1991年也開始應(yīng)用地理信息系統(tǒng)對電力工程勘察所取得的信息數(shù)據(jù)進行儲存，在回放后進行了綜合分析，對于工程勘察的質(zhì)量保證具有重大意義。Benoit和DeAlba分別于1991年和1994年以國家科學(xué)基金會創(chuàng)始人(NationalSeienceFoundation，簡稱NSF)的身份提出建議，基于此，NSF與聯(lián)邦高速公路管理處(FederalHighwayAdministration)合作嘗試建立了信息系統(tǒng)，取名為巖土工程試驗信息系統(tǒng)，這是一個基于實際勘察所獲得的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，綜合性管理在美國所有巖土工程有關(guān)實驗現(xiàn)場勘察所取得的數(shù)據(jù)進行處理和管理，從而為工程勘察管理及評價提供依據(jù)。1994年印度BCJoshi和RPGupta利用地理信息系統(tǒng)的存儲、更新、空間疊加分析、網(wǎng)格化及面積量算功能，系統(tǒng)最先在喜馬拉雅山麓進行實際應(yīng)用，對于RamgangaCatchment地區(qū)，針對其復(fù)雜的地理環(huán)境，數(shù)據(jù)分析后，考慮到滑坡地質(zhì)災(zāi)害性，進行了災(zāi)害性分區(qū)。同樣是在1991年，來自哥倫比亞IGA和荷蘭的兩位科學(xué)家，AlzateBonillaJBITC以及VanWesternCJ在對于山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的影響研究過程中，利用GPS技術(shù)獲取定位、GIS建立相應(yīng)的空間信息數(shù)據(jù)庫以及應(yīng)用新的數(shù)字高程模型(DEM)，開發(fā)出了基于實際情況，應(yīng)用于探究斜坡穩(wěn)定性的分析模型，并設(shè)計了山區(qū)落石滾落速率的新式計算模型來節(jié)省時間成本。2001年來自加拿大地質(zhì)學(xué)家的TrevoJDavis，率先應(yīng)用地理信息系統(tǒng)研究方面所取得的最新成果即模糊分類和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可在數(shù)據(jù)庫中展示斜坡的形態(tài)，進而優(yōu)質(zhì)管理和分析數(shù)據(jù)，為后續(xù)的實際工程進展打下基礎(chǔ)。日本嘗試建立信息系統(tǒng)并最先在大阪地區(qū)建立了大阪灣地層數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)，系統(tǒng)歷時十年建成，鉆孔數(shù)據(jù)達3萬多個?！禛eotechnicalEngineering》等知名期刊都記錄許多采用地理信息系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于工程勘察領(lǐng)域的專業(yè)模型計算分析和相關(guān)數(shù)據(jù)管理的科研應(yīng)用成果。由此可見，發(fā)達國家對于GIS技術(shù)的應(yīng)用早已脫離數(shù)據(jù)處理、和圖形分析層面，在應(yīng)用于地理數(shù)據(jù)分析的同時，DEM、DTM的使用以及GIS與有關(guān)專業(yè)擴展模型（如統(tǒng)計模型、力學(xué)模型等）的結(jié)合也步入人們的視野。伴隨著GIS技術(shù)研發(fā)的不斷進步以及相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛性不斷進步，其具有廣泛的前景。1.2.2國內(nèi)發(fā)展概況 自從我國經(jīng)濟步入快速發(fā)展，我國在電力勘察相關(guān)領(lǐng)域的研究不斷加深，取得了較多的研究成果，但由于電力線路勘察項目設(shè)計總體起步較遲，各方面技術(shù)以及相關(guān)行業(yè)體系和規(guī)范與發(fā)達國家之間仍存在很大的差距，各方面技術(shù)及數(shù)據(jù)采集來源等方面仍有較多的缺陷。同時，實際電力線路工程受實際環(huán)境各方面因素影響較多，對于電力線路勘察環(huán)節(jié)重視程度較低，導(dǎo)致在我國其發(fā)展歷程仍較為漫長。電力線路勘察設(shè)計是電力工程建設(shè)的前置步驟，通常電力工程建設(shè)出現(xiàn)問題便是因為沒能提高對于勘察信息的重視，使其實際工程建設(shè)質(zhì)量和效率難以得到保證，對于電力工程建設(shè)造成了嚴(yán)重影響，目前的電力線路勘察設(shè)計仍存在以下問題。目前電力線路勘察設(shè)計總體質(zhì)量較低，通常電力工程項目進入前期探索的階段，常規(guī)的方式電力企業(yè)都會將其委托于相關(guān)的設(shè)計團隊進行建設(shè)，但因為整個勘察系統(tǒng)目前正處于建設(shè)期，各方面檢查制度和監(jiān)督體系目前尚未完備，仍有大量電力設(shè)計單位在未取得相應(yīng)資質(zhì)的情況下進行設(shè)計。更有甚者，為了獲到相應(yīng)企業(yè)的關(guān)注度，在實際競標(biāo)報價環(huán)節(jié)壓縮成本惡意競爭，因而為謀取更多的經(jīng)濟利益，在實際電力線路勘察設(shè)計過程中對工作的許多必要的工作環(huán)節(jié)草草了事，為減少實際工作量，節(jié)約工作時間，工作開展十分不充分，因而造成電力線路勘察所得到的數(shù)據(jù)實際性意義較小，又沒有進行好的數(shù)據(jù)處理、管理和分析，導(dǎo)致勘察工作有較多問題進而影響到后期電力工程建設(shè)。目前我國針對電力工程的前期地質(zhì)勘察與電力線路勘察設(shè)計的工作周期相對短暫。而實際的電力線路勘察工作卻是十分復(fù)雜且耗費時間的工作，需要相關(guān)行業(yè)的專業(yè)工作人員大量的前期準(zhǔn)備后經(jīng)歷長時間復(fù)雜勞動才能完成。不斷需要對于擬定的工作地點和施工線路多次進行實地勘察，對于其實際情況進行大量分析和研究，才能得到有時效性的可靠數(shù)據(jù)才能真是的應(yīng)用于勘察工作，才能為后續(xù)的電力工程建設(shè)提供可靠的信息。但是實際過程中為縮短工作周期，電力企業(yè)往往未能為電力勘察和前期設(shè)計預(yù)留足夠的時間，這就使得兩者之間存在矛盾，沒有準(zhǔn)確的勘察信息設(shè)計工作便難以好的開展，相應(yīng)工作時間便顯得倉促，在規(guī)定時間內(nèi)，勘察的質(zhì)量未必能夠得到保證。同時，因為我國目前將整體的電力線路勘察設(shè)計工程交由電力企業(yè)和設(shè)計部門分別進行,這便導(dǎo)致兩個部門之間缺乏統(tǒng)一的管理，更是缺少系統(tǒng)的作業(yè)體系,沒能建立合理的數(shù)據(jù)統(tǒng)計信息系統(tǒng)使勘察人員所得到的數(shù)據(jù)能夠得到好的利用,設(shè)計部門的工作人員也不能針對信息做出好的電力工程設(shè)計決策。因此可以得出結(jié)論,導(dǎo)致勘察與分析、決策分離以致實際工作質(zhì)量難以得到保證的主要原因之一是缺乏信息管理的綜合系統(tǒng)，現(xiàn)有的信息管理和利用系統(tǒng)也存在許多問題難以滿足需求主要表現(xiàn)在：(1)信息管理方式較為原始，電力線路勘察所獲得的勘察信息來源廣泛,變電站、發(fā)電廠建設(shè)等大型電力工程開始之前均需進行針對實際環(huán)境的工程勘察，論證工程的初步可行性，還要進行從理論研究到施工路線圖繪制等多個作業(yè)階段,每個階段進行過程中可以獲取大量的各種形式的地質(zhì)、測量等方面的信息,但現(xiàn)有的勘察信息管理方式多數(shù)只能將勘察信息進行分類后，按照不同項目和勘察工作進行階段進行保存，其所采用的數(shù)據(jù)庫形式目前仍較為原始，難以滿足需求。(2)勘察信息合理利用效率較低，基于其原始的信息管理和儲存方式,在工程建設(shè)前期需要對信息進行分析和利用之時會面臨許多問題,要先尋找存有所需信息的數(shù)據(jù)庫和電子文檔,才能獲得需要進行分析的相關(guān)勘察信息。勘察信息和勘察位置之間也不能形成一一對應(yīng),在需要實際應(yīng)用某條線路的勘察信息時,需要在多次勘察所獲取的各類圖紙如刨面圖、平面布置圖之間來回轉(zhuǎn)換，獲取信息工作量較大且復(fù)雜，獲取方式十分繁瑣。除此之外還具有勘察信息過于地質(zhì)化的問題,設(shè)計人員不能基于淺顯的對其進行理解而得出結(jié)論，無法直接對其進行有效分析，信息的利用和資料處理局限性很大。(3)缺少應(yīng)用于信息分析功能的模塊。目前,電力線路勘察設(shè)計過程中主要主要工作是基于CAD系列軟件來完成,其可用于完成勘察設(shè)計中的必要的數(shù)值計算工作，同時對于設(shè)計進入工圖階段施工圖的的繪制等任務(wù)具有顯著作用,但其缺陷在于并不能勝任勘察記錄儀中的方案設(shè)計和針對數(shù)據(jù)進行評估等重要人物，但目前其他的可應(yīng)用于工程勘察的軟件較少，同樣難以實現(xiàn)實現(xiàn)信息的充分利用和方案的綜合化分析。