基于PDA的土地利用变更调查数据采集系统的设计与实现

西南交通大学硕士学位论文基于PDA的土地利用变更调查数据采集系统的设计与实现姓名:吴亚东申请学位级别:硕士专业:地图制图学与地理信息工程指导教师:黄丁发20090501西南交通大学硕士学位论文第页摘要土地是人类赖以生存的不可再生资源,但由于社会、经济迅速发展,城市化、工业化进程加快,我国许多农业用地被占用变为非农业用地;面临着耕地在减少,林地在萎缩,土地在退化,生态在恶化的严峻现实,土地资源部门需要及时准确地掌握城镇和农村用地的变化格局,为农业的可持续发展及农业用地保护政策的制定提供依据。传统的土地变更测量方法存在难于准确获取变化边界坐标,成图困难且周期长、人为操作随意性大等缺陷。鉴于此,本文主要以土地利用现状变更调查为具体研究对象,以研制基于和技术的简单、快捷、易于使用的土地利用变更调查数据采集系统为目标,对、嵌入式地理信息系统在土地变更调查工作中的应用进行深入的研究。本文研究的目的就是通过全球定位系统、嵌入式地理信息系统、软件工程技术等现代科学技术的结合,设计开发基于的土地利用变更调查系统,实现土地调查的外业自动化数据采集、测量与处理。技术的结合是当前空间信息技术发展的重要方向,在土地管理中具有广阔的应用前景。在土地利用现状更新调查中,为系统提供了可靠的数据源,能迅速查到与数据库中相对应的地块,便于地块的落实和数据更新。则对系统提供的数据源进行了详尽的信息分析与应用。本文从土地调查的国内外现状出发,阐述了、嵌入式、软件构建技术、无线网络等现代信息技术应用在土地管理的重要现实意义,分析了系统实现的技术路线与解决方案;然后进行了详细的系统设计、实现了主要功能模块;最后做了测试实验,对系统进行总结,提出不足之处。关键词:;嵌入式地理信息系统;;;土地利用变更调查第页西南交通大学硕士学位论文..,,.,,,,..,,’.,,;,,。‘,.,,,,..。,...,西南交通大学硕士学位论文第页,,,,,..,,.,:;;;;;西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于.保密口,在年解密后适用本授权书;.不保密,使用本授权书。请在以上方框内打“√指导老师签名:学位论文作者签名:羲巴献同期:川印臼℃。。日期:夏彳.‘,西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下:,实现了软件工程技术、技术、嵌入式技术、无线通信技术等在土地利用变更调查中的综合应用。,构建了一套技术方案可行、技术先进的土地利用变更调查技术体系、技术流程和技术实现路线。研制了基于的便于基层土地资源管理人员使用的土地利用变更调查数据采集系统。爨够身,卅辛目印彷西南交通大学硕士学位论文第页第章绪论.引言土地是人类赖以生存和发展的不可再生资源,也是国土资源重要的组成部分。及时、准确地掌握土地资源的数量、质量、分布及其变化趋势,直接关系到国民经济的可持续发展。全国范围的土地利用现状调查已基本结束。这一工作基本查清了当时我国的土地利用类型、面积、分布、权属和利用状况,摸清了我国土地资源的家底;为领导决策、各有关部门编制发展规划提供了科学依据,也为合理利用土地、理顺土地权属关系、加强土地管理打下了坚实的基础。当前我国处于经济快速发展时期,土地利用现状将处于频繁的变更之中,为了保护土地利用现状的现实性和准确性,及时掌握土地动态变化状况,为国家实施决策提供依据,土地资源变更调查就显得尤为必要。土地变更的内容包括地类、土地权属单位和土地权属性质、权属界线和面积等口。土地利用变更调查是在土地详查成果的基础上对土地变更的内容进行调查,更新土地利用现状图,记录土地变更调查成果。土地变更是土地管理中最基础的最重要的环节,是一个极其复杂的工作,需要处理大量数据,如何提高土地信息变更的效率和质量,对土地管理信息化建设十分重要。许多学者在这方面进行了大量的探索和研究,尝试应用新的技术来变革传统的土地利用现状变更的方法,提高土地利用现状变更的效率和数据的现实性和真实性?。土地变更调查中引入和嵌入式技术也备受人们的关注。.土地变更调查..土地变更调查的任务和目的土地利用变更调查的任务是各级对管辖区土地利用现状实施变更调查,查清土地产权和土地利用状况,形成权属清楚、界线与分类准确、数据可靠、图件、数据与现状一致的土地利用现状数据,建立县市级土第页西南交通大学硕士学位论文地利用现状管理信息系统。使土地管理迈上新台阶,为社会各界提供完整、详尽、准确的土地信息资料。