基于ARM的智能電子導游系統(tǒng)設計的開發(fā)與實現(xiàn)

我們的愛情，我們的理想，我們的未來，我們的成長，我們的幸福我們的愛情，我們的理想，我們的未來，我們的成長，我們的幸福我們的愛情，我們的理想，我們的未來，我們的成長，我們的幸福我們的愛情，我們的理想，我們的未來，我們的成長，我們的幸福畢業(yè)設計（論文）題目：基于ARM的智能電子導游系統(tǒng)的研發(fā)——嵌入式GIS及路徑優(yōu)化模塊設計院（系）：專業(yè)：班級：學生姓名：導師姓名：職稱：起止時間：2011

畢業(yè)設計(論文)任務書學生姓名指導教師職稱講院(系)專業(yè)題目基于ARM的智能電子導游系統(tǒng)的研發(fā)—嵌入式GIS及路徑優(yōu)化模塊設計任務與要求1.了解ARM相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及l(fā)inux操作系統(tǒng)。2.熟悉ARM嵌入式原理及應用，深入掌握2410ARM平臺。3.掌握MapInfo軟件及VC++軟件。4.熟悉GIS算法及實現(xiàn)GIS基本功能。5.完成嵌入式GIS模塊的設計路徑優(yōu)化模塊設計。開始日期2011年1月3日完成日期2011年6月10日院長(簽字)2011年1月7日畢業(yè)設計(論文)工作計劃2011年1月3日學生姓名指導教師職稱院（系）專業(yè)題目基于ARM的智能電子導游系統(tǒng)的研發(fā)—嵌入式GIS及路徑優(yōu)化模塊設計工作進程起止時間工作內(nèi)容起止時間工作內(nèi)容1月3日至3月15日查閱資料依據(jù)任務書，3月16日至4月10日4月11日至5月10日依據(jù)大綱，撰寫論文5月11日至5依照導師建議對論文進行修改。5月21日至5月6月1日至6月10日準備答辯。

主要參考書目(資料)主要參考書目(資料)主要參考書目(資料)[1]趙剛,周仁前,同瑞東.32位ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)—流程、技巧與實現(xiàn)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2003.5[2]蔣波濤.GISforWeb應用開發(fā)之道=GisforWebDevelopers:AddingWheretoYourWebApplications/ScottDavis[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.6[3]孫弋.ARM-Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎[M].西安：西安電子科技大學出版社，2008.8主要儀器設備及材料主要儀器設備及材料1.計算機一臺2.2410ARM平臺論文(設計)過程中教師的指導安排論文(設計)過程中教師的指導安排每周指導一次，主要解答學生問題，指導研究進度，并檢查閱讀資料筆記。對計劃的說明對計劃的說明本計劃為開題之初所定，后續(xù)會根據(jù)具體情況隨時調(diào)整，最終一定按畢業(yè)設計規(guī)定結(jié)束日期完成。院（系）專業(yè)級班課題名稱：基于ARM的智能電子導游系統(tǒng)的研發(fā)—嵌入式GIS及路徑優(yōu)化模塊設計學生姓名：學號:指導教師：報告日期：1．本課題所涉及的問題及應用現(xiàn)狀綜述隨著全球化進程的加速和我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的逐步升級，旅游業(yè)的發(fā)展正面臨著前所未有的機遇，已成為經(jīng)濟發(fā)展中勢頭最強勁，規(guī)模最大的產(chǎn)業(yè)之一，在2020年我國將成為世界上最大的國際旅游目的地，旅游業(yè)在拉動內(nèi)需，刺激消費，推動城市化建設進程，推進文化建設中發(fā)揮著日益重要的作用。然而，旅游業(yè)管理水平落后，服務不周到，信息獲取難等問題導致許多旅客的不滿和抱怨。很多旅客不愿意跟旅游團，喜歡獨自旅游，但對景區(qū)景點不熟悉，經(jīng)常出現(xiàn)迷失方向，景點游玩不全等不稱心之事。現(xiàn)有的旅游服務模式有諸多弊端，該如何解決呢?雖然近幾年計算機網(wǎng)絡迅速發(fā)展，游客可以在Internet網(wǎng)獲得很多旅游信息，但是，一旦踏上旅途脫離電腦，景點信息就難以獲得。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem，簡稱GIS)，它為人們提供了空間地理信息。它能把圖形管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有機的結(jié)合起來，提供空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。但是，現(xiàn)有的GIS大部分都裝在PC上，并不能給旅游帶來多大幫助。隨著計算機嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，人們已經(jīng)能把GIS移植到嵌入式系統(tǒng)中，使游客旅途中攜帶移動電子導游系統(tǒng)成為可能。