在當(dāng)前電力工程建設(shè)速度較快的環(huán)境下，我國對于這些問題亟待解決，在這些方面我國投入了大量的物力并制定了相應(yīng)的政策。針對解決電力線路勘察的諸多問題，對減少對于后期電力工程建設(shè)帶來的影響，將我國電力資源充沛供應(yīng)的各行各業(yè)，在原有的技術(shù)和體系上進行革新，吸取先進的技術(shù)和經(jīng)驗，使其成為我國電力工程建設(shè)的重要保證。1.3本設(shè)計的主要內(nèi)容本文將利用新技術(shù)設(shè)計新型的電力線路勘察記錄儀對原有勘察方式進行改良包括GPS、GIS、GPRS等，以達到提高實際電力線路勘察效率和質(zhì)量的目的，同時利用ARM處理器構(gòu)建記錄儀硬件設(shè)計完成勘察記錄儀及GIS地圖軌跡回放的各項需求。本次設(shè)計主要擬完成以下幾個目標(biāo)：（1）勘察記錄儀采用便攜式24v電源供電，設(shè)計上便于攜帶，通過供電模塊轉(zhuǎn)換成傳感器及各模塊的所需電壓，減輕勘察人員的負擔(dān)，提高其勞動效率。（2）力爭精確測繪在1/1萬或1/1.5萬情況下達到檢測精度小于10m。引入GPS技術(shù)與GIS技術(shù)相結(jié)合使用保證根據(jù)GPS的數(shù)據(jù)更新GIS數(shù)據(jù)庫，真實的反映勘察軌跡，對于勘察軌跡進行回放。本文主要對上節(jié)中提出的目標(biāo)進行了深入的研究，將本次論文分為五部分敘述。第一節(jié)，主要介紹了本次設(shè)計的目的交代本設(shè)計在實際應(yīng)用層面意義，同時列舉了國內(nèi)外目前對于堪察記錄儀的應(yīng)用現(xiàn)狀，明確本文主要的研究內(nèi)容交代了本次論文各模塊的規(guī)劃。第二節(jié)，介紹了本次設(shè)計所應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)及其發(fā)展情況。第三節(jié)，介紹本次設(shè)計的硬件電路設(shè)計，明確各個模塊選型、結(jié)構(gòu)和功能。第四節(jié)，簡介所需軟件開發(fā)及其相應(yīng)軟件架構(gòu)設(shè)計框圖,同時介紹了GIS數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的等相關(guān)內(nèi)容。第五節(jié)，完成了設(shè)計所需的各項要求得出了相應(yīng)結(jié)論，并對于其實際應(yīng)用做出了相應(yīng)展望。2勘察記錄儀設(shè)計相關(guān)原理概述2.1GPS全球定位系統(tǒng)2.1.1GPS全球定位系統(tǒng)的組成GPS是全球定位系統(tǒng)（GlobalPositionSystem）的簡稱，它具有能夠全球全天候獲取地理位置、定位精確度高、啟動反應(yīng)時間迅速、相關(guān)軟件和儀器便于操作等特點。GPS全球定位系統(tǒng)總體包含三部分，有采集GPS信息的衛(wèi)星組成的是空間部分，地面部分設(shè)有控制中心用于監(jiān)測衛(wèi)星信號接收，用戶端利用GPS模塊、芯片接收處理后的GPS信息。其空間部分為保證精確度由21顆工作衛(wèi)星進行實時監(jiān)控和接收信息，為應(yīng)對可能出現(xiàn)的意外情況同時會配備三顆備用衛(wèi)星應(yīng)對意外，所有應(yīng)用于GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星均工作在對地距離20200km的高度上，同時均勻的排列在六個軌道空間內(nèi)，設(shè)置衛(wèi)星傾斜角度為55度來保證更好的監(jiān)測信息，在每個軌道平面面上都排布四顆以上的衛(wèi)星，這保證了應(yīng)用GPS系統(tǒng)在任何時候客戶端都能連續(xù)性的接收到定位信息，并擺脫地理位置的不便帶來的束縛。GPS系統(tǒng)目前地面控制部分用于檢測衛(wèi)星的主控制站設(shè)在美國，為保證工作的穩(wěn)定性，還設(shè)置了五個監(jiān)測站以及三個注入站。因為美國在GPS技術(shù)上的領(lǐng)先地位，監(jiān)測站和注入站多設(shè)于美國在世界各處的一些軍事基地。GPS地面部分主要任務(wù)就是將各監(jiān)測站所獲得的各方面數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，有主控制站進行收集處理好的數(shù)據(jù)。主控制站對與信息進行計算和分析，得出衛(wèi)星軌道和時鐘差，再將結(jié)果送到3個地面監(jiān)測站。最后根據(jù)數(shù)據(jù)和處理結(jié)果，將指令由注入站傳輸至衛(wèi)星。用戶端部分主要功能就是接收GPS信號，有天線接收信號和處理器單元進行處理。其主要功能是捕獲所處位置的衛(wèi)星，跟隨著衛(wèi)星信號的,從而獲得用戶端實際所處的地理位置、經(jīng)緯度數(shù)據(jù)、海拔高度、溫度等信息，最后再通過軟件部分處理該信息，通過軟件中的算法對其進行進一步的加工、過濾，使定位信息更加精確可靠。2.1.2GPS定位的基本原理以下部分介紹GPS技術(shù)及其整體系統(tǒng)的基本原理。首先，當(dāng)GPS接收機檢測到多顆衛(wèi)星時便可接收到這幾顆衛(wèi)星的信號從而從衛(wèi)星導(dǎo)航電文中得知這幾顆衛(wèi)星的空間直角坐標(biāo)。再從檢測到的衛(wèi)星星歷中獲得這幾顆衛(wèi)星的時鐘差。最后通過解算聯(lián)立方程獲取接收機的空間直角坐標(biāo)，進而計算出接收機的地面坐標(biāo)即經(jīng)緯度與其海拔高度。假在某一時刻，接收機只檢測到最少的衛(wèi)星數(shù)量即4顆衛(wèi)星，通過所檢測到的衛(wèi)星的星歷和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以得到四顆衛(wèi)星此時所處的位置和坐標(biāo)信息。進而通過這四顆衛(wèi)星的星歷計算得到四顆衛(wèi)星之間的時鐘差值，以待測點的位置建立空間直角坐標(biāo),以所得到的接收機的時鐘差為v,c為信號速度即光速，從而可得關(guān)于x、y、z的方程組，從方程組可解算出待測點的空間直角坐標(biāo)X、Y、Z,再通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換便可得知接收機的經(jīng)緯度和海拔高度。2.1.3GPS在勘察中的應(yīng)用電力線路勘察設(shè)計首先要進行路徑的選取和設(shè)計，通過已有的地圖的、路線圖等進行分析，確定大致走向隨后再進行實地勘察，中間還要上交審查、搜集資料和各種的協(xié)議文件，作業(yè)過程較為繁瑣，因而隨著GPS技術(shù)的出現(xiàn)，其迅速取代了傳統(tǒng)作業(yè)方式。利用GPS技術(shù)的技術(shù)特點和主要功能，在電力線路實地勘察的過程中可以提供準(zhǔn)確的位置信息并提供空間的參考集中，通過大地控制網(wǎng)的建立，對于實際勘察過程中實時所得到的空間地理信息進行收集，同時對于信息進行不斷更新，綜合勘察所得到的各類信息，對電力線路勘察過程中的意外情況做好防范，對于沿途可能經(jīng)過的村莊、林區(qū)進行躲避，基于GPS設(shè)計的攝影測量技術(shù)也可以完善電力線路勘察設(shè)計優(yōu)化進行，輔助進行勘察過程中數(shù)據(jù)收集以及做好之后的數(shù)據(jù)處理分析，為之后的工程建設(shè)提供依據(jù)。2.2GIS技術(shù)地理信息系統(tǒng)（GeographicalInformationSystem，簡稱GIS），GIS是一種全新黨的空間信息管理系統(tǒng)，當(dāng)前具有廣泛的應(yīng)用前景。GIS技術(shù)需要硬件與軟件系統(tǒng)綜合應(yīng)用對其提供支持，應(yīng)用其可以對全球乃至地球表面大氣層的各類有關(guān)的空間地理信息進行處理，除此之外可以完成數(shù)據(jù)的儲存和分析以及顯示，該系統(tǒng)對于書記的處理對于線路勘察具有重大作用。GIS技術(shù)在有效管理地質(zhì)、水文、電力等實際勘察所得各類空間地理數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，還可以對于實際環(huán)境的管理模式以及作業(yè)方式進行分析和模擬，有利于在行業(yè)內(nèi)建立起科學(xué)的系統(tǒng)體系。同時，空間地理信息的收集和分析以及對于后期建設(shè)的參考意義研討提供技術(shù)保障，有效地提高勘察設(shè)計階段的工作效率，同時減少對于環(huán)境和工程建設(shè)過程中人文環(huán)境的破壞，提高經(jīng)濟收益。