土地利用变更调查的目的:加强农村土地产权管理;实施土地用途管制,保护耕地;以详实的土地权属类型、土地利用类别、分类面积数据、土地分布状况与特点等调查成果资料为依据,为经济建设发展和完善、修订城镇土地利用总体规划及镇村土地利用规划提供参考,为建立规范化、计算机信息化、城镇一体化的土地管理体系奠定基础,从而实现高效、准确的土地动态管理;建立县市级土地利用现状管理信息系统。..土地变更调查的内容土地变更调查,就调查对象的变化内容而言情况十分繁多,主要有:.地类的变化地类的变化是指土地的用途或利用方式发生了变化。它包括农业用地和非农建设用地之间的转化,也包括农业用地内部结构的调整和非农用地内部类别之间的变化,还包括未利用土地因开发而转变为农业用地,或其他用地的变化。.图斑的变化图斑的变化是土地利用变化中十分普遍的现象。图斑的变化常常伴随着地类、权属、境界等的变动而出现。图斑的变化存在着一个图斑的规模大小范围的变化,也存在着某图斑消失或者增添一些新图斑的现象,即出现图斑间的合并、分割、增加、消失以及其他方式的变化。.权属的变迁土地权属是土地所有或使用的法律权力标志。土地权属的变化常常都伴有土地用途即地类的变化和地类图斑的变动。土地权属的变迁推动土地利用向合理化、高速化发展。.行政境界调整行政境界有时从发展区域经济和管理工作的需要出发,会作适当调整。行政范围的分割和合并,也包含着土地利用其他方面如地类、图斑等的变化。.飞地、争议地的变化第页西南交通大学硕士学位论文由于土地管理工作的加强和土地整理工作的开展,一些地区的飞地得到了调整,争议纠纷得到解除,使土地的分配利用更趋合理,土地关系进一步理顺。它们的解决使原来的土地调查资料失去了现势性,因此必须通过变更调查给予正确的反映。.单位更名的变化在土地利用现状调查中大量的国有土地使用者的土地大多作为一个独立单位进行调查统计,而他们常常因为各种原因变化名称,这些更名必须在变更调查中进行调查和更正。..土地变更调查的步骤与要求.准备工作制定方案结合当地具体情况,制定本地区的土地变更调查实施方案。准备资料收集土地利用现状调查及土地变更调查资料,包括土地变更调查工作底图、数据及外业调查记录手簿等相关资料:收集有关退耕还林的图件设计图、验收图等、数据计划数、完成数、验收数、验收报告等相关资料;收集新增建设用地审批文件及实际用途,土地开发复垦整理成果验收等资料图件、数据、报告等以及农业结构调整、灾毁耕地等相关资料;收集近几年耕地减少资料。准备表格准备《土地变更调查记录表》,《更新调查面积表》,《耕地坡度分级统计表》等表格。对土地变更调查人员进行技术培训。.实地调查以本年度实地变化现状为准,实地进行变更调查,保证实地、图件、数据“三者一致。关于变更的内容如..所述。.内业蒙绘或转绘变更调查转绘工作量~般不大,因变更一般在复制的土地利用现状图上进行修测,而后用红色蒙绘到新的土地利用现状图上。在用航片进行外业调查的第页西南交通大学硕士学位论文情况下,需要通过转绘工作来修正图件。.面积量算与统计汇总面积量算是获取变化后土地面积的实质性步骤。要保证量算结果的质量,使得先后量算结果能相互衔接。量算工作同样包括图斑面积的量算,线状地物面积的量算。而零星地类面积量算依然需要在实地进行测量来完成。.图件编制图件修正在内业蒙绘或转绘基础上进行,形成能清晰反映土地利用现状的新图件。.编写变更调查报告即土地变更调查的工作总结和技术说明。.调查成果的检查验收及归档变更调查中的差错尽可能地消除在作业的第一线上,因而建立自检互检同样是必要的。.国内外研究现状..国外土地调查的现状国外一些经济发达国家的土地资源调查工作开展较早,在上个世纪年代就已经十分普遍。英、美、日、澳、德、法、波兰等国还建立了相应的土地利用现状调查规划和管理机构,先后开展了全国性和地区性的土地利用调查与制图工作。美国在年进行了以土壤侵蚀度为中心内容的土地利用调查。年又开展了土地调查,制定了土地保护计划方案,把土地按适宜性分为级。世纪年代以来,在遥感技术支持下形成的地质测量局土地利用、土地覆盖分类方案。此后,美国大量利用遥感信息资料和自动化技术编制:万和:万土地利用图和土壤覆盖图。欧共体年以来开展了利用遥感技术监测欧共体国家耕地、农作物变化的大型计划。澳大利亚、英国、法国、日本等国也都相继利用航天、航空资料进行了资源与环境的调查、监测与评价。加拿大于年成立了土地生态机构,对土地利用和管理进行了全第页西南交通大学硕士学位论文国的调查和规划。年成立全国生态土地分类委员会,并对年的土地分类等级和名称改为生态带、生态区域、生态区、生态段、生态立地、生态元素,把全国土地划分为七个等级。