摘要：本文介绍了嵌入式GIS及其涉及的相关技术,阐述了在开发嵌入式GIS过程中应注意的问题，同时结合Windows CE开发平台建立嵌入式地理信息系统模型，在此基础上讨论了嵌入式地理信息系统的设计、开发原则及其应用前景重点阐述了嵌入式GIS在测绘生产中的应用前景，阐明了嵌入式GIS与GPS等系统融合进行实际应用的重要意义 关键词：嵌入式GIS；Windows CE；GPS；测绘生产 嵌入式GIS是地理信息系统(GIS)与嵌入式设备相结合的产物,它不仅是传统意义上的地理信息系统,而是原有的GIS领域的分支与延伸、补充与发展嵌入式GIS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GIS的应用领域作为一个独立的GIS,嵌入式GIS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GIS是很多集成系统中必不可少的用户终端部分由于嵌入式GIS功能的可裁减性和集成性比较高,嵌入式GIS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，特别是在测绘生产行业中，它有着重要的作用和应用前景一、嵌入式GIS的特点 嵌入式GIS是当前地理信息系统(GIS)发展的热点，它通过或PDA等嵌入式设备结合GPS定位或GSM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GIS可以给人们的日常生活带来极大的方便。
嵌入式GIS是GIS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GIS，而是原有的GIS领域的分支与延伸、补充与发展嵌入式GIS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GIS的应用领域 由于受到嵌入式GIS硬件设备的限制，传统GIS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、便携性好这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GIS应具有的特点是： (1)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 (2)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 (3)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，它的升级换代也是具体产品同步进行。
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二、嵌入式GIS 的开发实践 1、嵌入式开发平台的选择 由于技术的不断改进，嵌入式GIS的复杂性和差异性正逐渐从硬件转移到软件上，因此对嵌入式操作系统的选择是非常重要的操作系统决定了嵌入式系统适用的硬件，同时也决定了基于操作系统平台之上的开发工具等在桌面型计算机领域，虽然有AMD系列处理器和Linux操作系统的冲击，但是Windows + Intel体系架构仍占据主导地位而在嵌入式系统领域，由于嵌入式系统应用需求的多样性，嵌入式处理器和操作系统种类很多仅用于信息电器的嵌入式操作系统就有40种左右一种嵌入式操作系统往往支持一种或多种处理器以Palm OS为例，它主要支持Motorola 68EZ328芯片而Windows CE则支持多种CPU，包括：ARM,SH3,MIPS系列芯片目前常用的也是主流的嵌入式操作系统有以下三种： ①Windows CE ②Linux ③Palm OS 2、Windows CE操作系统和Embedded Visual Tools 3.0软件 Windows CE是微软开发的一个开放的、可升级的多任务、多线程、完全抢占式32位嵌入式操作系统。
其中CE中的C代表袖珍(Compact)、消费(Consumer)、通信能力（Connectivity）和伴侣(Companion )，E代表电子产品(Electronics) Windows CE是Windows操作系统家族的最新成员但它并不是Windows NT或Windows 9x的一部份或者缩减版本Windows CE拥有它自己的系统结构，具备独立开发的内核和独一无二的设备驱动程序模型Windows CE不同于它的台式兄弟，它最初就是为占用较少内存的应用程序、即用操作、微处理器可移植性以及电源守恒而设计的在应用程序开发和功能特性方面，Windows CE还享有Windows NT和Windows 9x的关键部分Windows CE具有模块化、结构化和基于Win32应用程序接口以及与处理器无关等特点Windows CE不仅继承了传统的Windows图形界面，并且在Windows CE平台上可以使用Windows 95/98上的编程工具(如Visual Basic, Visual C++等)、使用同样的函数、使用同样的界面风格，使绝大多数的Windows应用软件只需简单的修改和移植就可以在Windows CE平台上继续使用。