2.2.1GIS系統(tǒng)的基本功能和特征以下介紹GIS技術(shù)相關(guān)系統(tǒng)的基本功能（1）數(shù)據(jù)的采集和輸入主要用于在前期獲取系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)，保證GIS數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)更新且與實際保持相同，邏輯和格式上一致，信息保持完整。（2）數(shù)據(jù)的編輯與更新數(shù)據(jù)的編輯與更新主要包括對于數(shù)據(jù)處理、儲存、格式轉(zhuǎn)換等。（3）數(shù)據(jù)存儲與管理數(shù)據(jù)存儲與管理是應(yīng)用GIS系統(tǒng)的關(guān)鍵所在，也是是數(shù)據(jù)庫的主要工作，其中空間地理信息的儲備至關(guān)重要。最常應(yīng)用于信息儲存和管理中屬性數(shù)據(jù)的組織的常見方法時構(gòu)建矢量模型甚至矢量/柵格混合模型。（4）空間查詢和分析空間信息在數(shù)據(jù)庫中的調(diào)取和分析是GIS系統(tǒng)應(yīng)用的重要部分，查詢到所需的地理信息加以分析輔助決策，是地理信息系統(tǒng)的核心作用。利用空間查詢和分析不但可以查詢數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的各種信息，而且可以通過這些信息去揭示事物間更深刻的內(nèi)在規(guī)律和特征。正是有了空間信息查詢和分析GIS系統(tǒng)相較于其他信息系統(tǒng)才有了明顯的優(yōu)勢。（5）數(shù)據(jù)顯示與輸出地理數(shù)據(jù)的顯示一直是地理勘察的重要問題，知道地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)用戶擁有了合適的工具，地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出和顯示形式多樣，在支持計算機屏幕顯示的同時，也支持進行地圖、報告等方式，GIS地圖對于電力線路勘察意義重大。同時將從三方面介紹其特征：（1）具有空間性，具備了各類地理信息的采集并能夠?qū)ζ溥M行管理和分析，顯示與輸出功能更是具有具有重大的意義。（2）GIS系統(tǒng)的顯著特征之一就是計算機硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的支持，基于計算機的支持和綜合應(yīng)用來完成空間定位、空間信息分析以及復(fù)雜的過程量動態(tài)分析。（3）其信息管理系統(tǒng)同樣基于計算機技術(shù)，借助計算機可以完成較多的復(fù)雜工作，例如進行模擬環(huán)境和實驗，將產(chǎn)生的有用信息作用于實際等。2.2.2GIS系統(tǒng)的發(fā)展趨勢GIS系統(tǒng)與地理學(xué)、地圖學(xué)等技術(shù)的發(fā)展密不可分，隨著RS技術(shù)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、信息技術(shù)等方面研究的不斷深入，其逐漸發(fā)展成為了綜合類的技術(shù)。本文將其發(fā)展歷程分為四個階段來進行介紹。第一個階段是起始階段，加拿大測量學(xué)家R.F.Tomlison是最早提出GIS系統(tǒng)的建設(shè)并進行應(yīng)用，在20世紀(jì)60年代各國主要將GIS技術(shù)用于自然資源的管理和工程建設(shè)規(guī)劃；第二個階段是綜合發(fā)展階段，20世紀(jì)70年代GIS技術(shù)的實際應(yīng)用性得到了巨大的提升，同時這一階段大容量設(shè)備的量產(chǎn)和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展為其提供了支持，各類應(yīng)用于不同專題和領(lǐng)域的GIS系統(tǒng)開始相繼出現(xiàn)，其規(guī)模和類型更是各有不同，發(fā)達國家相繼重視對GIS的研究，并為之投入大量人力、物力；第三個階段是GIS得到推廣的階段，隨著各國相繼重視其研究，GIS逐步走向成熟，并在全世界范圍內(nèi)全面推廣，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，并與衛(wèi)星遙感技術(shù)結(jié)合，20實際80年代開始逐漸在全球范圍內(nèi)應(yīng)用，用于解決全球性重大地理問題，大批新興的GIS軟件開始出現(xiàn)，較為常用和實用的包括SPANS，MAPINFO，Microstation等；第四個階段是其發(fā)展走向輝煌，20世紀(jì)90年代，以其為核心技術(shù)的信息產(chǎn)片開始大量普及，在各行各業(yè)開始大量的應(yīng)用并得到重視，與人們的學(xué)習(xí)和生活開始變得密不可分。但我國在GIS系統(tǒng)的研究方面起步卻落后于部分發(fā)達國家，但我國對此高度重視，發(fā)展速度很快。本文分為三個階段介紹其在我國的發(fā)展。第一階段為二十世紀(jì)七十年代，為籌備階段，這一階段主要完成了對于其理論和應(yīng)用的探索，相關(guān)研究目標(biāo)的確立和人才技術(shù)儲備階段。機械制圖的普及和RS技術(shù)逐漸廣泛的應(yīng)用，是GIS的研制和應(yīng)用的前提條件。第二階段主要在二十世紀(jì)八十年代初期，這一階段針對其研究看是有了起色，同時空間數(shù)據(jù)庫開始建立，通過引進國外的先進技術(shù)和經(jīng)驗，建立了適于自身的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，數(shù)據(jù)處理算法和應(yīng)用軟件的開發(fā)也取得了很好的成果，為對GIS進行了理論探索的同時在局部進行試驗論證其應(yīng)用性。第三階段從二十世紀(jì)八十年代末發(fā)展至今，相對其他國家我們也只是進入了初步發(fā)展階段，但是對于GIS相關(guān)技術(shù)的研究開始有了明確的計劃和目標(biāo)，隨著人才儲備開始發(fā)揮作用，各級研究機構(gòu)開始明確分工，積極促進研究，其研究逐漸應(yīng)用廣泛，出現(xiàn)在人們的日常生活中，就有了實用性和經(jīng)濟利益。2.2.3GIS的數(shù)據(jù)源GIS具有廣闊的數(shù)據(jù)源，其定義是指在建立建立的地理數(shù)據(jù)庫的過程中所需要的各類地理信息數(shù)據(jù)的來源，常見的數(shù)據(jù)源形式包括已經(jīng)繪制好的地圖信息，RS、GPS技術(shù)所得到的信息，以及相關(guān)的勘察數(shù)據(jù)、文本類信息資料等。GIS的主要數(shù)據(jù)源便是地圖，在這里所應(yīng)用的地圖主要是由基于前人所繪制的內(nèi)容，不僅限于紙質(zhì)地圖，具有不同的類別和屬性。地圖數(shù)據(jù)主要通過對于之前的地圖進行分析和掃描技術(shù)來獲取。RS技術(shù)同樣是重要的數(shù)據(jù)源。通過遙感技術(shù)可以獲得豐富的信息，可以深入了解資源與環(huán)境的情況，在GIS支持下，可以對地質(zhì)學(xué)、地球物理甚至生物、軍事等方面進行綜合應(yīng)用。因此利用RS技術(shù)動態(tài)的進行大面試實時數(shù)據(jù)獲取并對于GIS數(shù)據(jù)庫進行更新是一種重要的數(shù)據(jù)源。在實際工程建設(shè)中，通過野外勘察、實地實驗和測量也可以獲得大量的信息，通過規(guī)范化的格式轉(zhuǎn)換也可以將之錄入數(shù)據(jù)庫中，同時利用數(shù)據(jù)庫對于數(shù)據(jù)進行管理儲存和分析，GPS技術(shù)得到的數(shù)據(jù)便可基于此方法進行數(shù)據(jù)更新和應(yīng)用。從其它已建成的信息系統(tǒng)獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)也是GIS數(shù)據(jù)的來源之一,其他已建成的數(shù)據(jù)庫操作流程規(guī)范，便于推廣數(shù)據(jù)的使用，借此同樣可以促進不同數(shù)據(jù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換特性，拓展了數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，提高了其潛在實用性。隨著人們對于GIS要求的不斷提升，利用便攜式GPS設(shè)備獲取GIS所需數(shù)據(jù)，對未來電力線路勘察設(shè)計提升、優(yōu)選有重大意義。2.3GPRS無線業(yè)務(wù)2.3.1通信平臺的對比和選擇通信平臺的性能好壞直接影響到系統(tǒng)的可靠性、實時性以及成本等各方面指標(biāo)。由于記錄儀移動特性的限制，短距離的無線傳輸方式如紅外、藍牙、zigbee等傳輸距離根本不能滿足要求，所以必須選擇遠程的無線傳輸方式。而目前較為成熟的遠程無線通信方式主要釆用無線電臺、集群通信網(wǎng)、GSM短信業(yè)務(wù)、GPRS以及3G技術(shù)。