鑒于此，我國現(xiàn)急需發(fā)展相關(guān)技術(shù)，來更新旅游服務概念，完善旅游服務體系，促進旅游業(yè)的更大發(fā)展。所以研究嵌入式電子導游系統(tǒng)不僅給游客帶來極大方便，而且也為將來技術(shù)發(fā)展做鋪墊，具有極大的市場潛力和發(fā)展前景。2．本課題需要重點研究的關(guān)鍵問題、解決的思路及實現(xiàn)預期目標的可行性分析關(guān)鍵問題及解決思路：1.完成嵌入式GIS開發(fā)1）研究MapInfo的圖層文件數(shù)據(jù)格式分析2）實現(xiàn)嵌入式GIS的景區(qū)地圖數(shù)字化2.實現(xiàn)路徑規(guī)劃算法1）研究旅行商算法（TSP）2)實現(xiàn)景點地區(qū)的路徑規(guī)劃算法預期目標的可行性分析：1.景點查詢及介紹。本系統(tǒng)的一大特色就是具有文字，圖片，聲音，視頻圖文并茂的景點介紹方式，游客只要有此系統(tǒng)，就能身臨其境的感覺游玩景點的樂趣。景點分類，按多級菜單查詢，選擇景點后，此景點會移到屏幕正中心然后閃爍，最后變成紅色。2.圖層操作。系統(tǒng)提供全景，放大，縮小，漫游等圖層操作，也可添加或刪除各類圖層，顯示游客關(guān)心的地理信息。3.距離測量。系統(tǒng)能計算任意兩點間距離，折線之間距離，給游客提供距離信息。4.景區(qū)路徑規(guī)劃。計算出游客在景區(qū)游玩所有景點所需的最佳路徑。3．完成本課題的工作方案3月20日至3月26日查閱資料依據(jù)任務書，了解嵌入式GIS在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，明確實習要求，對涉及內(nèi)容進行學習，提交開題報告。3月27日至4月10日復習C,C++編程語言，做知識儲備。4月11日至4月28日開發(fā)嵌入式GIS模塊。4月29日至5月16日開發(fā)路徑規(guī)劃模塊，測試系統(tǒng)。5月17日至5月27日列出論文大綱，準備論文。5月27日至5月31日論文定稿，按要求裝訂、提交論文。6月1日至6月10日準備答辯。4．指導教師審閱意見開題報告對基于ARM的智能電子導游系統(tǒng)的研究發(fā)展背景、現(xiàn)狀和技術(shù)都做了基本介紹和了解；研究的基本內(nèi)容以任務書為依據(jù)、研究的主要問題和方向明確；研究方法可行，其研究工作的步驟、進度安排合理，同意開題。在畢設的過程中，需要重點掌握Mapinfo軟件和VC++軟件，編程工作量較大，要注意嵌入式GIS模塊為論文的重點和難點，畢設過程中要合理安排時間。指導教師(簽字)：2011年3月4日說明：本報告必須由承擔畢業(yè)論文(設計)課題任務的學生在畢業(yè)論文(設計)正式開始的第1周周五之前獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。PAGE我們的愛情，我們的理想，我們的未來，我們的成長，我們的幸福學生姓名性別學號課題名稱基于ARM的智能電子導游系統(tǒng)的研發(fā)——嵌入式GIS及路徑優(yōu)化模塊設計課題類型難度2011年1月3(職稱講師)課題任務完成情況19,461(千字)；0(千字)；0(張)；：無指導教師意見分項得分：開題調(diào)研論證分；課題質(zhì)量（論文內(nèi)容）分；創(chuàng)新分；論文撰寫（規(guī)范）分；學習態(tài)度分；外文翻譯分指導教師審閱成績：指導教師(簽字)：2011年月日評閱教師意見分項得分：選題分；開題調(diào)研論證分；課題質(zhì)量（論文內(nèi)容）分；創(chuàng)新分；論文撰寫（規(guī)范）分；外文翻譯分評閱成績：評閱教師(簽字)：2011年月日驗收小組意見分項得分：準備情況分；畢業(yè)設計（論文）質(zhì)量分；（操作）回答問題分驗收成績：驗收教師(組長)(簽字)：2011年月日答辯小組意見分項得分：準備情況分；陳述情況分；回答問題分；儀表分答辯成績：答辯小組組長(簽字)：2011年月日成績計算方法指導教師成績20(％)評閱成績30(％)驗收成績30(％)答辯成績20(％)學生實得成績(百分制)指導教師成績評閱成績驗收成績答辯成績總評答辯委員會意見畢業(yè)論文(設計)總評成績(等級)：院(系)答辯委員會主任(簽字)：院(系)(簽章)2011年月日備注西安郵電學院畢業(yè)論文(設計)成績評定表(續(xù)表)我們的愛情，我們的理想，我們的未來，我們的成長，我們的幸福我們的愛情，我們的理想，我們的未來，我們的成長，我們的幸福目錄摘要 IABSTRACT II引言 11緒論 21.