这也是我选择基于Windows CE平台开发嵌入式GIS的关键因素 目前基于Windows CE的开发平台很多，通常都运行于桌面操作系统之上在开发基于PDA的GIS时，我选择了Embedded Visual Tools 3.0作为开发平台，Embedded Visual Tools 3.0是一套微软提供的在Windows CE操作系统上面向新一代32位设备编写软件应用程序的相关工具这套工具包括Microsoft Embedded Visual C++3.0,Microsoft Embedded Visual Basic3.0,SDK,远程工具及相关文档 Embedded Visual Tools 3.0工具包运行于通用的桌面操作系统之上，利用它可以方便地在PC机上模拟PDA的应用环境、配置、构造和调试系统同时这套工具包内含了许多Windows CE特有的技术，如仿真技术，可以使开发人员在台式机的开发平台上进行Windows CE应用软件的开发，而不必始终需要一台真正的掌上电脑；还有一些远程调试工具，可以很顺利地在Handheld PC或者Palm类型掌上电脑上，实时进行程序的调试、代码优化工作。
3、设计高效的嵌入式GIS数据模型 数据是GIS的核心,如何设计一个合理高效的数据模型是嵌入式GIS开发的关键我们开发的嵌入式GIS系统采用改进的GDF数据模型主要的改进包括:减少模型的复杂度(比如去掉坐标表,在几何对象表中直接存储坐标等)；增加注记要素层等 嵌入式GIS数据模型中,地理信息按图幅和图层进行存储和管理首先,地理信息在纵向上分为若干图层,每个图层存储相同类型的空间数据同时,地理信息在横向上按照图幅进行分幅存储图层和图幅的关系是平等的,一个图层可以包含多个图幅,同时一个图幅又可以分为多个图层图幅和图层的定义信息分别由图幅描述表和图层描述表进行记录图幅和图层之间的每一个交叉(即某个图幅的某个图层,或某个图层中的某个图幅) 对应相应的空间数据表,存储该图幅在该图层的空间数据(包括属性数据和空间数据) 空间数据表包括若干地理要素空间数据表,分为点要素空间数据表、线要素空间数据表、面要素空间数据表和复合要素空间数据表4种类型同时每个空间数据表还对应一个空间索引表,存储空间数据的空间索引值 在嵌入式GIS开发中,我们采用矢量形式存储GIS空间数据以节省存储空间考虑到目前PDA的存储能力,对矢量数据采用分块处理的方式。
把一幅地图切割成m n ( m 行n 列) 的矩形块,空间数据和属性数据都以图幅块为单位存储为了调用GIS数据时能迅速找到对应的图幅块,还应对图幅块建立索引机制某一图幅块的索引应包含图幅块的范围,点、线、面数据的数量,并给出图幅块在数据文件中的详细地址根据地址可以找到并读出该图幅块的所有数据 4、嵌入式GIS数据结构的开发原则 嵌入式GIS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GIS数据结构的设计原则主要有: (1)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; (2)拓扑关系简单 在移动GIS中，电子地图的拓扑关系用于路径搜索、最优路径规之，简单明了而又实用的拓扑关系将缩短路径搜索的时间： (3)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间对象的查询，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： (4)开放的数据接口 嵌入式GIS的数据结构应具有良好的数据接口，使之能够兼容更多己定型的数据。
三、嵌入式GIS的应用前景 1、军事国防领域武器控制,从火炮控制高炮指挥仪到导弹控制(弹上计算机) ,从坦克、轰炸机、舰艇、雷达、电子对抗等军事电子装备到军事通信及军事指挥系统 2、野外数据采集野外地质调查与地理调查,可运行于嵌入式计算机、进行移动制图作为一种低成本的数据采集方案,嵌入式GIS软件平台将赋予嵌入式计算机矢量和栅格数据一体化显示和数据库管理的能力,通过可选的GPS 接收机,还可以进行实时定位 3、智能汽车领域随着无线通信与全球定位技术的日益成熟和广泛应用,集通信、信息、导航、娱乐和各类汽车安全电子系统于一体的车载盒会成为下一代和未来汽车的发展方向 4、智能交通领域随着人们对环境要求的不断提高,智能交通系统(ITS)也必将是新世纪迅猛发展的支柱产业特定应用的嵌入式操作系统和嵌入式GIS软件平台将是发展智能综合路口控制机、路车交互系统、新型停车系统、交通信息管理系统、车辆导航系统、流量控制系统、信息监测与汽车服务系统、高速公路的信息监控与收费综合管理系统等的关键技术,其应用将确保智能交通系统的低成本与高性能,大大提高系统的可靠性和智能化程度 5、个人用户在和个人PDA上的应用,大大提高人们的生活质量,提供实时地图信息和出行提示等。
四、结束语 嵌入式系统正处在一个飞速发展和激烈竞争的时代,在未来的几年里这种发展和竞争将达到白热化的程度,研究和开发嵌入式GIS软件平台具有广阔的市场应用前景和深远的实际意义嵌入式设备性能的提高、无线通信技术、Internet 技术的发展必然会给嵌入式GIS带来新的变化参考文献 ⑴ 朱晓武，基于Windows CE的移动GIS开发，《系统建设》2002年9月 ⑵ 刘勇， 基于掌上电脑的空间信息移动服务系统的研究，武汉大学硕士论文 2002 ⑶ 陈飞翔等 嵌入式GIS的研究与开发，《计算机与现代化》 2003年3期 ⑷ 田根等 基于移动的嵌入式GIS，《GIS技术》 2004年1期 ⑸ 王继周等 嵌入式移动GIS研究，《测绘科学》2005年8月。