電臺傳輸方式的速度較慢，并且建立和維護基站和電臺的成本很高，所以并不適合本系統(tǒng)，如果釆用將集先進的數(shù)字技術(shù)、先進的語音數(shù)字編碼技術(shù)、先進的調(diào)制解調(diào)技術(shù)等多功能于一體集群通信網(wǎng)這種的方式，則在技術(shù)和性能要求上可以達到很好滿足，但是投資很大，若要建一個大規(guī)模覆蓋的集群網(wǎng)絡(luò)成本過高，也不適用于本系統(tǒng)。基于覆蓋全國的GSM通信網(wǎng)絡(luò)是個不錯的選擇，它有很大的優(yōu)勢和特點。首先覆蓋范圍大，且技術(shù)成熟。其次短信息業(yè)務(wù)的傳輸速度快，信息傳輸可靠，單條信息費用廉價等優(yōu)點。但是基于其信道命令時隙傳送的特性，短信息的傳送時間沒有專門的數(shù)據(jù)通道來保證。而且雖然單條信息的費用較低，但是由于該系統(tǒng)要求實時的通信，所以數(shù)據(jù)量較大，累積起來費用就顯得相當(dāng)昂貴，而且對系統(tǒng)以后的擴充和完善有限制，所以對于該系統(tǒng)也不是十分適用。GPRS的技術(shù)本質(zhì)是TDMA方式，應(yīng)用GSM系統(tǒng)才得以實現(xiàn)，基于GSM系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)其得到了長足的發(fā)展和進步，它保留了GSM系統(tǒng)的架構(gòu)，充分的利用了其殘留的資源，為達到提供高速數(shù)據(jù)類應(yīng)用的目的，不斷完善了GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)設(shè)備，從而保證了采用GSM系統(tǒng)的運營商所期望的系統(tǒng)，采用新的分組方式業(yè)務(wù)的2.5G系統(tǒng)。GPRS系統(tǒng)克服了GSM系統(tǒng)釆用電路方式傳輸所造成的系統(tǒng)資源和用戶費用的不合理性，釆用分組方式其速率可達到GSM系統(tǒng)的19倍，從而可以實現(xiàn)移動用戶的Internet接入、彩信收發(fā)、高速WAP瀏覽以及其他各種業(yè)務(wù)的應(yīng)用。GPRS實現(xiàn)了電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號，利用了分組域和電路域的相互作用，最大限度利用資源來擴展系統(tǒng)的功能和各類應(yīng)用業(yè)務(wù)。它采用TCP/IP協(xié)議，將各種IP技術(shù)與服務(wù)通移動通信技術(shù)結(jié)合在一起，十分適合各種髙速髙質(zhì)的移動數(shù)據(jù)通信。費用低廉是GPRS系統(tǒng)很大的優(yōu)勢，所以GPRS系統(tǒng)分組數(shù)據(jù)傳輸性價比較高最為合適。因此，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸模塊采用GPRS技術(shù)來實施。2.3.2GPRS無線系統(tǒng)下面介紹GPRS應(yīng)用過程中的傳輸方式：首先，無線GPRS移動臺對所要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行打包處理，講數(shù)據(jù)進行預(yù)處理轉(zhuǎn)換成分組數(shù)據(jù)的格式，然后將其發(fā)送到GSM基站?；咀酉到y(tǒng)接收數(shù)據(jù)后應(yīng)用SGSN進行封裝，最后傳輸至GPRSIP骨干網(wǎng)再對分組數(shù)據(jù)進行判斷，若分組數(shù)據(jù)是首先發(fā)送到另一個GPRS移動臺，其數(shù)據(jù)在被發(fā)送到另一個GPRS移動臺之前先會被發(fā)送到對應(yīng)的SGSN；若分組數(shù)據(jù)將要被發(fā)送到的位置位于外部網(wǎng)絡(luò)，則會先利用GGSN對其數(shù)據(jù)包進行協(xié)議轉(zhuǎn)換再發(fā)送至預(yù)定地點。2.3.3GPRS系統(tǒng)TCP/IP特性TCP/IP是指因特網(wǎng)整個TCP/IP協(xié)議簇，它有四個層次構(gòu)成，這四個層次是指應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)接口層以及互聯(lián)層。TCP（TransmissionControlProtocol簡稱傳輸控制協(xié)議）是一種可靠的傳輸層通信協(xié)議，其基于字節(jié)流工作，采用面向連接的工作方式。在工作的原理方面于UDP存在很大的不同，每當(dāng)由TCP傳遞給IP的信息單位一個報文段時，都會要求接受方收到段后發(fā)送回一個確認包并在這時啟動一個定時器，以此來保證數(shù)據(jù)的正確性。如果目的不能在接受段在規(guī)定時間內(nèi)收到確定信息，這一報文段將被重新發(fā)送。為保證傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性在數(shù)據(jù)包上會設(shè)有確認信息，安排在數(shù)據(jù)包的包頭，因而確定收到于發(fā)送數(shù)據(jù)包可以同時進行，但TCP并不是在傳輸數(shù)據(jù)包的時候傳輸定位信息，而是采用在數(shù)據(jù)包的組成部分中加入確定信息，比常規(guī)的傳送時間延誤七分之一秒。如果在延遲時間內(nèi)有信息發(fā)送到對方，則將確認信息攜帶過去，在延遲時間內(nèi)沒有信息發(fā)送則需要等定時器到期再發(fā)送。在TCP中以IP數(shù)據(jù)的形式來傳輸報文段，這樣有可能產(chǎn)生失序的情況，這時對于收到的信息會在重新編排成正確的順序后再提交給應(yīng)用層。另外，TCP包頭中還攜帶數(shù)據(jù)校驗位信息，如果收到數(shù)據(jù)包的校驗和有誤則會丟棄這個包并進行重新傳輸。TCP的流量控制機制是通過連接雙方都設(shè)置固定大小的緩沖區(qū)來實現(xiàn)的，該舉措可以有效地防止數(shù)據(jù)從較慢主機的緩沖區(qū)溢出。TPC是基于字節(jié)流的，也就是說傳輸雙方通過交換8bit字節(jié)數(shù)據(jù)。TCP本身不對于字節(jié)流做出任何形式的解釋，對于數(shù)據(jù)字節(jié)流的類型和其他方面不會做任何要求，解釋部分由TCP連接雙方的應(yīng)用層來完成。2.4電力線路勘察電力線路勘察最重要的工作就是進行電力線路勘察設(shè)計，對線路進行合理的規(guī)劃和選取，通常的路線設(shè)計都是在繪制成的地形圖上對于預(yù)定路線進行描繪，在后續(xù)實際的勘察工作中記錄在地圖上，通常方式是先利用經(jīng)緯儀、全站儀等工具進行選線和定線的工作，然后再測量平斷面圖，設(shè)計人員根據(jù)測量提供的平斷面圖進行線路鐵塔優(yōu)化排桿；測量人員根據(jù)設(shè)計排桿結(jié)果現(xiàn)場放樣塔位位置稱為“定位”，然后設(shè)計人員進行最終的設(shè)計工作。這是傳統(tǒng)的電力線路測量設(shè)計流程。不過這樣的流程已經(jīng)無法實現(xiàn)真正的優(yōu)化路徑設(shè)計。原因如下：地形圖成圖時間過早，二、三十年前的地形圖占多數(shù)，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的速度大大加快，各種地物變化太大，根據(jù)老地形圖進行線路路徑選擇往往造成線路走向不合理，路徑方案不成立，造成大量返工現(xiàn)象存在，往往造成工期延誤。傳統(tǒng)現(xiàn)場踏勘沒有先進儀器快速測量位置坐標(biāo)，僅憑肉眼觀察無法得到正確的路徑走向，現(xiàn)場踏勘結(jié)果往往容易出現(xiàn)較大偏差。同樣會造成線路走向不合理，路徑方案不成立，出現(xiàn)返工現(xiàn)象,延誤工期。經(jīng)緯儀、全站儀依靠直線延伸的方法效率低下，無法快速得到路徑走向，無法進行現(xiàn)場的優(yōu)化路徑工作，且貫通直線需要大量砍伐樹木或者間接導(dǎo)線以避開障礙物，對林區(qū)破壞較大，且效率低工期長。隨著GPS技術(shù)的出現(xiàn)，地形圖選線+GPS選線迅速取代了傳統(tǒng)全站儀作業(yè)，成為傳統(tǒng)工測模式的頂峰，但未能徹底改變傳統(tǒng)的作業(yè)方式，依賴?yán)系匦螆D的情況依然存在，嚴(yán)重的時效缺陷也就依然存在，此外人工或者車輛的現(xiàn)場選線由于工作效率的問題，依然不能做到真正的優(yōu)化選線。隨著新技術(shù)的介入，一種新的模式通俗稱它為航測模式的出現(xiàn)了。它在初步設(shè)計階段運用10米或更低分辨率衛(wèi)星影像或者傳統(tǒng)地形圖進行初步方案的比選，在初步設(shè)計審查路徑上進行1：10000航空攝影，利用航空攝影像片進行施工圖內(nèi)業(yè)選線，當(dāng)然還需要進行外業(yè)像片控制作業(yè)以及外業(yè)調(diào)繪工作，隨之進行內(nèi)業(yè)測量平斷面圖，內(nèi)業(yè)測圖是航測模式區(qū)別于工測模式最重要的地方，最后進行外業(yè)的GPS航測定位工作。