基于智能手机的移动GIS多分辨率空间索引研究与实现

摘要

21世纪以来，信息技术革命越来越迅速的改变着人类生活和社会的各个层面，GIS作为全球信息化浪潮的一个重要组成部分，日益受到各界关注，并在多个领域得到了广泛应用。伴随着GPS技术、移动通信技术的发展，传统GIS转向移动GIS。移动GIS的最大特点是移动性和实时性，但是移动设备的硬件同传统PC设备相比如屏幕等，存在一定的局限性，如何能提高移动 GIS处理效率是一个关键问题。空间索引技术作为移动GIS核心技术，其性能优劣直接关系到移动GIS的整体性能，同时由于处理空间数据量的越来越大，研究一种适合于移动GIS多分辨率数据的空间索引技术成为移动GIS领域一个重要课题。
　　首先，本文对现有多分辨率空间索引理论进行研究，从索引结构、算法性能等方面对当前索引方法进行详细分析，指出其优点与不足。并针对庞大的多分辨率数据若不加有效组织进行显示，必然造成界面凌乱不整洁以及数据显示操作时间不可容忍等问题，此类问题在相较于传统PC设备屏幕小、硬件相对受限的移动设备上更为严重，因此本文借鉴影像金字塔模型思想、采用多层次网格索引和“LOD”索引以及聚类和R树索引算法的方式，构建一种适合于移动GIS系统特点的多分辨率空间实体对象划分访问机制—混合型MPLCR-Tree，对该索引模型进行详细介绍，并采用聚类算法与R树相结合，对R树进行局部改进，得到CR-Tree索引算法，对其类的设计以及查询、插入和删除算法进行相关介绍。
　　其次，在理论研究同时，采用C++面向对象程序语言、桌面—移动终端模式（首先开发桌面版GIS系统，然后根据移动终端的硬件特性，对系统、算法进行相应改进，实现移动终端的移动GIS系统），在对系统整体结构进行设计以及解决实现关键技术的基础上，自主底层开发小型移动GIS系统—Mobile GIS系统，并将本文构建的多分辨率索引模型MPLCR-Tree成功应用到该系统。
　　最后，在智能机上利用河南省焦作市真实地理数据以及模拟实验数据进行测试，对数据进行分析，实验结果表明，采用MPLCR-Tree模型进行索引，操作效率上有很大提高，且改进后CR-Tree树在插入性能等方面优于R树。
　　在上述研究基础上，本文对移动 GIS在数字城市建设巡检系统中的应用进行了研究，并对Mobile GIS原型系统进行应用定制，以数字校园基础设施巡检为例，详细介绍了原型系统的巡检应用。实验证明，MPLCR-Tree索引模型与移动GIS相结合，在数字巡检系统中发挥了其优越性，提高了系统的整体性能。

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1 绪论

1.1移动GIS多分辨率数据空间索引研究目的与意义

1.2 移动GIS多分辨率空间索引国内外研究现状

1.3 本文研究的内容目标以及各章安排

2 移动GIS多分辨率空间索引基础理论

2.1 多分辨率数据定义

2.2 多分辨率数据组织存储

2.3 多分辨率数据的作用

2.4 多分辨率空间索引

2.5 聚类索引

2.6 多层次网格索引

2.7 移动GIS空间索引

2.8 总结

3移动GIS多分辨率混合型MPLCR-Tree空间索引设计

3.1空间索引建立条件

3.2 基于多层次网格与LOD索引的MPLCR-Tree索引模型

3.3 R树改进算法—CR-Tree

3.4 CR-Tree算法设计

3.5 CR-Tree索引类设计

3.6 总结

4 基于智能手机的多分辨率移动GIS设计与实现

4.1 系统开发技术路线

4.2系统的逻辑结构与功能结构模块

4.3 系统实现的相关技术

4.4 总结

5 MPLCR-Tree的实现平台及性能测试

5.1 实验环境设计

5.2 实验数据

5.3 MPLCR-Tree性能分析

5.4 总结

6Mobile GIS系统在数字城市建设巡检系统的应用

6.1 数字城市基本概念

6.2 移动GIS在数字城市建设巡检系统中的优越性

6.3 多分辨率数据在数字城市建设巡检系统中的必要性

6.4基于智能手机的Mobile GIS定制数字城市建设巡检系统实例

6.5 总结

7 总结和展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

作者简历

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