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 21.1.1智能電子導游系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 21.1.2智能電子導游技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 31.2論文研究內(nèi)容 61.3本文的創(chuàng)新點 62電子導游系統(tǒng)的設計 72.1電子導游系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計及各模塊功能 72.1.1硬件模塊 72.1.2嵌入式Linux模塊 82.1.3嵌入式GIS模塊 82.1.4路徑規(guī)劃模塊 82.1.5地圖數(shù)據(jù)模塊 82.1.6景點查詢與介紹模塊 82.2嵌入式Linux介紹與分析 82.3嵌入式圖形界面 93智能電子導游系統(tǒng)的軟件研究與實現(xiàn) 103.1地理信息數(shù)據(jù) 103.1.1獲得景區(qū)柵格地圖 103.1.2柵格地圖矢量化 113.1.3芙蓉園景區(qū)圖層數(shù)據(jù)輸出 133.2嵌入式GIS模塊的實現(xiàn) 143.2.1MapInfo圖層文件數(shù)據(jù)格式分析 143.2.2嵌入式GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立 163.2.3GIS基本功能實現(xiàn) 233.2.4嵌入式GIS圖形界面實現(xiàn)各效果圖 243.3景區(qū)路徑優(yōu)化模塊實現(xiàn) 303.3.1景區(qū)路徑分析 303.3.2算法思想 313.3.3景區(qū)路徑規(guī)劃解決方案 313.3.4景區(qū)路徑規(guī)劃實現(xiàn) 324結(jié)論 40致謝 41參考文獻 42我們的愛情，我們的理想，我們的未來，我們的成長，我們的幸福 摘要將嵌入式技術(shù)和GIS、最佳路徑規(guī)劃算法相結(jié)合構(gòu)成的智能電子導游系統(tǒng)，在我國的旅游產(chǎn)業(yè)中扮演著重要的角色，是我國信息化建設的一個重要的組成部分。該系統(tǒng)能給游客提供各種景點的精確定位信息、最佳導游路線圖信息以及旅游景點大致概況信息。為了實現(xiàn)此目的，本論文研究以2410ARM開發(fā)板為底層硬件，在Linux嵌入式操作系統(tǒng)的軟件平臺上，利用QT/EmbeddedGUI作為圖形界面，對Maplnfo文件格式進行轉(zhuǎn)換，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的嵌入式GIS及路徑規(guī)劃系統(tǒng)。通過C/C++編程開發(fā)嵌入式GIS模塊和電子導游應用軟件模塊，最終將軟硬件相結(jié)合，使電子地圖顯示在觸摸屏上，從而實現(xiàn)了景點信息的查詢和介紹、景區(qū)最佳路徑規(guī)劃、距離測量、地圖放縮漫游等功能。本論文要研究的問題有：第一：研究在MapInfo軟件下對景區(qū)地圖進行柵格化。第二：在自由軟件Linux平臺下研究和開發(fā)嵌入式GIS模塊。第三：基于遺傳算法，開發(fā)了針對景區(qū)的路徑規(guī)劃模塊。最后，將研究成果應用于西安大唐芙蓉園景區(qū)，實現(xiàn)了如下功能：圖層操作，地圖漫游、放大縮小，景點數(shù)據(jù)庫的查詢、景點信息的介紹，景區(qū)最佳路徑規(guī)劃，距離測量功能。實際應用效果和測試證明了該系統(tǒng)的有效性。關(guān)鍵字：電子導游定位系統(tǒng)；MapInfo軟件；嵌入式GIS；最佳路徑規(guī)劃

ABSTRACTTheintelligentelectronicguidesystem,composingoftheembeddedtechnologyandGISandcombiningthebestpathplanningalgorithm,playsanimportantroleinourcountry'stourismindustryandisanimportantroleininformationconstructioninChina.Thesystemprovidesavarietyoftouristattractions'preciselocationinformation,thebestroadmapguidegeneraloverviewinformationandtouristattractionsinformation.Toachievethispurpose，Thisstudytakesthe2410ARMdevelopmentboardfortheunderlyinghardware,IntheLinuxembeddedoperatingsystemsoftwareplatform,usingQT/EmbeddedGUIasthegraphicalinterface,convertingtheMapInfofileformats.DevelopourownintellectualpropertyembeddedGISandpathplanningsystem.ThroughtheC/C++ProgrammingembeddedGISmoduleapplicationsoftwaremodulesandelectronicguides,combinationsoftwareandhardwarewilleventually,makingelectronicmapdisplayedonthetouchscreen,enablingthequeryandthepresentationofinformationsites,scenicbestpathplanning,distanceMeasurement,mapzoomroamingcapabilities.Thispapertostudytheissues:ThefirststudyareaundertheMapInfosoftwarerastermaps.ThesecondinthefreesoftwareresearchanddevelopmentundertheLinuxplatform,embeddedGISmodule.Thethirddevelopmentofthegeneticalgorithmbasedpathplanningmoduleforthearea.Finally,theresearchresultsofXi'anTangParadisearea,toachievethefollowingfunctions:layeroperations,roamingthemap,zoom,attractionsdatabasequeries,informationpresentationattractions,scenicoptimalpathplanning,distancemeasurementfunction.Practicalapplicationandtestedtheeffectivenessofthesystem.Keywords:ElectronicPositioningSystemguide;MapInfoSoftware;embeddedGIS;Optimalpathplanning我們的愛情，我們的理想，我們的未來，我們的成長，我們的幸福PAGE我們的愛情，我們的理想，我們的未來，我們的成長，我們的幸福引言隨著全球經(jīng)濟的復蘇，據(jù)報道2010旅游業(yè)已成為我國經(jīng)濟的又一主要增長點，作為一個大國，中國擁有著豐富的自然資源，和多元文化，強烈的吸引著國外游客的好奇心。旅游業(yè)已居我國第三大產(chǎn)業(yè)之首。被稱作旅游界奧林匹克盛會的世界旅游旅行產(chǎn)業(yè)大會于去年閉幕。大會期間，國家旅游局宣布鼓勵國際資本進入中國旅游裝備制造業(yè)、旅游傳媒業(yè)和旅游教育培訓業(yè)。近兩三年我國舉辦了多次國際盛會，先是零八年的北京奧運會，后是上海世博會，智能導游系統(tǒng)的應用已經(jīng)顯示出其極大地優(yōu)越性，它不但環(huán)保而且更方便外國游客使用。但是，旅游業(yè)管理水平還不夠健全，很多游客喜歡獨自旅游，又對景區(qū)景點不熟悉，經(jīng)常會出現(xiàn)迷失方向、景點游玩不全等種種不稱心之事。盡管，這幾年互聯(lián)網(wǎng)迅速普及，游客可以在網(wǎng)上獲得眾多旅游信息，但是，一旦踏上旅程，脫離網(wǎng)絡，景點信息就很難獲得。這些問題阻礙了我國成為旅游業(yè)大國的發(fā)展進程。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem，簡稱GIS)逐漸出現(xiàn)在人們的生活中，它為人們提供了豐富的空間地理信息。它能把圖形管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)有機地結(jié)合起來，提供空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。但是，現(xiàn)有的地理信息系統(tǒng)大部分都安裝在PC機上，并不能給旅途中的游客帶來多大的幫助。隨著計算機嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，人們已經(jīng)能把地理信息系統(tǒng)移植到嵌入式系統(tǒng)中，使游客在旅途中攜帶移動式電子導游系統(tǒng)成為可能。綜上所述，開發(fā)嵌入式GIS的導游系統(tǒng)具有深遠的意義，其具體表現(xiàn)為：游客通過導游系統(tǒng)自助旅游，提升了旅游的品質(zhì)。導游系統(tǒng)為游客提供相應景點的信息，讓游客迅速了解該景點的詳細情況。這種導游系統(tǒng)促進了自助式旅游的發(fā)展，增加了游客數(shù)量，帶來巨大經(jīng)濟效益。

1緒論1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.1.1智能電子導游系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀目前，發(fā)達國家大都使用講解器，一種非導游講解的便攜式裝置。在博物館等室內(nèi)展館，基本上取消了導游講解。游客進展館后，自己拿講解器聽講解，使用完畢自覺放回原處，以便供下位游客繼續(xù)使用。所以國外的博物館很安靜，基本沒有人為的雜音。此外，一家美國馬薩諸塞州的公司還發(fā)明了一種便攜式電子導游器，它儲存了35000項數(shù)據(jù)資料，其中包括美國大陸主要高速公路在內(nèi)。游人只需提供目的地的里程和方向，便可制定出旅游計劃。旅途中，游人只需輸入所在州名、高速公路、方向及最近的里程碑，便可獲得加油站、餐館、醫(yī)院、旅游景點等信息。除此之外，它還可以提供地方高速公路交警的電話號碼，當?shù)芈糜喂?、天氣、汽車旅館以及俱樂部等有關(guān)情況。