澳大利亚将“?、?、技术广泛应用于科研、环境监测、农业、林业、土地、水利、海洋、制图等领域。早在世纪年代,他们就利用差分技术建立了国家级的高精度空间网;在国家级空间网的基础上,相继建立了州级控制网。基于的准实时和实时的昆士兰虚拟参考站系统,已在土地调查等领域中发挥了重要作用,该系统的定位精度达厘米级,用进行网站间的数据传输,中央处理器全天候工作,用户利用该系统可获得实时实地的定位数据。昆士兰州的土地与产权中心利用技术建立了地籍管理信息系统,该系统有效地管理着昆士兰州多年的地籍信息,并利用/数据采集系统准实时或实时地不断更新,用户可方便地上网查询有关信息。..国内土地利用现状调查的现状我国的土地利用现状调查包括:一次详查、变更调查、更新调查。一次详查是指上个世纪年代在全国范围开展的土地资源调查。变更调查是在已有调查成果的基础上,对利用状况发生变化部分的土地进行信息更新。更新调查抛开已有调查的成果,重新开展的土地资源调查。其中,变更调查最为频繁,因为一个地块的用途、形状随时都可能发生变化,为了掌握每个地块的利用现状,需要经常地进行变更调查。在我国,土地利用现状变更调查采用的方法大致分为两步:外业调查、内业转绘。外业调绘是在多种图件资料上进行的,如晒印航片、放大航片、彩红外片、相片平面图、影像平面图、卫星像片、线划地形图等。地类调绘的过程实际分成两个阶段,第一阶段确定所摄物体的内容,为此细致地研究航空像片;第二阶段着墨整饰,即对每一个地物选择相应的图式符号相应的地类代号,并按相应的细则和编辑指示书的规定,绘地物于航片的西南交通大学硕士学位论文第页影像上。这就要求工作人员持像片赴实地进行野外核对调查,识别像片上各种影像所反映的地物内容,根据用途要求进行适当的综合取舍,并调注和量测有关地理名称及必要的数据,然后按规定的图式符号以不同的颜色在室内进行着墨和整饰。因为凡是变化了的图斑都要坚持野外调查,在实地通过观察、访问、测定等方法来获取变更数据。测定变更资料的具体技术手段主要有简易补测法如截距法、距离交会法、直角坐标法、延长线截距法、平板仪补测法极坐标法、前方交会法、侧方交会法、后方交会法、航片调绘法和像片平面图补测法。土地变更的转绘一般都在复制的土地利用现状图上进行修测,而后用红色蒙绘到新的土地利用现状图上的。在用航片进行外业调绘的情况下,需要通过转绘工作来修正图件。转绘方法较多,可以分成两大类:一是纠正转绘,使用的技术方法有:图解法、仪器法、航片数字化转绘计算机、卫片图像计算机处理等:二是转描蒙绘。综观传统的土地变更调查方法:使用平板仪、皮尺等测定变更数据,不仅需要投入大量的人力物力,技术手段落后,而且调查数据的精度不能保证;变更数据的精度很大程度上依赖于调查底图,并且在转绘或蒙绘过程中又一次降低调查数据的精度;土地变更调查的具体步骤繁多,使得调查周期很长。总而言之,在科技日新月异的今天,仍采用传统的土地变更外业调查方法时效太慢,已不能满足现代土地变更调查的需要。.论文主要研究内容和组织结构本文的研究内容:本文从土地变更调查的国内外现状出发,研究了、嵌入式、软件构建技术、无线网络等现代信息技术在土地管理中的应用,并设计了具体的技术路线与解决方案;深入研究了嵌入式系统和嵌入式,并在此基础上开发实现了土地利用变更调查数据采集系统。本文共分为六章:第一章概述土地变更调查、国内外研究现状以及本文的研究内容和意义;第二章介绍测量和嵌入式地理信息系统;第三章介绍基于的土地利用变更调查数据采集系统的设计;第四章是本文的重点,介绍系统模块的实现过程:第五章介绍土地利用变更调查数据采集系统测试实验;第六章是全文的小结并提出展望。第页西南交通大学硕士学位论文第章系统相关的理论与技术.技术.测量原理载波相位差分技术又称为,是建立在实时处理两个测站载波相位基础上的,它能实时提供流动站的三维坐标“。测量是动态相对定位测量的一种,是用一台接收机安设在参考点上固定不动,另一台接收机设在运动的载体上,两台接收机同步观测相同的卫星,以确定运动点相对参考点的位置。与其它动态相对定位方法不同的是,在测量技术中,采用了载波相位观测值,参考站通过数据传输电台或无线网络将其载波相位观测量及测站坐标信息一同传送到流动站,流动站接收卫星的载波相位数据与来自参考站的载波相位数据,并组成相位差分观测值进行实时处理,实时地解算出每颗卫星信号的整周未知幽测茸原理西南交通大学硕士学位论文第页数。在测量中,使用最为广泛的是快速逼近技术和求差技术。这些解算技术可大大提高测量成果精度,目前采用这些技术可以取得厘米级定位成果。测量工作原理如图?,参考站接收到来自卫星的信号,并与其自身天线所在的已知位置进行匹配,计算每颗卫星的差分改正值,并调制成无线电信号,然后通过无线电台实时地向外发送;流动站工作时,同时接收来自卫星的信号和来自参考站的差分改正信号,将各类信号解调以后,通过差分改正值对相应卫星的码数据或载波相位数据进行改正,然后计算出定位数据,再通过坐标系统转换参数将其转换到所使用的测量基准‘引。..网络。在一定区域内建立多个基准站,对该地区构成网状覆盖,并以这些基准站中的一个或多个为基准,计算和发播改正信息,对该地区内的卫星定位用户进行实时改正的定位方式,称为网络。网络的基本思想是在一定区域内,多种系统误差,如电离层延迟、对流层延迟和轨道误差等具有较强的相关性,因此根据多个基准站的已知误差用一定的算法可以推算或消除该区域内任何一处流动站的未知误差,此过程一般也是基于双差组合的,然后在解算整周模糊度,得到高精度的实时定位结果。网络工作的主要技术和方法:基准站应按规定的采样率进行连续观测,并通过数据通信链实时将观测资料传送给数据处理中心;数据处理中心根据流动站送来的近似坐标可据伪距法单点定位求得判断出该站位于由哪三个基准站所组成的三角形内。然后根据这三个基准站的观测资料求出流动站处所受到的系统误差;将求出的系统误差播发给流动用户来进行修正以获得精确的结果。有必要时可将上述过程迭代一次。基准站与数据处理中心间的数据通信可采用数字数据网或无线通信等方法进行。流动站和数据处理中心间的双向数据通信则可通过移动、等方式进行。目前网络大体可采用内插法、线性组合法及虚拟站等方法进行。因为网络可以全自动、全天候、实时提供建网地区的高精度三维西南交通大学硕士学位论文第页坐标和时间信息,所以它是一个城市或一个地区实现现代化管理和数字化城市,甚至数字化地球所不可缺少的重要组成部分。它可以满足各类不同行业用户对精密定位,快速和实时定位、导航的要求,及时地满足城市规划、国土测绘、地籍管理、城乡建设、环境监测、防灾减灾、交通监控等多种现代信息化管理的社会需求。.嵌入式系统..嵌入式系统嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心,软硬件可裁减的,适合对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统、和通用计算机不同,嵌入式系统是针对具体应用的专用系统。目的就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用;它的硬件和软件都必须高效率的设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。.嵌入式系统的组成嵌入式系统主要由硬件平台、嵌入式操作系统以及特定的应用程序等三部分组成。硬件环境:是整个嵌入式操作系统和应用程序运行的硬件平台,不同的应用通常有不同的硬件环境。硬件平台的多样性是嵌入式系统的一个主要特点。嵌入式操作系统:完成嵌入式应用的任务调度和控制等核心功能。具有内核较精简、可配置、与高层应用紧密关联等特点。嵌入式操作系统具有相对不变性。嵌入式应用程序:运行于操作系统之上,利用操作系统提供的机制完成特定功能的嵌入式应用。不同的系统需要设计不同的嵌入式应用程序。.嵌入式系统的特点∞嵌入式系统是面向应用的包含计算机、机械、电子等多种工作部件的综合系统,它与桌面计算机系统有着本质区别。其特点主要体现在以下几个方面:西南交通大学硕士学位论文第页嵌入式系统通常是面向特定应用的。嵌入式与通用型的最大不同就是嵌入式大多工作在为特定用户群设计的系统中,它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点,能够把通用中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化,移动能力大大增强,跟网络的耦合也越来越紧密。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率的设计,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能,这样才能在具体的应用中对处理器的选择更具有竞争力。嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起,它的升级换代也是和具体产品同步进行。因此嵌入式系统产品一旦进入市场,具有较长的生命周期。