基于平板电脑的森林资源二类调查关键技术研究

摘要

随着信息技术的发展和平板电脑的推广应用，数字平板电脑在森林资源二类调查中外业信息采集和内业统计中具有重要应用前景。现有森林资源数据外业采集移动平台多运行在PDA上，由于其屏幕小、计算能力弱等局限未能完全替代传统纸调查方式。平板电脑硬件的普及使传统必须在台式电脑和笔记本电脑上实现的功能可以移植到移动平台上，实现野外信息采集全程无纸化、数据更新自动化的目标。
　　 本文通过对比移动GIS在PDA上运行的优缺点，结合Windows8平板电脑的特性，设计研发了一款具有完全自主知识产权的移动GIS平台，并在移动GIS平台的基础上，结合森林资源二类调查流程和规范，开发了适合林业工作人员野外操作的软件系统。力求最大限度减轻调查人员外出携带量，降低外业调查工作的劳动强度，提高数据采集精度，使复杂枯燥的森林资源二类调查工作变得智能化、自动化而且生动有趣，主要研究成果如下:
　　 1.森林资源外业信息采集系统软件V1.0开发。以Windows8平板电脑专用操作系统作为系统运行平台，采用微软最新发布的VisualStudio作为软件开发平台，以VisualC#作为开发语言，以SQLite作为嵌入式开发数据库。实现了主流GIS矢量数据自动读取、常用坐标系统自动匹配、遥感影像高倍压缩和分块读取显示、森林资源二类调查小班绘制和编辑、森林资源二类调查属性数据快速录入与修改等功能。
　　 2.外业信息采集和内业统计软件对接。系统可以实现外业调查全程无纸化作业，外业调查过程中无需携带地形图和各类遥感影像图，只需要在平板电脑上进行加载和查看。所采集数据通过USB接口一键导出，实现与内业软件和数据库的无缝对接。
　　 3.高倍率数据压缩算法。数据量特别是遥感数据量比较大，难以在移动设备上快速浏览。对于分辨率过高、系统开销过大的遥感影像数据采用ECW算法压缩技术，实现了遥感影像数据的高倍压缩，提升了平板电脑处理遥感影像数据的功能和效率。在降低影像体积的同时能够满足平板电脑屏幕显示不失真的要求。
　　 4.软件测试。开发出的软件能够运行在不同品牌不同型号的Windows8平板电脑上，并且能够识别硬件平台自带的GPS模块和外接模块。通过对软件进行定位速度和精度测试。在平原空旷地区的定位时间为10s，山区定位时间为15s。定位精度上，水平方向上的定位标准差为1.83m，垂直方向上的定位精度为1.59m，定位误差为2.42m，达到了满意结果。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 相关技术应用概述

1．2．1 平板电脑技术应用概述

1．2．2 3S技术应用概述

1．3 国内外发展状况

1．3．1 国外研究进展

1．3．2 国内研究进展

1．4 研究内容与技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究目标

1．4．3 研究方法

1．4．4 技术路线

2 系统设计

2．1 系统总体设计

2．2 系统功能模块设计

2．2．1 数据管理模块

2．2．2 地图操作模块

2．2．3 导航定位模块

2．2．4 小班区划模块

2．2．5 属性信息录入模块

2．2．6 投影坐标转换模块

2．2．7 数据查询模块

3 关键技术研究

3．1 空间数据集成研究

3．1．1 扫描栅格图件处理

3．1．2 矢量空间数据处理

3．1．3 遥感影像数据选择和处理

3．1．4 坐标投影变换

3．1．5 多元数据集成组合

3．2 数据库设计

3．2．1 数据库设计原则

3．2．2 数据表

3．3 基于GDAL的遥感影像数据快速读取与显示技术的研究

3．3．1 GDAL读取数据集

3．3．2 获取影像数据及属性信息

3．3．3 获取遥感影像波段信息

3．3．4 影像信息映射与快速显示技术

3．4 基于GDI的Shapefile文件读写的研究

3．4．1 点状矢量数据结构

3．4．2 线状矢量图数据结构

3．4．3 面状矢量图数据结构

3．4．3 Shapedfile索引文件结构

3．4．4 dBASE索引文件研究

3．4．5 Shapefile文件读写步骤

3．5 遥感影像压缩算法的研究

3．5．1 无损压缩和有损压缩

3．5．2 小波变换的影像压缩

3．5．3 增强型小波压缩(ECW)

3．5．4 ECW压缩算法应用实现

3．6 GPS信号接收与处理方法的研究

3．6．1 NMEA协议

3．6．2 串口通讯设置

3．6．3 信号解析

4 系统实现

4．1 系统设计原则

4．2 开发环境

4．2．1 NET framework框架

4．2．2 C#语言

4．2．3 SQLite数据库

4．3 系统总体设计

4．4 移动GIS平台的实现

4．5 数据采集与记录功能的实现

4．5．1 数据采集与记录流程

4．6 系统应用示范

5 定位误差分析

6 研究结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录 攻读硕士学位期间的主要学术成果

致谢