這種模式在兩個重要方面區(qū)別于傳統(tǒng)模式，一是內(nèi)業(yè)選線，約0.5米分辨率，高現(xiàn)勢性的圖像資料對設(shè)計人員選線模式產(chǎn)生了巨大的變革。二是內(nèi)業(yè)測圖，航測內(nèi)業(yè)測量平斷面圖改變了工測方法外業(yè)測量的傳統(tǒng)模式。但是航測時間長，申請飛行到等待合適的飛行時間是比較漫長和充滿不確定性的，隨著而來的就是航測外控以及外業(yè)調(diào)繪，內(nèi)業(yè)加密，選線，測圖，最后還需要時間較長的外業(yè)定位、復(fù)核工作。整個工序繁多、工作量大，還有航測可以內(nèi)業(yè)測量平斷面，可以達到0.5米-1米精度，這是優(yōu)勢，但這也必須依靠外業(yè)像片控制和內(nèi)業(yè)加密，必須依靠外業(yè)調(diào)繪，特別是無法準(zhǔn)確測量交叉跨越特別是線路跨越高度，必須依靠GPS+全站儀等外業(yè)補充，必須依靠GPS進行外業(yè)定位、復(fù)核，可以說采用了多種復(fù)雜的輔助外業(yè)手段來成就了內(nèi)業(yè)測圖的優(yōu)勢，但是仔細分析可以發(fā)現(xiàn)繁多的輔助手段耗費了大量的時間和成本，內(nèi)業(yè)測圖的高效率被稀釋了，優(yōu)勢不明顯了，因而優(yōu)質(zhì)電力線路勘察設(shè)計需要新技術(shù)的應(yīng)用。本次設(shè)計采用GPS技術(shù)隨時獲取地理位置數(shù)據(jù)，設(shè)計基于ARM處理器的硬件系統(tǒng)，利用GPRS進行數(shù)據(jù)的傳輸，錄入GIS數(shù)據(jù)庫進行勘察路徑的回放，對于提升電力線路勘察設(shè)計質(zhì)量有重大的意義。3堪察記錄儀硬件設(shè)計勘察記錄儀主要需要完成數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ埽饕憩F(xiàn)在利用GPS技術(shù)接收到全球衛(wèi)星精確的定位信息，利用溫濕度傳感器對周圍環(huán)境進行實時檢測，以及將處理后的數(shù)據(jù)和地理信息發(fā)送至遠程終端，遠程終端接收信息利用GIS數(shù)據(jù)庫對其進行收集，儲存，GIS地圖進行軌跡回放。3.1勘察記錄儀硬件結(jié)構(gòu)框圖勘察記錄儀硬件構(gòu)造釆用基于STM32微處理器外界GPS、GPRS模塊的構(gòu)造，整體系統(tǒng)見圖3-1，主要包括微處理器，GPS模塊，溫濕度傳感器，GPRS模塊，存儲和顯示模塊，以及便攜式供電模塊。通過GPS模塊接收GPS信號來獲取勘察記錄儀實時位置信息,溫濕度傳感器實時獲取并監(jiān)控溫濕度數(shù)據(jù)變化避免其對于勘察人員以及數(shù)據(jù)采集帶來影響，GPRS模塊的功能是數(shù)據(jù)傳輸，利用其功能將處理好的勘察數(shù)據(jù)以及轉(zhuǎn)臺信息發(fā)送至遠程客戶端。本文的整體硬件實在STM32微處理器的基礎(chǔ)上建立，微處理器完成了硬件段所需的大部分功能，包括對于所得到的數(shù)據(jù)進行處理，形式轉(zhuǎn)換，對于各個模塊發(fā)送命令，控制各個模塊進行各項工作?？辈煊涗泝x設(shè)計了其顯示模塊，主要以經(jīng)緯度的形式顯示記錄儀當(dāng)前的經(jīng)緯度信息，同時清晰的表現(xiàn)周圍的溫濕度。最后，通過在記錄儀的終端設(shè)計儲存器，將過程中信息和軌跡進行儲存,便于事后進行查詢信息和在GIS地圖上軌跡回放。3.2勘察記錄儀硬件組成由于實際電力線路勘察環(huán)境的特殊性，應(yīng)用于電力線路勘察記錄儀的硬件一般需滿足滿足小體積便于攜帶，并能夠低功耗進行工作。本次設(shè)計創(chuàng)新之處主要創(chuàng)新之處便是提高了定位監(jiān)測的精確度，主要包括位置信息的準(zhǔn)確性溫濕度數(shù)據(jù)更新的實時性以及數(shù)據(jù)的傳輸儲存的工作質(zhì)量在不同的環(huán)境下需要得到保證，以下介紹其硬件元器件的選取主要的考慮方向。（1）定位監(jiān)測精度：在靜止?fàn)顟B(tài)下，現(xiàn)有的GPS元件一般定位精度在5至15米之間，在實際環(huán)境中受勘察地點信號，桿塔等實際情況干涉，有可能不能達到規(guī)定精度，因此除了設(shè)計可以接收GPS信號實時更新地理信息的GPS模塊以外，還需要改進GPS的算法，應(yīng)用高動態(tài)的GPS定位濾波算法等新型技術(shù)，并保證處理器的運算速度能夠滿足要求，提高硬軟件綜合應(yīng)用能力。（2）便攜式功能本次設(shè)計考慮到實際勘察作業(yè)需求，從提高勘察質(zhì)量和效率的角度出發(fā)，采用便攜式24V應(yīng)急電源進行供電，應(yīng)用本系統(tǒng)電源模塊轉(zhuǎn)換成5V、4.2V等系統(tǒng)元件所需工作電壓。（3）良好的擴展性和兼容性：電力線路勘察記錄儀的硬件設(shè)計不能忽略其擴展性，同時要滿足兼容硬件的能力，以便隨時應(yīng)對軟硬件更新?lián)Q代，同時有足夠的接口應(yīng)對硬件升級，方便靈活的擴展外接設(shè)備以擴充功能，以滿足不同工作環(huán)境的要求。根據(jù)以上的要求，按照硬件功能的劃分，設(shè)計了以下幾種的硬件功能模塊并對于其結(jié)構(gòu)做了描述。圖3-1系統(tǒng)總體設(shè)計框圖3.2.1微處理器模塊微處理器是勘察記錄儀硬件系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)單元，是硬件系統(tǒng)的核心，基于處理器連接GPS、傳感器模塊、GPRS模塊對其發(fā)布命令和完成數(shù)據(jù)傳輸交換，實現(xiàn)信息在系統(tǒng)的流動，同時在處理器的外界接口上連接顯示單元和SIM卡單元，可連接液晶屏進行顯示或?qū)π畔⑦M行儲存。目前市面上主要應(yīng)用的是單片機作為微處理器，隨著電子設(shè)備不斷發(fā)展及其相應(yīng)的技術(shù)手段不斷進步，以ARM處理器為核心的新型微型計算機開始逐漸占據(jù)主流，將其命名為ARM單片機。ARM（AdvancedRISMachine）是一家專門從事芯片設(shè)計與授權(quán)的公司，基于ARM系列的產(chǎn)品及外圍接口都是這家公司設(shè)計的；也是一種技術(shù)，是研發(fā)對象和方法采用的是ARM的這種技術(shù)；更是一種處理器，是典型的32位處理器，采用32位的地址和數(shù)據(jù)總線，地址空間的映射達到了4G。從存儲器中讀取指令并執(zhí)行。由于ARM微處理器具有低功耗、強大地指令集（ARM和Thumb）和眾多的全球合作伙伴，所以ARM架構(gòu)體系的微處理器是目前被大家廣泛認可的嵌入式領(lǐng)域內(nèi)32位RISC微處理器架構(gòu)的經(jīng)典代表。目前市場上基于32位的ARM微處理器已經(jīng)占有市場75%以上的份額，巳經(jīng)廣泛應(yīng)用到了工業(yè)控制、電子消費類產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)和通訊領(lǐng)域等各個領(lǐng)域，特別是在工業(yè)控制領(lǐng)域中占有了從低端控制到高端控制都可以看到ARM的出現(xiàn)図。在未來ARM架構(gòu)將會取代X86架構(gòu)，成為新一代的PC機處理器。ARM9系列的單片機當(dāng)下應(yīng)用十分廣泛，特別是應(yīng)用在便攜式設(shè)備生產(chǎn)以及當(dāng)下最流行的數(shù)字消費產(chǎn)品，本系統(tǒng)中選取的是ARM9系列微處理器。ARM微處理內(nèi)涵大量的寄存器，按照其功能將其分為通用寄存器和狀態(tài)寄存器，狀態(tài)寄存器可以明確的顯示出CPU的工作狀態(tài)和直觀的展示程序的運行狀態(tài)。與傳統(tǒng)單片機相比，ARM單片機在內(nèi)核處理器的層面上較為領(lǐng)先，其主要應(yīng)用新興的32位處理器，與傳統(tǒng)的51系列單片機相比其總體結(jié)構(gòu)和調(diào)試技術(shù)較為先進、可以在低能耗的情況下工作還具有更高的性價比可以節(jié)省成本，同時ARM單片機創(chuàng)新性的采用了芯片內(nèi)部集成的方式，具有大量的片內(nèi)外設(shè)，便于連接外射豐富其功能提高工作時的可靠性和穩(wěn)定性?？紤]到在本次設(shè)計的實際應(yīng)用環(huán)境中，考慮到基于ARM設(shè)計的勘察記錄儀具有順勢反應(yīng)較快，同時相應(yīng)的功耗小便于野外作業(yè)，因而本系統(tǒng)決定釆用意法半導(dǎo)體公司的STM32F103系列微控制器。STM32F103RBT6內(nèi)核采用ARM32位的Cortex-M3CPU，封裝形式為64引腳的LQFP封裝，供電電壓在2.0—3.3V，最高工作頻率為72MHz，使用時不需要如LINUX之類嵌入式操作系統(tǒng)的支持，其優(yōu)點在于編譯程序十分便利，代可直接用keilC進行高效率編程，系統(tǒng)對于功率要求較低，同時可減輕開發(fā)人員的工作負擔(dān)和壓力。