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1、摘要摘 要地理信息系统（GIS Geographic Information System）是一种利用计算机数据来描述整个或部分地球表面与空间地理分布数据的空间信息系统，它具有采集、存储、管理、分析等功能。今年来GIS发展非常快，覆盖的领域也非常广泛，地理信息系统在测量，交通，农林业，国土规划等领域起到相当重要的作用。在我国国土调查中，由于我国国土面积广，要对我国整个国土或者部分国土做一次统计，利用传统的手工方式进行统计，不但工作量，效率低，而且误差也相当大。本文从国土调查角度出发，针对传统手工测量的缺点，提出利用全球定位系统(GPS, Global Positioning System)，结
2、合手持机轻巧灵活的优点，设计出一套便于野外数据采集工作人员方便携带和采集的手持机GIS数据采集系统。与传统的国土调查数据采集方式相比，利用GPS和手持机无缝结合GIS数据采集系统，不但效率高，精度也比较高，而且野外工作人员的工作量可以大大减轻。本文首先介绍了GPS原理和GPS定位，然后介绍GIS的一些相关知识和发展方向、GPS在GIS数据采集中一些常见的作业模式，并且介绍如何利用GPS差分解算来了获得GIS数据采集中的坐标数据。本文接着介绍了嵌入式系统软硬件相关技术，并详细介绍了在Windows CE嵌入式环境开发应用软件的流程和利用Embedded Visual C+开发Windows CE
3、程序所需要用到的多线程，串口通信，内存管理等技术。本文接着介绍GIS数据采集工作原理和流程，重点介绍在Workabout pro手持机(Windows CE 嵌入式设备)中开发GIS数据采集系统开发的过程（如需求分析，模块划分，模块之间的调用，数据处理等等）中开发思路，实现方法和所应用的技术。最后本文对GIS数据采集系统进行了集成测试，测试表明前期的设计研究工作取得了预期的效果。关键词 手持机，GIS，数据采集，GPS，Windows CE IAbstractGeographic Information System (GIS) is a kind of system that uses co
4、mputer data to describe earth surface and spatial information. Generally, GIS include some function like collection, storing, management, and analysis information and so on. Recently, GIS develop at very fast speed, and it is also applied widely at Mapping, Traffic, Agriculture& Forest，Territorial P
5、lanning and other fields, playing important roles.At national land survey field, because of wide area of our country, it is a difficulty job to carry out comprehensive survey use traditional handwork method. This thesis based on national land survey, and aiming at changing low- efficiency，and releas
6、e heavy-workload traditional handwork method. This thesis put forward using Global Positioning System (GPS) and hand device to design a system to enhance efficiency and reduce workload of GIS data collection.This thesis first introduces GPS/GIS theory and position method, and then it also introduces
7、 how to use GPS in handset GIS Data Collection System.Second, the thesis introduces theory and development of embedded system software and hardware. And then it explains how to use Embedded Visual C+ to design application software in Windows CE environment.Third, the thesis narrates the realization
8、of process of GIS Data Collection System in Windows CE environment. It details the principle and technology, like requirement analyzes, module partition, calling between modules; data communicate and process and so on.In the end, the thesis tests the capability of the system. The result makes clear
9、that the system is precise and effective.Keyword Handset; GIS; Data Collection; GPS; Windows CE目录目 录摘要IABSTRACTII第1章 绪论11.1论文背景11.2 国内外研究现状与趋势21.3研究内容31.4论文结构31.5本章小结4第2章GPS原理52.1 GPS概述52.1.1 空间部分52.1.2 地面监控部分52.1.3 用户设备部分62.2 GPS信号62.2.1 载波62.2.2 测距码62.2.3 GPS卫星的导航电文（数据码）72.3 GPS定位72.3.1 伪距定位82.3.2
10、 载波相位测量82.3.3 多点相对定位92.3.4 差分定位102.3.5 RTK技术112.4本章小结12第3章 嵌入式系统与WINDOWS CE开发平台的搭建133.1嵌入式系统概述133.2嵌入式系统处理器133.2.1 ARM处理器133.2.2 ARM处理器体系结构143.3嵌入式操作系统143.4 Windows CE操作系统的定制153.5 开发环境的搭建163.6 Windows CE开发常用的技术173.6.1 Win CE多线程编程173.6.2 Win CE串口通信183.6.3 创建自己的内存管理193.7本章小结20第4章 GPS技术在GIS数据采集系统中的应用21
11、4.1 地理信息系统(GIS)概述214.2 地理信息系统的功能214.2.1空间数据输入214.2.2空间数据存储和查询分析224.2.3数据输出234.3 地理信息系统的发展234.3.1 WebGIS234.3.2 GIS组件技术234.3.3 嵌入式GIS234.4 在GIS数据采集中的GPS作业模式244.4.1静态定位模式244.4.2快速静态定位244.4.3准动态定位244.4.4动态定位244.4.5单机定位254.4.6后差分定位254.4.7实时动态定位254.5 GPS定位的坐标系统264.5.1空间直角坐标系264.5.2空间大地坐标系264.5.3平面直角坐标系27
12、4.5.4 WGS-84 坐标系274.5.5 北京-54坐标系274.5.6西安-80大地坐标系274.6 GIS数据采集中GPS差分解算284.6.1 GPS差分解算284.6.2 基线解算284.7 GIS数据采集中的误差来源及其影响304.7.1与卫星有关的误差304.7.1.1卫星钟差304.7.1.2 星历误差（卫星轨道偏差）304.7.2 卫星信号传播误差314.7.2.1电离层折射影响314.7.2.2 对流层的影响314.7.2.3 多路径效应314.7.3 接收设备有关的误差314.8本章小结32第5章 GIS数据采集系统设计335.1 引言335.2 GIS数据采集的内容
13、与流程345.2.1采集内容345.2.2采集流程345.3 GIS数据采集系统的设计过程355.3.1 需求分析355.3.2 系统模块划分365.3.3 手持机的选择375.4各个模块的设计375.4.1 数据字典375.4.2 数据通讯模块385.4.3 GIS数据采集模块425.4.4 GIS数据采集文件495.4.5 查看卫星信息模块505.4.6 坐标转换505.5 单元测试535.6 集成测试5335.7 本章小结54总结与展望55参考文献57攻读硕士学位期间发表的学术论文61致 谢63CONTENTSCONTENTSABSTRACT(CHINESE)IABSTRACT(ENGL
14、ISH)IICHAPTER I INTRODUCTION11.1 The Background of the Thesis11.2 Present Situation and Develop tendency21.3 Major Contents of the Thesis31.4 Organization of the Thesis31.5 Summary4CHAPTER II THEORY OF GPS52.1GPS Outline52.1.1 Space Part52.1.2 Surface Controll Part52.1.3 User Device Part62.2 GPS Sig
15、nal62.2.1 Carrier Wave62.2.2 Ranging Code62.2.3 GPS Satellite Navigtion Code（Data Code）72.3 GPS Position72.3.1 Position using pseudo range82.3.2 Carrier Phase Measurement82.3.3 Multi-Point Relative Position92.3.4 Differential Position102.3.5 RTK technology112.4 Summary12CHAPTER III EMBEDDED SYSTEMS AND BUILDING OF WINDOWS CE DEVELOP PLATFORM133.1 Embedded Systems Out