這種電子導游器起到了電子地圖和指引路線的作用，因此，只要手持電子導游器，游人就不會迷路。在美國、英國、法國、加拿大等國的一些旅游城市都有出租電子導游器。這種電子導游外形與普通的掌上電腦十分相似，在開車經(jīng)過相關(guān)的景點的時候，這款電子導游就會播放一段該景點的語音介紹，講述景點相關(guān)的歷史和故事。此電子導游還能提示游客如何行車到達目的地、前方有什么景點、餐館或者酒店。電子導游系統(tǒng)己經(jīng)是一些發(fā)達國家發(fā)展旅游業(yè)的一大熱點，在英國，旅游產(chǎn)業(yè)及支持它的公共和私營部門組織設定了5個主要的工作領(lǐng)域，而市場推廣與電子旅游被列為這些優(yōu)先項目之首。在我國，電子導游還是個新生事物，2000年首先在廣西桂林漓江出現(xiàn)，但是國內(nèi)的應用主要還停留在數(shù)碼按鍵播放機和觸摸式視頻講解系統(tǒng)上，前者大部分旅游景點采用的是數(shù)碼按鍵播放機，在景點按一下相應的鍵，就可以聽到導游詞；后者使用的電子導游機，游客通過觸摸屏幕上的按鈕，能得到景區(qū)景點、娛樂購物、交通出行等各方面的咨詢服務。真正的電子導游應有智能性，一是智能引導功能，比如電子地圖功能和語音導引路線功能；二是自動講解功能，比如確定游客的具體位置，準確的介紹景點。智能電子導游系統(tǒng)于2005年在天壇公園首次使用。目前我國生產(chǎn)和開發(fā)電子導游的企業(yè)不到十家，啟東市遠卓電腦工程有限公司開發(fā)的電子導游無線講解系統(tǒng)已被聯(lián)合國第二十八屆世界遺產(chǎn)委員會會議指定為專用導講設備。1.1.2智能電子導游技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀在電子導游中，主要是利用了嵌入式技術(shù)和嵌入式GIS技術(shù)。以下先對GIS技術(shù)進行介紹，隨后介紹嵌入式技術(shù)和嵌入式GIS技術(shù)。a.什么是GIS地理信息是指表征地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量，質(zhì)量，分布特征，相互聯(lián)系和變化規(guī)律的數(shù)字，文字，圖像和圖形等得總稱。地理信息屬于空間信息，其位置的識別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的，這是地理信息區(qū)別于其他類型信息的顯著標志。地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，GIS）是以采集，存儲，管理，描述，分析地球表面及空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)。它是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎，在計算機硬，軟件環(huán)境的支持下，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集，管理，分析，操作，模擬和顯示，并采用地理模型分析方法。適時提供理多種空間和動態(tài)的地理信息，為地理研究、綜合評價、管理、定量分析和決策服務而建立起來的一類計算機應用系統(tǒng)。b.地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成一般說來，一個完整的地理信息系統(tǒng)通常由4個部分組成，即計算機硬件環(huán)境、軟件環(huán)境、地理空間數(shù)據(jù)、系統(tǒng)維護和使用人員。硬件環(huán)境：主機外部設備和網(wǎng)絡組成，存儲、處理和顯示空間數(shù)據(jù)。軟件環(huán)境：軟件環(huán)境由數(shù)據(jù)庫軟件、系統(tǒng)管理軟件和基礎GIS軟件組成，用于執(zhí)行GIS功能的數(shù)據(jù)采集、存儲、管理、處理、分析、建模和輸出等操作。地理空間數(shù)據(jù)：由數(shù)據(jù)庫實體和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)組成，用于空間數(shù)據(jù)的存儲、管理、查詢、檢索和更新等操作。有空間數(shù)據(jù)和非空間的屬性數(shù)據(jù)兩大類型。系統(tǒng)管理和操作人員：GIS不同于一幅地圖，而是一個動態(tài)的地理模型。僅有系統(tǒng)軟、硬件和數(shù)據(jù)還不能構(gòu)成完整的地理信息系統(tǒng)，還需要人進行系統(tǒng)組織、管理、維護和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴充完善、應用程序開發(fā)。c.地理信息系統(tǒng)的功能由計算機技術(shù)和空間數(shù)據(jù)相結(jié)合而產(chǎn)生的GIS，它的基本功能是數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析和輸出?？偨Y(jié)起來，GIS主要有以下3個方面的功能：（1）具有空間性和動態(tài)性，有采集、管理、分析和輸出多種地理信息的能力。