作為嵌入式處理器的最新成果，可以提供豐富的變成資源同時為開發(fā)人員提供便利的廉價開發(fā)平臺，在各項指標(biāo)上都領(lǐng)先于傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)。STM32F103RBT6主要特點及優(yōu)勢如下∶包含51個I/O端口，每一個I/O端口都可以與終端項鏈，均支持通過5V電壓輸入進行供能，另外其還具有輸入、輸出以及其他的外設(shè)功能，可以通過外界軟件進行配置。內(nèi)置32K字節(jié)Flash和20K字節(jié)SRAM;除了16個Cortex-M3的中斷線以外，能夠用于處理43個可屏蔽終端通道，可以應(yīng)用所包含的外部中斷邊沿檢測器對于每一個觸發(fā)事件作出反應(yīng)并能夠一一獨立配置;芯片內(nèi)部采用了上電復(fù)位和掉電復(fù)位電路集成的方式，同時配備了電壓檢測器保證其正常工作;7路通用的DMA（直接內(nèi)存存?。?，有效的提升儲存器和設(shè)備以及儲存器之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，脫離了CPU控制，減少了CPU工作功耗。DMA控制器可以進行環(huán)緩沖區(qū)管理，防止出現(xiàn)控制信號誤傳輸至緩沖區(qū)尾部的情況;內(nèi)置三個標(biāo)準(zhǔn)定時器和一個高級控制定時器，每個定時器都可以獨立進行輸出，圖3-2STM32F103BRT6的外圍電路圖DMA請求機制被獨立的賦予在其中;2個I2C總線接口，2個SPI接口，1個USB接口，1個CAN，3個USART異步串行通信接口，通過其復(fù)雜的傳輸結(jié)構(gòu)組成保證信息傳遞的多樣性;可以兼容目前市面上的ARM相關(guān)軟件進行開發(fā)。3.2.2GPS模塊系統(tǒng)GPS接收模塊采用了FALCOM公司生產(chǎn)的JP7-T，它集成了SiRFstarl工芯片集，尺寸緊湊，大小僅為25mm×25mm×3mm，其尺寸較小便于攜帶，很適合用在勘察記錄儀硬件設(shè)計上。JP7-T具有以下特點∶（1）十二個并行信道，可同時接收十二顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù);（2）三種供電模式，可以根據(jù)環(huán)境的溫度情況不同選擇不同的啟動方式以及重新捕獲,可適應(yīng)不同實際工作現(xiàn)場溫濕度變化帶來的影響;(3)引腳與JP-LP可以很好地兼容，并具有記憶功能;(4)支持包含GGA、GLL、VTG、RMC、GSV及GSA數(shù)據(jù)信息的NMEA-0183數(shù)據(jù)輸出協(xié)議。其信號處理流程見圖3-3。圖3-3JP7-T信號處理流程圖在本次設(shè)計中，對于GPS模塊的正常工作，ARM處理器起到了保證信道分配正確運轉(zhuǎn)能力，通過接收定位得到的地理位置信息，調(diào)用內(nèi)部GPS模塊進行計算和格式轉(zhuǎn)變，將處理好的發(fā)送到記錄儀的微處理器進行下一步指示。JP7-T模塊的外圍電路圖見圖3-4，引腳21加上3V的電池，在掉電時可以保持模塊內(nèi)RAM中數(shù)據(jù)，縮短GPS再次啟動時捕獲衛(wèi)星信號的時間。更新GPS固件時引腳3通過電阻上拉到GPS電源，正常工作時該引腳通過電阻下拉到地。3.2.3溫濕度傳感器在本次設(shè)計中處于對于性能功耗的需求，以及實際工作環(huán)境的考慮，因而決定采用AM2303型號的溫濕度傳感器來完成硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計，該型號的處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由兩個溫度感應(yīng)元件組成,分別為電容式的HCO2以及DS18B20兩個感應(yīng)元件，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，包括內(nèi)置的8為單片機和信號放大器，同時還可以利用內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器共同完成對于采集信號的放大和轉(zhuǎn)換，將校準(zhǔn)信息以程序的形式存儲在OTP內(nèi)存中，實時對于輸出和調(diào)用的信號進行校驗，確保校準(zhǔn)系數(shù)正確。圖3-4GPS模塊外圍電路圖AM2303采用標(biāo)準(zhǔn)單總線接口，體積小節(jié)約空間，可以在低能耗的情況下工作，符合作業(yè)要求，適合安裝在記錄儀硬件終端，完全可滿足于勘察記錄儀的設(shè)計要求。AM2303為四針單排引線封裝，引腳1為電源端，保證其正常工作需接入3.3V-6V電壓,同時上電后會有1s的不穩(wěn)定狀態(tài)，必須保持短時間不進行才操作。引腳2為串行數(shù)據(jù)收發(fā)端，串行數(shù)據(jù)發(fā)送通訊時間約為5s，必須在串行時鐘上升沿才能有效工作。當(dāng)實際工作狀態(tài)中出現(xiàn)小于20米數(shù)據(jù)線的使用情況時，必須將其拉到高電平進行工作，同時線路上接入5k的電阻。引腳3在工作時做懸空處理。引腳4接到電源負極或地線。3.2.4GPRS通信模塊目前市面上存在的常規(guī)的通訊方式一般有六種，第三代移動通信、第四代移動通信以及衛(wèi)星通信、CDMA、GSM、GPRS等。在早期實際應(yīng)用的過程中，常規(guī)方式存在誤碼率低等重大問題但因其低廉的價格和簡單的組網(wǎng)技術(shù)得以被廣泛使用。與其他的方式相比較衛(wèi)星通信具有很高的可靠性，同時傳輸速度很快可以保證其實時性，但考慮到其高昂的運營維護成本最終未能得到廣泛的應(yīng)用。GSM通信網(wǎng)絡(luò)是一種電路交換系統(tǒng)，應(yīng)用GSM進行通訊可以最大限度上節(jié)約成本同時具有很廣的應(yīng)用覆蓋面，但受限于短信傳輸?shù)膯我恍问剑约皩崟r性較差的特點不滿足設(shè)計的要求。GPRS是建立在GSM的基礎(chǔ)上運用了其無線分組交換技術(shù)的新技術(shù)，在向著第三代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程中逐漸衍生的產(chǎn)物，其特性與2G、3G均不相同，與GSM網(wǎng)絡(luò)相比無論是傳輸速率、資源利用率等方面均有巨大的優(yōu)勢，同時較短的接入時間更保證了其應(yīng)用的廣泛性。第三代移動通信業(yè)務(wù)也就是我們常說的3G技術(shù)時技術(shù)革新的新一代成果，可以實現(xiàn)全球漫游同時在數(shù)據(jù)和音頻、視頻的處理上具有處理方式和速度上的優(yōu)勢，但是將其應(yīng)用的記錄儀終端還存在部分技術(shù)問題。因而經(jīng)過上文對于各類通訊技術(shù)的討論分析比較其優(yōu)劣，可以得出結(jié)論，GPRS技術(shù)更適合用于本次設(shè)計進行數(shù)據(jù)傳輸。本次設(shè)計的GPRS在綜合考慮工作狀態(tài)和成本等方面因素后決定采用SIM900系列的雙頻GSM/GPRS模塊來完成設(shè)計，該模塊在設(shè)計中的主要功能是提供無線數(shù)據(jù)接口來保證信號的傳遞，不僅僅可應(yīng)用于電力線路勘察，電力系統(tǒng)無線抄表，車輛軌跡檢測系統(tǒng)等方面應(yīng)用廣泛。SIM900內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧模塊，釆用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)接口，工作頻率為其主要的工作頻率為850/900、1800/1950MHZ，支持SIM卡接口，SPI接口，I2C、ADC、串行接口以及模擬音頻接口。其封裝尺寸較小，節(jié)約設(shè)計空間便于將其應(yīng)用到記錄儀這類便攜式產(chǎn)品，同時在待機模式下具有低能耗的優(yōu)點適于野外作業(yè)。SIM900的外圍電路圖見圖3-5。BVAT為三個電源輸入引腳，15個GND引腳直接接地。IGT（引腳1）外接到地的模擬開關(guān)，當(dāng)拉低該引腳保持一秒后可以開啟模塊。GSM_TXD和GSM_RXD為和控制器STM32F103進行數(shù)據(jù)收發(fā)的信號線。netLED（引腳52）直接驅(qū)動外接的LED，用來指示GPRS當(dāng)前在網(wǎng)絡(luò)中的狀態(tài)。LED隔800ms閃爍一次時，SIM900未進行網(wǎng)絡(luò)注冊，LED隔3秒閃爍一次時，SIM900注冊到GSM網(wǎng)絡(luò)，LED隔300ms快速閃爍時，SIM900注冊到GPRS網(wǎng)絡(luò)，LED熄滅時，SIM900未開始工作。RF（引腳60）外接SMA接口的射頻天線，本系統(tǒng)中使用膠棒天線，與SIM900相匹配，工作頻率為890—960MHz、1710—1880MHz。