为了提高执行速度和系统的可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是存储与磁盘等载体中。嵌入式系统本身不具备自举开发能力,即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的,必须有一套开发工具和环境才能进行开发。..嵌入式操作系统嵌入式操作系统的核心通常要求很小,因为硬件的容量有限。嵌入式操作系统按照层次的不同可以将它分为三个部分:最小的基本部分包括一个用作引导的可用设施,一个具备内存管理、进程管理、定时器服务的微内核,一个初始进程:为了具备一定的实用性,还需加上硬件驱动程序,一个或几个应用进程完成必需的功能;随着对系统要求的增加,一般还包括一个文件系统放在或中,/网络协议栈等。按照是否实时,嵌入式操作系统可以分成两公司的类:一类是面向控制、通信等领域的实时操作系统,如、公司的系列等;另一类是面向消费西南交通大学硕士学位论文第页电子产品的非实时操作系统,这类产品包括个人数字助理、移动电话、机顶盒等,如、、嵌入式和等。.是为各种嵌入式系统和产品设计的一种压缩的、具有高效的、可升级的操作系统。其多线性、多任务、全优先的操作系统环境是专门针对资源有限而设计的。这种模块化设计使嵌入式系统开发者和应用开发者能够定做各种产品,例如家用电器,专门的工业控制器和嵌入式通信设备。支持各种硬件外围设备、其它设备及网络系统。包括键盘、鼠标设备、触板、串行端口、以太网连接器、调制解调器、通用串行总线设备、音频设备、并行端口、打印设备及存储设备,例如卡。此外,支持超过个公共和几种附加的编程接口,用户可利用它们来开发应用程序。这些接口包括:组件对象模型、基础类、控件、活动模板库。还支持以下技术:管理受时间限制响应的实时处理法、各种串行及通讯技术,包括支持、为用户提供服务的移动通道、自动化和相互通讯的其它方法。对于台式计算机的硬件来说,提供以下工具来允许用户通过台式计算机与基于的附加设备之问传递信息:建立和维护连接的连接管理器、允许共享数据同步化的数据同步化接口、输入输出文件的文件过滤器、使台式计算机上的客户能够从安装在基于相比,的附加设备的服务器上请求服务,例如进行文件操作。与是一个位的、多线程、多任务的操作系统,这是它的主要特色。的体系结构采用独立于通常的程序设计语言并且和兼容的的方式,这样就可以保障的组件化和化,充分适应有限的存储空间和各种不同芯片的要求。是模块型的操作系统。这意味着可选择、组合和配置的模块和组件来创建用户版的操作系统。和/的相比,中的不提供冗余的,更多关注的是内存的大小、电源的管理、驱动程序的模型以及如何使线程调度表更简单。遇过其多线程处理器实现多任务功能,这相对于单任务的来说是一个优点。此外,西南交通大学硕士学位论文第页对子硬件系统的支持,无论是在处理槽、内存还是屏幕及其他方面都比强大,因而可以很轻松地支持包括、、语音识别在内的多媒体应用,这也是目前较优胜的地方。.是由公司开发的一种位嵌入式操作系统。它运行在一个抢占式多任务内核上,同一时刻用户界面只允许一个应用程序被打开。具有优异的性能和易用性,是一套开放性极强的系统。它向用户免费提供的开发工具,用户借助于它,能在系统的基础上方便的编写、修改相关的软件。操作系统及其应用程序高效简洁,界面明快,操作方便。由于是专供手持设备使用的,因此本身所占内存极小,并且基于开发的应用程序也很小,通常只有几十。这是与的一个主要区别。与相比,的通用性比较差,对中文支持性差。.是推出的开放性操作系统。专门用于移动计算设备,包括掌上电脑,更偏向于无线设备。使用该操作系统的掌上电脑运行速度快。是一种可处理全方位无线应用协议的操作系统。可以进行数据的无线传输,它支持蓝牙技术,使用语言,可与市场上任何一种浏览器和服务器很好的合作。该系统适合于小型数字助理机,目前主要是被类产品所使用。.这是嵌入式操作系统的一个新成员,其最大的特点是源代码公开并且遵循协议,在近年来成为研究热点,嵌入式和普通并无本质区别,上用到的硬件嵌入式几乎都支持。而且各种硬件的驱动程序源代码都可以得到,为用户编写自己专有硬件的驱动程序带来很大方便。嵌入式操作系统的其他主要特点有:精简标准的内核,适应于多种和硬件平台,性能稳定,裁减性很好,开发使用容易,或还可以使用上的应用程序。现在,嵌入式也可以使用下的多媒体应用。