（2）計算機系統(tǒng)的支持是地理信息系統(tǒng)的重要特征，因而使得地理信息系統(tǒng)能夠快速、精確、綜合地對復雜的地理系統(tǒng)進行空間定位和過程動態(tài)分析。（3）由計算機系統(tǒng)支持進行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計算機程序模擬常規(guī)的分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務。d.嵌入式系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢嵌入式系統(tǒng)(EmbeddedSystem)是指用于執(zhí)行獨立功能的專用計算機系統(tǒng)，軟硬件可裁剪，適用于對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格的要求的專用計算機。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展至今數(shù)十年，縱觀嵌入式技術(shù)的發(fā)展過程，大致經(jīng)歷四個階段。第一階段是以單芯片為核心的可編程控制器形式的系統(tǒng)，同時具有與監(jiān)測、伺服、指示設備相配合的功能。第二階段是以嵌入式CPU為基礎、以簡單操作系統(tǒng)為核心的嵌入式系統(tǒng)。第三階段是以嵌入式操作系統(tǒng)為標志的嵌入式系統(tǒng)。第四階段是以基于Internet為標志的嵌入式系統(tǒng)，這是一個正在蓬勃發(fā)展的階段。目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于Internet之外，但隨著Internet的發(fā)展以及Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等結(jié)合日益密切，嵌入式設備與Internet的結(jié)合將代表著嵌入式技術(shù)的真正未來。市場需求是嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的巨大推動力。隨著計算機軟件和集成電路技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品日益完善，在我國僅嵌入式軟件產(chǎn)品就達到600多億元。嵌入式技術(shù)與Internet技術(shù)的結(jié)合正在推動著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的研究和應用發(fā)生了顯著的變化。精簡系統(tǒng)內(nèi)核，優(yōu)化關(guān)鍵算法，降低功耗和軟硬件成本，提供更加友好的多媒體人機交互界面和網(wǎng)絡互聯(lián)成為嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。e.嵌入式GIS發(fā)展現(xiàn)狀及國內(nèi)研究狀態(tài)嵌入式GIS是GIS與嵌入式設備集成的產(chǎn)物，是GIS的一個新興應用領(lǐng)域。典型的嵌入式GIS應用由嵌入式硬件、嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式GIS軟件組成。嵌入式GIS的應用領(lǐng)域非常廣泛，可以應用到智能交通、信息家電、工業(yè)控制、環(huán)境工程、軍事國防、野外數(shù)據(jù)采集、智能汽車和個人用戶等有關(guān)國計民生的各個領(lǐng)域，給人們的生產(chǎn)生活帶來極大的便利。進入20世紀90年代，隨著互聯(lián)網(wǎng)(Internet)技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合產(chǎn)生了互聯(lián)網(wǎng)地理信息系統(tǒng)，InternetGIS改變了對空間信息的獲取、共享、發(fā)布、分析的手段與方式。它是一種在互聯(lián)網(wǎng)上運行的地理信息系統(tǒng)，也可以說是一種基于Web的地理信息系統(tǒng)。它不僅為全球用戶提供分布式地理信息數(shù)據(jù)，而且還提供分布式地理信息處理與分析的工具。InternetGIS利用優(yōu)越的網(wǎng)絡向用戶提供超媒體、交互式、分布式的空間信息，顯現(xiàn)出傳統(tǒng)GIS所不具備的優(yōu)勢。掌上電腦的便攜性及移動性，為嵌入式GIS提供了良好的支持。隨著掌上電腦的嵌入式信息設備的發(fā)展與廣泛使用，人們希望能夠在移動環(huán)境中獲得實時的地理信息，尤其是與當前地理位置相關(guān)的空間信息。因而基于移動的嵌入式GIS成為GIS研究的重要應用領(lǐng)域，掌上電腦的嵌入式GIS也是國內(nèi)外研究的熱點之一。它通過手機或PDA等嵌入式設備結(jié)合GPS定位向個人提供隨時隨地的位置服務，不但可以知道用戶的具體位置，還可以隨時查詢附近的屬性信息，因此嵌入式GIS可以給人們的日常生活和專業(yè)應用帶來很大的便利，有著巨大的市場潛力。