学士学位论文—-基于手持gps的gis数据采集系统的设计研究.doc资源-CSDN文库

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基于手持GPS的GIS数据采集系统的设计研究本论文介绍了基于手持GPS的GIS数据采集系统的设计研究。GIS（Geographic Information System）是一种利用计算机数据来描述整个或部分地球表面与空间地理分布数据的空间信息系统，它具有采集、存储、管理、分析等功能。GIS在测量、交通、农林业、国土规划等领域起到相当重要的作用。第一部分：GPS原理和GPS定位 GPS（Global Positioning System）是一种基于卫星导航的定位系统，能够提供高精度的定位信息。GPS系统由24颗卫星组成，它们分布在中地球轨道上，每颗卫星都发射特定的无线电信号，GPS接收器可以接收这些信号，并根据信号的时间延迟和信号强度来计算自己的位置。第二部分：GIS相关知识和发展方向 GIS是一种空间信息系统，它具有采集、存储、管理、分析等功能。GIS的发展非常快，覆盖的领域也非常广泛，包括测量、交通、农林业、国土规划等领域。在国土调查中，GIS可以用于采集、存储和分析地理数据，提高工作效率和精度。第三部分：GPS在GIS数据采集中的应用 GPS可以与GIS结合，用于采集地理数据。GPS可以提供高精度的定位信息，GIS可以对这些信息进行存储、管理和分析。使用GPS和GIS结合的方法，可以提高GIS数据采集的效率和精度。第四部分：嵌入式系统软硬件相关技术嵌入式系统是一种专门为特定应用设计的计算机系统，具有小型化、低功耗、实时性强等特点。嵌入式系统可以用于开发GIS数据采集系统，提高数据采集的效率和精度。第五部分：GIS数据采集工作原理和流程 GIS数据采集工作原理是指利用GPS和手持机来采集地理数据，然后将这些数据传输到GIS系统中，进行存储、管理和分析。GIS数据采集流程包括需求分析、模块划分、模块之间的调用、数据处理等步骤。第六部分：手持机GIS数据采集系统的开发手持机GIS数据采集系统是基于手持机和GPS的GIS数据采集系统。该系统可以提高数据采集的效率和精度，减少野外工作人员的工作量。该系统的开发需要使用Embedded Visual C++等技术，进行需求分析、模块划分、模块之间的调用、数据处理等步骤。第七部分：结论本论文设计了一套基于手持GPS的GIS数据采集系统，提高了数据采集的效率和精度，减少了野外工作人员的工作量。该系统可以应用于国土调查、测量、交通、农林业、国土规划等领域，提高工作效率和精度。

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摘要

地理信息系统（GIS Geographic Information System）是一种利用计算机数据来描述

整个或部分地球表面与空间地理分布数据的空间信息系统，它具有采集、存储、管理、

分析等功能。今年来 GIS 发展非常快，覆盖的领域也非常广泛，地理信息系统在测量，

交通，农林业，国土规划等领域起到相当重要的作用。

在我国国土调查中，由于我国国土面积广，要对我国整个国土或者部分国土做一

次统计，利用传统的手工方式进行统计，不但工作量，效率低，而且误差也相当大。

本文从国土调查角度出发，针对传统手工测量的缺点，提出利用全球定位系统(GPS,

Global Positioning System)，结合手持机轻巧灵活的优点，设计出一套便于野外数据采

集工作人员方便携带和采集的手持机 GIS 数据采集系统。与传统的国土调查数据采集

方式相比，利用 GPS 和手持机无缝结合 GIS 数据采集系统，不但效率高，精度也比较

高，而且野外工作人员的工作量可以大大减轻。

本文首先介绍了 GPS 原理和 GPS 定位，然后介绍 GIS 的一些相关知识和发展方向、

GPS 在 GIS 数据采集中一些常见的作业模式，并且介绍如何利用 GPS 差分解算来了获

得 GIS 数据采集中的坐标数据。

本文接着介绍了嵌入式系统软硬件相关技术，并详细介绍了在 Windows CE 嵌入

式环境开发应用软件的流程和利用 Embedded Visual C++开发 Windows CE 程序所需

要用到的多线程，串口通信，内存管理等技术。

本文接着介绍 GIS 数据采集工作原理和流程，重点介绍在 Workabout pro 手持机

(Windows CE 嵌入式设备)中开发 GIS 数据采集系统开发的过程（如需求分析，模块

划分，模块之间的调用，数据处理等等）中开发思路，实现方法和所应用的技术。

最后本文对 GIS 数据采集系统进行了集成测试，测试表明前期的设计研究工作取

得了预期的效果。

关键词手持机，GIS，数据采集，GPS，Windows CE

摘要 ..............................................................................................................................................................I

Abstract.......................................................................................................................................................II

第 1 章绪论..............................................................................................................................................1

1.1 论文背景.........................................................................................................................................1

1.2 国内外研究现状与趋势............................................................................................................2

1.3 研究内容.........................................................................................................................................3

1.4 论文结构.........................................................................................................................................3

1.5 本章小结.........................................................................................................................................4

第 2 章 GPS 原理 .....................................................................................................................................5

2.1 GPS 概述.........................................................................................................................................5

2.1.1 空间部分...............................................................................................................................5