几种主要嵌入式操作系统的特点比较如下:第页西南交通大学硕士学位论文表嵌入式操作系统的比较缺点嵌入式操作系统优点很强的多媒体功能和功系统庞大、硬件要求高,消能,集成了应用编程接口耗资源多,耗电量大,源码,中文识别率高,开发环境好,不公开与兼容高效简洁、界面明快、开放性好、众多支持软件、市场占有率高、通用性差、授权困难开放系统跨平台、裁剪性好、性能稳定、自身过于庞大、开发难度较开放源代码、内核小、效率高高、标准未成形运行速度快,可处理全方位无线仅适应于小型数字助理机,应用协议功能以为主,扩展性差.嵌入式地理信息系统嵌入式是地理信息技术发展的一个重要方向。中国软件行业协会《年度中国软件产业发展研究报告》指出:嵌入式是新一代地理信息技术发展的代表方向之一。所谓嵌入式是指运行在嵌入式计算机系统中的地理信息技术,典型的嵌入式应用由嵌入式硬件系统、嵌入式操作系统和嵌入式软件组成。其中,嵌入式硬件系统和嵌入式操作系统在前面一节已经介绍过;嵌入式软件有公司的,。公司的,超图公司的,灵图的所有这些嵌入式软件基本都提供了的简单功能,如图形的组织浏览、信息查询测量、简单图形编辑等。同时,在这些嵌入式附加上一些外围设备,如,就可以实现相关的功能,如启动/关闭设备、快速显示动态目标、运动轨迹回放、移动物体自导航、自动纠正位置偏差等。嵌入式地理信息系统是集成功能的嵌入式系统产品,是系统设计与开发层次上的应用,是一个软硬件混合的系统,它是导航、定位、地图查询和空间数据管理的一种理想解决方案,可在很多领域西南交通大学硕士学位论文第页广泛应用,如军事、智能交通、旅游、自然资源调查、环境研究等。嵌入式产品设计包括虚拟原形设计和物理实现。“基于虚拟原型设计方法是指根据相应产品的设计层次、设计信息和概念构造在功能、行为及感官特性方面与实际产品尽可能相似的可仿真数字模型,然后根据该模型仿真、分析、评价和验证设计方案、优化设计指标,提供进一步设计的数据与约束,是使用虚拟硬件代替物理硬件。物理实现指硬件制造,如产品模具制造、芯片设计与集成等。..嵌入式的特点嵌入式是当前地理信息系统发展的热点,它通过或等嵌入式设备结合定位或定位向个人提供随时随地的位置服务,不仅可以知道自己在哪里,而且可以随时查询附近的饭店、加油站、电影院在哪里,因此嵌入式可以给人们的日常生活带来极大的方便。嵌入式是与嵌入式系统相结合的产物,它继承了嵌入式系统开发的特点,不仅是传统意义上的,而且还是原有的领域的分支与延伸、补充与发展。嵌入式从一出现就与应用密切相关,从野外测绘到车载导航都是嵌入式的应用领域。所有嵌入式软件基本都提供了的简单功能,如图形的组织浏览、信息查询测量、简单图形编辑等。同时,在这些嵌入式附加上一些外围设备,如,就可以实现相关的功能,如启动/关闭设备、快速显示动态目标、运动轨迹回放、移动物体自导航、自动纠正位置偏差等。由于受到嵌入式硬件设备的限制,传统软件的某些功能在嵌入式环境下难以实现,例如需要大量运算的、复杂的空间分析功能。嵌入式设备的优点是小巧灵活、便携性好。但同时也决定了它的运算速度和存储能力远远不及桌面型计算机。嵌入式应具有的特点是:.软件代码高质量、高可取性尽管半导体技术的发展使处理器速度不断提高、存储容量不断增加,但在大多数应用中,存储空间仍然是宝贵的。为此要求程序编写和编译工具的质量要高,以减少二进制代码长度、提高运行速度,同时要求软件具有很好的可靠性。西南交通大学硕士学位论文第页.系统软件的高实时性在多任务嵌入式系统中,对重要性各不相同的任务进行统筹兼顾的合理调度是保证每个任务及时执行的关键。这种任务调度只能由优化的系统软件来完成。因此,系统软件的高实时性是基本要求。.软件要求固态化存储嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起,它的升级换代也使具体产品同步进行。嵌入式系统中的软件一般都固化在只读存储器中或闪存中,也就是说软件要求固态化存储,而不是存储在磁盘等载体中。嵌入式作为一个独立的,可以满足用户对当前地理位置信息的需求,而且在大多数情况下,嵌入式是很多集成系统中必不可少的用户终端部分。由于嵌入式功能的可裁减性和可集成性比较高,嵌入式在与其他技术集成后,加上行业特征,就能满足多种行业的应用需要。..嵌入式数据结构的设计原则嵌入式工作在实时、多任务的环境下,图形显示与浏览、信息查询、拓扑关系、空间分析等是数据结构设计必须要考虑的因素。因此,嵌入式数据结构的设计原则主要有:.图形结构简单,冗余度小电子地图主要包含点、线、面等空间对象,简单的图形结构具有数据量小、运行速度快、图形裁减方便等特点;冗余度小将使信息查询、路径搜索的速度提高,也将减少数据的存储空间。.拓扑关系简单在移动中,电子地图的拓扑关系用于路径搜索、最优路径规划,简单明了而又实用的拓扑关系将缩短路径搜索的时间。.