嵌入式GIS地图数据快速显示算法的研究

摘要

随着GIS地图功能的完善，以及日益增大的地图数据量，GIS对计算机的软硬件要求也越来越高。目前，GIS在嵌入式设备上的应用也日益增多，但由于软硬件存在的局限性，内存容量有限，如果一次存储地图的所有数据，这会导致地图数据的读取时间延长，占用内存空间过大，地图显示时缓冲时间过长，这样势必影响GIS地图数据的显示速度。因此，嵌入式技术与GIS技术的结合，可以根据需要一次只调入内存一部分数据，以此来解决设备内存不足和GIS地图显示速度慢的问题。
　　 本文主要通过对目前发展比较成熟的R树系列、四叉树等空间索引算法进行分析和研究，利用R树和四叉树各自具有的特点对它们结合的混合结构-QR树进行了一些改进。即先利用四叉树把GIS地图划分成四个区域，然后再对每个区域建立R树，同时，在改进后的QR树中增加了一个存储域，它主要存储不能被区域完全包含的结点，这样可以与那些能被区域完全包含的结点分开来存储，并在根区域记录下子区域所包含的结点，这样不仅可以节省内存空间，而且在对数据进行查找、插入、删除操作时可以提高空间操作的效率和提高数据的检索速度。最后，通过Visual Studio2005集成开发环境用C＃语言，对嵌入式GIS地图的功能模块进行了设计和编程实现，在Windows Mobile6.0模拟器上运行。所实现的地图基本功能包括地图打开、放大、缩小、漫游和图层控制。在此基础上，把改进后的QR树空间索引算法应用到GIS地图中，通过对比分析，结果表明地图显示速度有一定的提高。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 当前GIS在各个领域的应用

1.3 嵌入式GIS的国内外研究现状及发展

1.4 本文的主要研究内容

2 技术综述

2.1 主要的嵌入式操作系统

2.2 开发环境简介

2.3 开发模拟器的介绍

2.4 常用GIS开发方法及特点

2.5 GIS开发中的矢量图形

2.6 本章小结

3 嵌入式GIS地图数据的预处理

3.1 空间数据结构

3.1.1 矢量数据结构和栅格数据结构

3.1.2 地图注记

3.2 数据来源和数据存储

3.3 地图中的坐标转换

3.3.1 GIS中坐标系的分类

3.3.2 GIS中的坐标转换

3.4 图块的数据管理

3.5 数据过滤操作

3.6 本章小结

4 空间索引算法

4.1 空间索引

4.2 四叉树索引

4.2.1 四叉树索引的定义

4.2.2 四叉树及其变形树

4.2.3 四叉树和改进的四叉树的性能评价

4.3 R树索引

4.3.1 R树的定义

4.3.2 R树索引的主要操作算法

4.3.3 R树的评价标准

4.4 R树的主要变体

4.5 四叉树和R树结合的QR树

4.6 改进的QR树

4.6.1 算法描述流程图

4.6.2 QR树算法描述

4.6.3 判断图形元素的显示

4.7 本章小结

5 嵌入式GIS地图的软件设计

5.1 软件总体结构设计

5.2 嵌入式GIS数据模型

5.3 地图的功能模块

5.4 主要类及函数设计

5.4.1 面向对象的方法

5.4.2 主要类的设计

5.4.3 主要函数的设计

5.5 本章小结

6 嵌入式GIS地图的软件实现

6.1 地图的显示

6.1.1 地图数据的文件

6.1.2 地图数据范围的判断

6.1.3 地图数据的读取和绘画

6.2 地图功能模块的实现

6.2.1 地图操作模块

6.2.2 基本功能模块

6.2.3 图层控制

6.3 地图的显示结果测试

6.4 本章小结

7 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