在國際GIS行業(yè)，MapInfo,AutoDesk,ESRI和Intergraph四大公司站在MobileGIS技術(shù)的前沿。其基本功能分述如下：著名的桌面GIS廠商，美國MapInfo公司推出的MapInfoProfessional是目前世界上較為完備、功能強大、全面而直觀的桌面地圖信息系統(tǒng)，為在Client/Server環(huán)境下解決問題提供了一種全新的方案；ESRI提供了ArcGIS軟件產(chǎn)品ArCPadoArcGIS是全套商業(yè)解決方案；Autodesk公司提供了AutodeskOnSite的“移動訪問”模塊。這是移動的企業(yè)級解決方案，包括軟件、應用設計、開發(fā)服務、維護、培訓和技術(shù)支持；Intergraph也建立自己的移動GIS解決方案IntelliWhereaIntelliWhere功能著重于無線通信和LBS的工業(yè)應用。在國內(nèi)嵌入式GIS產(chǎn)品目前也發(fā)展迅速，一方面是國內(nèi)的嵌入式軟件開發(fā)也已起步，另方面是由于硬件技術(shù)的發(fā)展和成熟，如：北京靈圖軟件技術(shù)有限公司推出的在移動信息設備上提供地理信息以及位置信息服務的SmartInHand軟件產(chǎn)品；北京超圖開發(fā)出地理信息系統(tǒng)開發(fā)平臺eSuperMapa；北京中遙地網(wǎng)信息技術(shù)有限公司的GeoBeansMobile是基于嵌入式硬件設備的移動地理信息系統(tǒng)軟件平臺；臺灣英瑞得信息公司設計出支持GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)專用軟件WalkMap(地圖隨身走)。各個行業(yè)和社會對移動空間信息的需求促進了嵌入式GIS的發(fā)展。嵌入式技術(shù)與GIS技術(shù)的結(jié)合，將成為21世紀信息產(chǎn)業(yè)新的經(jīng)濟增長點。隨著嵌入式GIS軟硬件平臺、無線通信互聯(lián)技術(shù)、移動定位技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，將進一步拓展和完善嵌入式GIS的應用。1.2論文研究內(nèi)容嵌入式GIS模塊開發(fā)。本系統(tǒng)未使用商業(yè)軟件，故需自行開發(fā)嵌入式GIS模塊。開發(fā)基于遺傳算法的路徑優(yōu)化模塊。該系統(tǒng)，在指導老師的幫助下，做了大量的工作，最終完成，實現(xiàn)如下功能：景點查詢及介紹。本系統(tǒng)的一大特色就是具有文字，圖片，聲音，視頻圖文并茂的景點介紹方式，游客只要有此系統(tǒng)，就能身臨其境的感覺游玩景點的樂趣。景點分類，按多級菜單查詢，選擇景點后，此景點就會移到屏幕正中心。圖層操作。系統(tǒng)提供全景，放大，縮小，漫游等圖層操作，也可添加或刪除各類圖層，顯示游客關(guān)心的地理信息。距離測量。系統(tǒng)能計算任意兩點間距離，折線之間距離，給游客提供距離信息。位置確定。系統(tǒng)可以提供任意景點的經(jīng)緯度。景區(qū)最佳旅游路線推薦。計算出游客在景區(qū)游玩所有景點所需的最佳路徑。1.3本文的創(chuàng)新點本文的創(chuàng)新點在于，嵌入式GIS技術(shù)與路徑優(yōu)化技術(shù)有效地結(jié)合，運行效率更高更適應嵌入式系統(tǒng)。同時系統(tǒng)具有平臺無關(guān)性，主要表現(xiàn)在一下幾個方面：（1）將嵌入式GIS技術(shù)應用在旅游行業(yè)中，方便游客使用，彌補旅游業(yè)現(xiàn)有的不足。在該軟件中所有的圖形空間屬性全部用經(jīng)緯度為坐標，從而能夠與GPS，GSM系統(tǒng)相結(jié)合，組成了嵌入式3G系統(tǒng)。同時也可以實現(xiàn)經(jīng)緯度到屏幕像素點，像素點到經(jīng)緯度的相互轉(zhuǎn)換。（2）依照現(xiàn)今最優(yōu)秀的桌面GIS軟件MapInfo，使便攜式的旅游系統(tǒng)具有和桌面軟件一樣強大的功能。（3）路徑優(yōu)化技術(shù)應用在GIS系統(tǒng)中，使得導游系統(tǒng)更加人性化。

2電子導游系統(tǒng)的設計2.1電子導游系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計及各模塊功能本論文選擇北京博創(chuàng)UP-TECHS2410/P270DVP開發(fā)箱為底層硬件開發(fā)平臺，此開發(fā)箱以ARMS3C2410為處理器，集成聲卡、觸摸屏等模塊和必要的集成電路。軟件都是在此開發(fā)板上完成。以ARM處理器為底層硬件，采用Linux嵌入操作系統(tǒng)為軟件平臺，利用QT/EmbeddedGUI為圖形界面，對MapInfo文件格式進行轉(zhuǎn)換，使之適用于嵌入式系統(tǒng)，然后用C/C++編程，開發(fā)嵌入式GIS模塊和路徑優(yōu)化模塊，最后把硬件、軟件相結(jié)合，使電子地圖顯示在觸摸屏上。電子導游系統(tǒng)在實現(xiàn)過程中分為幾個模塊進行開發(fā)，以下是電子導游結(jié)構(gòu)圖：圖2-1電子導游結(jié)構(gòu)圖2.1.1硬件模塊電子導游系統(tǒng)以ARM微處理器為硬件基礎，外擴展了觸摸屏，聲卡，顯示屏，串口，外圍電路等。