RI（引腳4）外接LED指示語音呼叫或短消息到達狀態(tài)，待機情況下為高電平。當(dāng)收到SMS時，RI腳拉低，持續(xù)120ms后又變回低電平。MICP和MICN（引腳20、21）為麥克風(fēng)輸入腳，SPP和SPN（引腳22、23）為音頻輸出腳。SIM900可對1.8V和3.0V兩種SIM卡供電，工作時模塊自動進行檢測匹配,可以直圖3-5SIM900外圍電路圖圖3-6SIM卡接線圖接連接同名段。SIM900與SIM卡的部分接口電路圖見圖3-6，在10口串聯(lián)10K的電阻來進行阻抗匹配，為了保證工作過程中可以讀取SIM卡，在走線時要盡可能的靠近SIM900的引腳連接SIM卡的引腳，避免出現(xiàn)引線過長而帶來的SIM卡無法被識別。SIM900和STM32F103之間通過串口使用AT指令集進行通信。由于SIM900串口電平標(biāo)準(zhǔn)為2.8V,SRM32F103的串口電平為3.3.V,可以在相應(yīng)引腳間串聯(lián)一個1K的電阻進行匹配。3.2.5電源模塊處于勘察現(xiàn)場便于攜帶的考慮，本設(shè)計選用DL-G50便攜式24V移動電源，考慮到本次設(shè)計的電力線路勘察記錄儀中STM32F103、JP7GPS模塊以及溫濕度傳感器都需要3.3V供電，本設(shè)計的數(shù)據(jù)傳輸模塊需要4.2V工作電壓。因此本系統(tǒng)的供電電路先將24V轉(zhuǎn)為5V,然后再分別轉(zhuǎn)4.2V和3.3V。24V轉(zhuǎn)5V的電路見圖4-7，該電路釆用了LM2576開關(guān)穩(wěn)壓芯片，它內(nèi)部裝有基準(zhǔn)穩(wěn)壓器和比較器以及可以保證52KHz穩(wěn)定工作的振蕩器，可以保證工作過程中異常情況下電流限制，其最高可接入40V的電壓,輸出電壓3.3-15V可調(diào)，最大輸出電流3A。圖3-724V轉(zhuǎn)5V電路5V轉(zhuǎn)3.3V電路見圖4-8，釆用了AS1117三端可調(diào)低壓差線性穩(wěn)壓器，該芯片可在極寬的溫度范圍內(nèi)工作，并具備過流保護功能，同時使用修正技術(shù),保證輸出電壓的誤差小于百分之一。圖3-85V轉(zhuǎn)3.3V電路SIM900模塊的供電電路見圖4-9，SIM900的電源電壓為3.4V—4.5V,在模塊正處于電線數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)時，可能會有2A的瞬時電流峰值,要保證記錄儀能夠安全穩(wěn)定的工作必須保證電源的供電穩(wěn)定性，因而本次設(shè)計考慮到穩(wěn)定性因素選取了MIC29302作為供電芯片，利用其低壓穩(wěn)定器的特定穩(wěn)定輸入在4.2v。同時MIC29302還具有提供反向電流的功能，在發(fā)生電壓瞬變時，可以快速瞬態(tài)反應(yīng)進行過壓保護。圖4-95V轉(zhuǎn)4.2V電路3.2.6顯示模塊本次設(shè)計的顯示模塊采用便攜式液晶屏來支持，根據(jù)實際需求選擇了LPH7366液晶屏，基于液晶屏設(shè)計的顯示模塊支持實時數(shù)據(jù)輸入，可以支持多種串型通信協(xié)議，傳輸速率較快。同時將其安裝在記錄以上可以接入電源模塊傳輸?shù)?.3v電壓，當(dāng)工作電壓較小時還會自動進行掉電保護，保護設(shè)備安全。LPH7366的外圍電路圖見圖3-10。圖4-10LPH7366外圍電路圖4勘察記錄儀軟件設(shè)計4.1溫濕度傳感器軟件AM2303初始化后將物理地址發(fā)送給控制器STM32,并等待STM32發(fā)送指令，為保證正常進行工作至少要將總線拉低800us,至STM32所發(fā)送的信號結(jié)束后才可以釋放總線，而STM32則需要對于傳感器回復(fù)的響應(yīng)信號進行判斷是否命令存在錯誤之處，在確準(zhǔn)無誤后傳感及開始采集溫度濕度實時數(shù)據(jù)，根據(jù)I/O電平變化接收數(shù)據(jù)。AM2303與STM32之間的通信和同步，釆用單總線格式，一次傳送40bit數(shù)據(jù)，STM32對溫度高位、低位，濕度高位、低位的總和進行計算和校驗。數(shù)據(jù)釆樣一個周期工作過后，傳感器轉(zhuǎn)入非工作狀態(tài)對外輸出50us信號，等待處理器對其發(fā)出終止信號停止工作，直至再次得到處理器的起始信號。在數(shù)據(jù)的采集過程中，對于傳感器數(shù)據(jù)的讀取要有一定的時間間隔，若間隔的時間小于2s會造成數(shù)據(jù)難以成功傳輸且存在誤差。本次設(shè)計所選用的溫濕度釆集程序流程圖見圖4-1。圖4-1溫濕度釆集程序流程圖4.2GPRS模塊軟件GPRS作為用于進行數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)慕粨Q的通路，負責(zé)將記錄儀硬件系統(tǒng)所采集到的信息實時傳輸。本文所設(shè)計的GPRS模塊主要包含晶振、定時器、時鐘等，需要對錨塊機型初始化，先行設(shè)定時鐘頻率后才能啟動模塊。該軟件模塊主要完成GPRS模塊與單片機之間數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)定單片機串口的工作方式為模式1,UART,8位，數(shù)據(jù)傳輸速率可變，定時器1工作方式為模式2,數(shù)據(jù)傳輸速率為9600b/s,晶振為11.0592MHzoGPRS模塊SIM900正常啟動后，對SIM900的初始化由單片機通過串口向SIM900模塊發(fā)送AT指令來實現(xiàn)，由SIM900反饋回來的信息判斷初始化是否成功。GPRS模塊軟件設(shè)計流程圖見圖5-2。圖5-2GPRS軟件流程圖4.3GIS數(shù)據(jù)應(yīng)用4.3.1GIS相關(guān)技術(shù)基于GIS廣泛的數(shù)據(jù)源，這導(dǎo)致了GIS技術(shù)的應(yīng)用過程依賴于其他信息技術(shù)的復(fù)合使用，針對GIS數(shù)據(jù)的分析處理能力和與GIS協(xié)同工作的方式，將其區(qū)分為一下分類，主要包括：桌面制圖、計算機CAD、RS、GPS以及DBMS。（1）桌面制圖桌面制圖是利用地圖作為工具來組織數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)，在用戶交互方面也有很廣的應(yīng)用。系統(tǒng)的任務(wù)就是利用制作地圖來產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫。但在空間分析和數(shù)據(jù)關(guān)系上桌面制圖系統(tǒng)具有很大的局限性，缺乏相應(yīng)的個性化能力。桌面制圖系統(tǒng)的操作主要是局限于計算機上。（2）CAD計算機輔助設(shè)計(CAD)系統(tǒng)在建筑、水力、勘探行業(yè)應(yīng)用十分廣泛。隨著技術(shù)的不斷成熟和進步，CAD開始逐漸更多的被應(yīng)用于地圖設(shè)計領(lǐng)域，其本質(zhì)也是設(shè)計地圖作為數(shù)據(jù)庫，可以進行簡單的分析，但仍缺少管理數(shù)據(jù)的工具。（3）RS和GPS技術(shù)RS技術(shù)測量地球的各類信息主要應(yīng)用傳感器、照相機等，應(yīng)用GPS、RS技術(shù)綜合使用收集各類圖像信息，方便對其進行數(shù)據(jù)分析和利用，為之后的進程更有利于研究，缺少了RS、GPS對GIS數(shù)據(jù)進行更新，難以真正的利用GIS技術(shù)。（4）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)\t"/item/GIS%E6%8A%80%E6%9C%AF/_blank"數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是專門被開發(fā)用于儲存和管理數(shù)據(jù)，可以管理不同類型的數(shù)據(jù)，包括矢量型的地理數(shù)據(jù)。應(yīng)用DBMS使得儲存管理數(shù)據(jù)以及針對數(shù)據(jù)進行調(diào)用和回放變得更加便捷、直觀，許多GIS系統(tǒng)基于它進行使用。4.3.2GIS數(shù)據(jù)庫自從GIS系統(tǒng)逐漸得到應(yīng)用，對于堪察所得空間數(shù)據(jù)開始可以進行合理的儲存和管理，可以應(yīng)用數(shù)據(jù)庫調(diào)取數(shù)據(jù)有效的進行決策，因而對于GIS的定義也可以是通過分析和應(yīng)用數(shù)據(jù)更好的管理。應(yīng)用GIS的核心就是先建立GIS數(shù)據(jù)庫。GIS數(shù)據(jù)庫建立的流程圖見圖4-3。一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)最重要的部分是其功能和用途，數(shù)據(jù)庫的功能和用途有管理數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)來決定。