空间信息查询与分析速度快空间信息查询主要包括单个空间对象的查询和多个空问对象的查询,良好的数据结构将使空间查询和空间分析的速度快捷,结果准确。.开放的数据接口嵌入式的数据结构应具有良好的数据接口,使之能够兼容更多己西南交通大学硕士学位论文第页定型的数据。的区别..嵌入式与指组成地理信息系统的计算机系统是通用的个人电脑,而则是嵌入式系统。?和都可以采用面向对象的编程方法来实现,对象模型的实现方式没有区别,但复杂程度有所不同,?要求全面,而~要求精练,功能可裁剪。与的比较如表。表?与的区别??对比项程序的数据容量大小程序的安全性低高高程序的通用性低程序的可靠性低高程序的容错程度高不允许出错程序升级容易难目标代码的大小限制基本无要求要求代码精炼硬盘中程序和数据的存储方式嵌入式设备晶片中.无线通讯技术由于网络的发达,现在的信息大部分都是通过网络来传递,企业内部的沟通及文件发送也都是在网络上进行。除了传统的有线上网方式外,无线通信将是未来的主要趋势。无线网络是移动用户和有线网络之间最有效的桥梁,也是移动通信的关键载体。未来的产品将会朝着无线通讯的目标发展,让任何人在任何时间及任何地方都能轻易的连上网络,进行资料传输。也因为这个需求,掌上型电脑必须具备无线通信的能力是非常明确的趋势阳。、以无线网络装置通讯范围来划分,无线网络可以分为、、卫星网络¨。.广域蜂窝网络?西南交通大学硕士学位论文第页目前的移动通信网是第二代,对其新的改进被称为.技术,进而发展成为网络,被广泛应用于目前的网络,所有新技术网络都以网络为参考。技术主要包括:,一,等。.高速无线局域网络?是一个灵活的数据通信系统,利用电磁波在建筑物或校园中传输数据,最大程度的减少有线连接,有效范围从英尺到英尺,计算机需要无线局域网卡。.无线个人区域网络,安装在办公室或家里,有效距离一般为米,主要应用两种技术,包括:红外传输和蓝牙,数据传输速度达到.?.。’.卫星网络上述无线网络无法覆盖到一些偏远区域,因为服务提供者不可能处处建立基站,而卫星网络可以覆盖全球,可以从地球表面的不同高度传输。.土地利用及土地利用分类理论..土地及土地利用土地是地球陆地表层一定范围内的地域单元,是兼具自然特性和社会特性的复杂综合体。它是由土壤、岩石、地貌、水文、气候、植被等自然要素相互作用而成,又长期受人类活动的影响,是具有一定立体厚度的实体¨“拍。土地系统是一个反映人与自然关系的人地交互系统。人类根据土地的属性和特点,按一定的经济和社会目的,采取一系列的生物技术手段,对土地资源进行长期性或周期性开发、改造和保护性的经营,称为土地利用‘删。土地利用是把自然生态系统改变为人工生态系统的过程,是一个自然、社会、经济技术诸要素综合作用的复杂过程引。土地利用合理与否直接关系到人类的生活质量、社会环境和生态系统的好坏,也决定着土地利用可持续发展战略是否可行¨。人类活动是不断变化的,不断变化的人类西南交通大学硕士学位论文第页活动使得其周围的生态系统、社会环境等一系列地理现象也发生改变,这就引起了土地利用的变化。通过研究土地利用的变化,不仅能获取土地系统本身的现状,同时通过追索其演化历史以及影响因素的变化,从而预测土地系统本身的演化趋势。目前了解土地利用变化的成因、过程和未来发展趋势已成为世界各国对土地利用/:地覆盖研究的重心‘相一’明。..土地利用分类土地利用分类,是指对现有的土地利用状况,根据其利用的方式、结构及其功能特征的相似性与差异性而进行同级土地资源的类型分类和分级引。土地利用分类以不同土地利用类型来表达土地的利用与分布状况,不同于以反映土地自然属性为主的土地分类。各国各种比例尺的土地利用分类的研究有详略不同、重点不同的差异,但基本类型大致有:耕地、园地、林地、牧地、城镇及居民用地、工矿交通用地、水域、未利用地等。土地利用分类原则土地利用分类原则是:既统一,又分散;讲究科学,又重实用。统一是为了建立全国乃至全球统一的土地利用分类系统,以便于土地利用调查统计。但是,由于我国地域广阔,每个地区的土地都有自身的特点,其所处的自然、人文环境也各不相同,那么,相应的其土地利用也就不尽相同,所以,在“统一这个大原则上,土地利用分类应该体现地方特色,也就是分散的特点。科学性原则就是在分类时,要从上到下、由高级到低级、逐层逐级分类,同层同级分类时,要依照统一的标准。实用的原则则体现在其分类后的成果数据是否能够被多个部门利用,而不仅仅是个人或本部门‘。。土地利用分类依据土地利用类型是土地利用分类的地域单元。土地利用类型划分的依据主要是土地的用途、经营特点、利用方式和覆盖特点等因素佰引。