2.1.2 地面监控部分......................................................................................................................5

2.1.3 用户设备部分......................................................................................................................6

2.2 GPS 信号.........................................................................................................................................6

2.2.1 载波........................................................................................................................................6

2.2.2 测距码 ...................................................................................................................................6

2.2.3 GPS 卫星的导航电文（数据码） ..................................................................................7

2.3 GPS 定位.........................................................................................................................................7

2.3.1 伪距定位...............................................................................................................................8

2.3.2 载波相位测量......................................................................................................................8

2.3.3 多点相对定位......................................................................................................................9

2.3.4 差分定位.............................................................................................................................10

2.3.5 RTK 技术..............................................................................................................................11

2.4 本章小结.......................................................................................................................................12

第 3 章嵌入式系统与 Windows CE 开发平台的搭建...............................................................13

3.1 嵌入式系统概述.........................................................................................................................13

3.2 嵌入式系统处理器 ....................................................................................................................13

3.2.1 ARM 处理器 .........................................................................................................................13

3.2.2 ARM 处理器体系结构 .......................................................................................................14

3.3 嵌入式操作系统.........................................................................................................................14

3.4 Windows CE 操作系统的定制................................................................................................15

3.5 开发环境的搭建........................................................................................................................16

3.6 Windows CE 开发常用的技术................................................................................................17

3.6.1 Win CE 多线程编程 .........................................................................................................17

3.6.2 Win CE 串口通信..............................................................................................................18

3.6.3 创建自己的内存管理......................................................................................................19

3.7 本章小结.......................................................................................................................................20

江苏科技大学工学硕士学位论文

第 4 章 GPS 技术在 GIS 数据采集系统中的应用 ......................................................................21

4.1 地理信息系统(GIS)概述........................................................................................................21

4.2 地理信息系统的功能...............................................................................................................21

4.2.1 空间数据输入.....................................................................................................................21

4.2.2 空间数据存储和查询分析..............................................................................................22

4.2.3 数据输出..............................................................................................................................23

4.3 地理信息系统的发展...............................................................................................................23

4.3.1 WebGIS .................................................................................................................................23

4.3.2 GIS 组件技术.....................................................................................................................23

4.3.3 嵌入式 GIS .........................................................................................................................23

4.4 在 GIS 数据采集中的 GPS 作业模式 ...................................................................................24

4.4.1 静态定位模式.....................................................................................................................24

4.4.2 快速静态定位.....................................................................................................................24

4.4.3 准动态定位 .........................................................................................................................24

4.4.4 动态定位..............................................................................................................................24

4.4.5 单机定位..............................................................................................................................25

4.4.6 后差分定位 .........................................................................................................................25

4.4.7 实时动态定位.....................................................................................................................25

4.5 GPS 定位的坐标系统................................................................................................................26

4.5.1 空间直角坐标系 ................................................................................................................26

4.5.2 空间大地坐标系 ................................................................................................................26

4.5.3 平面直角坐标系 ................................................................................................................27

4.5.4 WGS-84 坐标系 .................................................................................................................27

4.5.5 北京-54 坐标系 ................................................................................................................27

4.5.6 西安-80 大地坐标系 ........................................................................................................27

4.6 GIS 数据采集中 GPS 差分解算 .............................................................................................28

4.6.1 GPS 差分解算.....................................................................................................................28

4.6.2 基线解算.............................................................................................................................28

4.7 GIS 数据采集中的误差来源及其影响................................................................................30

4.7.1 与卫星有关的误差............................................................................................................30

4.7.1.1 卫星钟差.........................................................................................................................30

4.7.1.2 星历误差（卫星轨道偏差） ...................................................................................30

4.7.2 卫星信号传播误差...........................................................................................................31

4.7.2.1 电离层折射影响.........................................................................................................31

4.7.2.2 对流层的影响 ............................................................................................................31

4.7.2.3 多路径效应.................................................................................................................31

4.7.3 接收设备有关的误差......................................................................................................31

4.8 本章小结.......................................................................................................................................32

第 5 章 GIS 数据采集系统设计........................................................................................................33

5.1 引言...............................................................................................................................................33

5.2 GIS 数据采集的内容与流程..................................................................................................34

5.2.1 采集内容..............................................................................................................................34

III

5.2.2 采集流程..............................................................................................................................34

5.3 GIS 数据采集系统的设计过程 .............................................................................................35

5.3.1 需求分析.............................................................................................................................35

5.3.2 系统模块划分....................................................................................................................36

5.3.3 手持机的选择....................................................................................................................37

5.4 各个模块的设计.........................................................................................................................37

5.4.1 数据字典.............................................................................................................................37

5.4.2 数据通讯模块....................................................................................................................38

5.4.3 GIS 数据采集模块............................................................................................................42

5.4.4 GIS 数据采集文件............................................................................................................49

5.4.5 查看卫星信息模块...........................................................................................................50

5.4.6 坐标转换.............................................................................................................................50

5.5 单元测试 .....................................................................................................................................53

5.6 集成测试 ..........................................................................................................................................533

5.7 本章小结 .....................................................................................................................................54

总结与展望..............................................................................................................................................55

参考文献...................................................................................................................................................57

攻读硕士学位期间发表的学术论文 ................................................................................................61

致谢 .......................................................................................................................................................63