高效的應(yīng)用組織、和管理數(shù)據(jù)可以減小構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的復(fù)雜工作量，更有利于實現(xiàn)預(yù)定的功能。系統(tǒng)中信息和數(shù)據(jù)關(guān)系紛繁復(fù)雜，需要通過縝密的設(shè)計，才能使系統(tǒng)構(gòu)建工作有目標(biāo)、有步驟、有計劃進行，建立的系統(tǒng)才能滿足應(yīng)用需要TOC\h\c"表"錯誤！未找到圖形項目表。1．建立統(tǒng)一形式的數(shù)據(jù)描述結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中涉及多學(xué)科的地理單元及其屬性，應(yīng)建立統(tǒng)一表格形式的描述結(jié)構(gòu)；圖4-3建立GIS數(shù)據(jù)庫流程圖2．建立統(tǒng)一的編碼方案，盡量參考有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)，為求與國家和行業(yè)（部門）編碼方案一致或兼容；3．設(shè)計統(tǒng)一的圖形表達形式；4．通過變換可實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享，具備與若干其它常用格式間的轉(zhuǎn)換能力。4.3.3數(shù)據(jù)矢量化數(shù)據(jù)矢量化是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)與制圖數(shù)據(jù)一體化的關(guān)鍵步驟，即通過對數(shù)據(jù)庫要素圖層進行編輯派生出制圖數(shù)據(jù)，將制圖數(shù)據(jù)信息錄入數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)中，不僅能夠?qū)?shù)據(jù)統(tǒng)一管理更新，同時數(shù)據(jù)可用于分析及數(shù)據(jù)處理。錄入數(shù)據(jù)時檢查數(shù)據(jù)的精度是否符合設(shè)計要求，并進行處理做好記錄以此為依據(jù)進行二次檢查。傳統(tǒng)矢量化方法是在ArcGIS中通常采用編輯工具條進行數(shù)據(jù)矢量化，在創(chuàng)建要素過程中由于構(gòu)造工具有限，矢量化后的地圖數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，一般的面要素利用面構(gòu)造工具進行繪制，導(dǎo)致要素不夠平滑，需按照操作規(guī)范處理，如利用分割工具將要分割的要素分割為多個子要素，將重疊部分要素刪除進行幾何錯誤改正，以道路和重要地點重疊部分為例進行分割。數(shù)據(jù)矢量化過程屬于屬性錄入的重要部分，數(shù)據(jù)庫通過ID及X，Y坐標(biāo)位置，Length等信息對空間地理實體進行存儲，每個地理實體都有自己對應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)入庫分為自動賦值與手動賦值，在此過程中將會自動賦值。對名稱代碼等無法自動生成的信息進行手動賦值，在編輯工具條處于開始編輯的狀態(tài)，對要素屬性表字段進行賦值。4.3.4建庫制圖一體化的實現(xiàn)建庫與制圖數(shù)據(jù)的結(jié)合就是在建庫的基礎(chǔ)上形成制圖數(shù)據(jù)，并一同進行管理。制圖數(shù)據(jù)源自數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，其依照制圖規(guī)范與數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)，制定可視化表達規(guī)則完成地圖制圖。在遵守規(guī)范和規(guī)則的基礎(chǔ)上，形成了比例尺不同的地圖符號庫。由于地圖是靠地圖符號、注記等地圖語言進行表示，而矢量化后的要素是以點、線、面三種幾何形狀表示，不同的點、線、面要素通過顏色區(qū)分，不能形象地對空間地理實體進行表達，為使制圖美觀實現(xiàn)地圖符號化表達，為除注記圖層之外的要素制作相應(yīng)的符號。通過c語言語句實現(xiàn)不同比例尺的地圖符號自適應(yīng)配置，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)向制圖數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化。為滿足地理信息數(shù)據(jù)入庫和地理制圖兩種需求來進行GIS數(shù)據(jù)一體化研究，實現(xiàn)建庫數(shù)據(jù)與制圖數(shù)據(jù)有效結(jié)合，減少數(shù)據(jù)冗余，同時兼顧制圖要求及數(shù)據(jù)庫完整性,對于數(shù)據(jù)的維護及更新具有重要意義。4.3.5GIS地圖在GIS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中所儲存管理的數(shù)據(jù)，其主要顯示內(nèi)容是地理信息，對于地理信息和合理描敘需要建立在合理的地理參考系的基礎(chǔ)上以坐標(biāo)的形式表示。GIS系統(tǒng)對于所儲存的數(shù)據(jù)的顯示方式幾乎都是一地圖的形式進行直觀表述，對于想要查詢的信息也是在地圖上進行便利的查詢,針對實際要求所進行的GIS空間分析結(jié)果以及輸出都是在地圖上進行完成。由于GIS大多是以地圖的方式來顯示地理信息的，而地圖是平面，地理信息則是在地球橢球面上的，因此，地圖投影在GIS中是不可缺少的。例如，當(dāng)GIS的地理數(shù)據(jù)庫中的地理數(shù)據(jù)是以地理坐標(biāo)（即經(jīng)緯度）來存貯時，對于輸入的以地圖為數(shù)據(jù)源的空間數(shù)據(jù)必須通過投影變換來轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)，然后才能裝入到GIS的地理數(shù)據(jù)庫中，而當(dāng)需要顯示或輸出地圖時，則必須將地理數(shù)據(jù)庫中的地理坐標(biāo)表示的空間數(shù)據(jù)通過投影變換成指定投影的平面坐標(biāo)。由于GPS定位系統(tǒng)采用了WGS—84坐標(biāo)系統(tǒng)，因此它測出的坐標(biāo)都是基于WGS—84系統(tǒng)的，不可能與GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫位置坐標(biāo)系統(tǒng)相同，所以必須將WGS-84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成與GIS數(shù)據(jù)庫一致的坐標(biāo)系統(tǒng)，這在處理數(shù)據(jù)時一定要注意。如我國目前絕大部分GIS系統(tǒng)采用北京54坐標(biāo)系的平面投影形式，因此要先將WGS—84坐標(biāo)經(jīng)過基準(zhǔn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換而得到北京54坐標(biāo)。此外還需要進行投影變換(如高斯投影、蘭勃持投影)，最后得到符合GIS系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)庫要求的坐標(biāo)位置形式。在GIS中，地理數(shù)據(jù)的顯示往往可以根據(jù)用戶的需要，指定各種投影。當(dāng)所顯示的地圖與國家基本地圖系列的比例尺一致時，往往釆用與國家基本系列地圖所用的投影，因而在GIS地圖上可以回放實際勘察軌跡，滿足本設(shè)計的技術(shù)需求。5結(jié)論基于對電力線路勘察設(shè)計的研究，了解了電力線路勘察設(shè)計的意義所在，尋找出了目前電力線路勘察行業(yè)應(yīng)用的技術(shù)和管理方式所存在的問題，從技術(shù)創(chuàng)新的角度出發(fā)，介紹了與本次設(shè)計相關(guān)的新技術(shù)以及應(yīng)用新技術(shù)所采取的方法與傳統(tǒng)方法的優(yōu)劣指出相比較，應(yīng)用GPS、GIS、GPRS等技術(shù)設(shè)計了便攜式電力線路勘察記錄儀，介紹了其硬件結(jié)構(gòu)和元器件的選型，主要包括STM32系列微處理器，溫濕度傳感器，便攜式電源模塊，顯示模塊等，初步完成了設(shè)計所要求的各項功能和參數(shù)，并介紹了GIS數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建、GIS地圖軌跡回放及部分模塊的軟件設(shè)計框圖，對于要解決的問題做出了介紹。雖然本設(shè)計未進行仿真實驗，但為進一步地研究提供了可靠性。

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