年代,各国土地利用研究者在联合国粮农组织的推动下,经多次讨论,认为在划分土地利用类型时除主要考虑土地利用的目的外,还要联系与土地利用类型的形成有关的因素及有关的事项特征类加以说明,如:生产性质和利用土地所取得的产品、服务和其它效益;利用土地的目的和经营方西南交通大学硕士学位论文第页针;资金集约程度;劳动集约程度;能源;土地利用者的技术、知识和态度;所采用的技术;基础设施;土地的大小和形状;土地所有制;收入水平等。土地利用类型一般有以下的特点:第一,它是在自然、经济和技术条件影响下,经过人类劳动干预而形成的产物:第二,在空间分布上它具有一定的地域分布规律,但不一定连片,可以重复出现;第三,在时间上随着社会经济和技术条件的改善,土地利用方式及其特点也有明显的动态变化;第四,它是根据土地利用的地域差异划分的,是反映土地用途、性质及其分布规律的基本地域单位引。通过划分土地利用类型,可查清各类用地的数量及地区分布,可阐明土地利用的合理性,揭示土地利用存在的问题,为合理利用土地资源、调整土地利用结构和确定土地利用方向提供依据。土地利用分类体系土地利用分类体系是根据土地利用方式、结构及特点的相似性和差异性,按照一定的原则和依据,划分为一个不同层次的类型结构体系嵋引。不同的应用目的和审视角度,不同的文化传统和分类理念,以及进行分类的地域对象的自然与社会经济状况的不同,可以产生风格和内容各具特色的土地利用分类体系哺引。截止目前,我国土地利用现状分类体系中影响最大、最具代表性的主要是土地管理部门曾经使用和正在使用的三个分类系统。土地管理部门使用的第一个分类系统是年月由原全国农业区划委员会在《土地利用现状调查技术规程》中制定的,该系统简称“详查分类曾被用于我国第一次全国土地详查¨¨。它将我国土地利用分为耕地、园地、林地、牧草地、居民点及工矿用地、交通用地、水域及未利用土地共个大类,其下又分了个二级类。第二个分类系统是年在全国县级土地利用总体规划及规划修编过程中新使用的系统简称“修编分类”,它是在“详查分类的基础上修改而成的晴。它将“详查分类”中的土地利用类型调整、归并为农用地、建设用地和未利用土地三个大类,原耕地、园地等一级类被改为二级类,加上新增的“水面及原未利用土地中的二级类,共分个二级类,原“详查分类”中的大多数二级类则被改为三级类共个。与“详查分类和“修编分类”并行使用的还有一个“城镇土地分类系统”,它是由原国家土地管理局西南交通大学硕士学位论文第页在《城镇地籍调查规程》中制定的口,分为商业金融用地、市政用地等个一级类,下分个二级类。另外国家建设部年颁布的《城市用地分类与规划建设用地标准》也给出过一个类似的分类系统。“全国土地分类试行”简称“最新分类它是在“修编分类’’的基础上修改而成哺引,主要是将原“城镇土地分类系统’’修改后并入,并对原“修编分类中的类型也作了一些修改后形成,仍分农用地、建设用地和未利用地个大类,下分个二级类,个三级类。第页西南交通大学硕士学位论文第章土地利用变更调查数据采集系统的设计.系统的总体设计主地变更调查是对土地利用现状实施变更调查,查清土地产权和土地利用状况,形成权属清楚、界线与分类准确、数据可靠、图件、数据与现状一致的土地利用现状数据。本系统将集成软件工程技术、技术、嵌入式技术、无线通信技术等现代技术手段来实现±地变更调查磐业数据采集的一个应用解决方案,以缩短调查周期、提高工作效率。。。系统的总体目标.系统界面友好风格统一利于用户操作。.直接支持、、格式的数据。通过桌面平台和正具进行数据格式转换,能做到支持大多数流行的数据格式。.开放的图层管理。.野外数据实时采集、录入、编辑等、规范用户数据录入。。空间数据的组织化管理,丰富的图形操作工其,如图形显示、缩放、漫游等操作。.能够达到当前土地利用变更调查所需的精度要求。.具有快速的野外数据采集功能,具有较高的自动处理能力,较少的入王干预,能够记录数据的变更过程,降低内韭数据处理豹复杂程度。.记录的数据格式和处理流程应当满足当前变更调查工作的有关技术规范。..系统硬件和软件平台的选择,个人数字助理集电脑、通讯、消费等功能于一体,是具备波事、计算、上网、等功麓的嵌入式设备。所谓嵌入式设备,是指具有计算机功能,但又不称为计算机的设备线器材,西南交通大学硕士学位论文第页几乎包括了我们周围的所有电器设备:,,等移动计算平台、信息家电、智能工控设备、自动售货机、医疗仪器、自动取款机等等。广义的包括了电子记事本、掌上电脑、手持电脑、智能、迷你型笔记本等。它不但可以管理记事本、通讯录等个人信息,而且可以通过有线或无线方式上网浏览和发送。而今天所说的,通常是指基于操作系统和微软,以及的后续产品,操作系