該處理器的性能完全能夠?qū)崿F(xiàn)GIS的各項功能。2.1.2嵌入式Linux模塊整個系統(tǒng)的核心就是嵌入式Linux操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)管理位于其下方的各類硬件，同時也為位于其上方的各運行軟件提供服務。本文2.2節(jié)將會詳細介紹嵌入式Linux。2.1.3嵌入式GIS模塊嵌入式GIS模塊用標準用標準C++開發(fā)，具有自主產(chǎn)權(quán)和跨平臺性，可運行于windows和Linux系統(tǒng)上。該模塊被封裝為一個類，對外提供接口，任何應用軟件或個人只需調(diào)用接口就可以實現(xiàn)GIS的基本功能。2.1.4路徑規(guī)劃模塊該模塊同樣由標準C++開發(fā)而成，可跨平臺使用，用來實現(xiàn)景區(qū)路徑規(guī)劃的功能，從而滿足游客對于智能導游最優(yōu)路徑的需求。2.1.5地圖數(shù)據(jù)模塊就是地理信息數(shù)據(jù)模塊，在GoogleEarth上截得的景區(qū)地圖是位圖，必須對此進行數(shù)字化。利用MapInfo軟件建立景區(qū)地理信息數(shù)據(jù)庫。首先，按照經(jīng)緯度對位圖進行配準；然后，按照景點層，道路層，水層等對地圖進行分層勾畫；最后，輸出每個圖層，供路徑優(yōu)化模塊及嵌入式GIS模塊使用。2.1.6景點查詢與介紹模塊本系統(tǒng)的一大特色就是具有文字，圖片，聲音，視頻圖文并茂的景點介紹方式，同時有最佳旅游路線推薦窗口。將GIS生成的景點信息、路線以及相應的圖片、文本、視頻，按照不同景點分類存儲。景點分類，可用Qt/E下智能生成多級菜單。本文2.3節(jié)將介紹有關(guān)Qt/E的信息。2.2嵌入式Linux介紹與分析嵌入式Linux(EmbeddedLinux)是指對Linux經(jīng)過裁剪小型化后，可固化在存儲器或單片機中，應用于特定嵌入式場合的專用Linux操作系統(tǒng)。嵌入式Linux的開發(fā)和研究己經(jīng)成為目前操作系統(tǒng)領(lǐng)域的一個熱點。本論文選用的嵌入式Linux是開源的，可免費使用的操作系統(tǒng)，它具有以下特點：具有非常高的適應性和可靠性，與其他運行于PC上的操作系統(tǒng)相比，由于繼承了Unix的優(yōu)點，在穩(wěn)定性和適應性方面性能是十分突出的，嵌入式Linux也是如此；支持多種體系結(jié)構(gòu)，如MIPS,PowerPC,X86,ARM,SPARC等；具有小巧的功能完善的內(nèi)核，嵌入式Linux具有Linux本身的一個特點：可以裁剪內(nèi)核，根據(jù)不同的任務來選定特定的內(nèi)核模塊，將不需要的部分去掉，減小體積，在根本上解決了體積和功能的矛盾；嵌入式Linux具有可移植性，將Linux移植到新的處理器體系，將非常穩(wěn)定；支持大量的周邊硬件設備，Linux上的驅(qū)動十分豐富了，他們支持各種主流硬件設備和最新硬件技術(shù)；價格低廉，作為開源的系統(tǒng)，任何人都可免費獲得。在開源的Linux下可以開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)軟件和應用軟件，不僅適應國家軟件業(yè)發(fā)展方向，而且可將開發(fā)費用降到最低。2.3嵌入式圖形界面Qt/Embedded是嵌入式系統(tǒng)的Qt版本，與X11版本的Qt在很大程度上接口兼容，采用幀緩存(framebuffer)作為底層圖形接口。Qt/Embedded類庫完全采用C++封裝，并且有著豐富的控件資源以及較好的可移植性，大范圍的Qt/EmbeddedAPI可用于多種開發(fā)項目。本論文的嵌入式GUI選擇使用QT/Embedded設計，有幾大優(yōu)點，第一QT/Embedded是用C++代碼寫的，各個類都封裝好，使用起來十分方便；第二QT/Embedded帶QPaint類，具有畫矩形、畫線、畫圓、三角形、多邊形等各類圖形，與MapInfo的構(gòu)成圖形相一致，非常適合嵌入式GIS；第三QT/Embedded對多種字體的支持，Windows中的字體通過工具軟件就能在QT/Embedded中使用；第四QT/Embedded對觸摸屏有很好的支持，并且利用tslib工具可以很方便的對觸摸屏進行校正。考慮這些因素，選擇了QT/Embedded，實際應用效果較好。信號((signal)/(slot)機制是Qt的一個中心特征，是Qt與其它工具包最不相同的部分。在Qt中使用信號((signal)和槽((slot)機制來代替回調(diào)。這個特殊機制非常適合嵌入式系統(tǒng)的使用。

3智能電子導游系統(tǒng)的軟件研究與實現(xiàn)3.1地理信息數(shù)據(jù)要建立地理信息系統(tǒng)，首先是收集數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進行處理，目的是為了獲得數(shù)據(jù)中所包含的信息。本節(jié)將具體介紹數(shù)據(jù)的收集，地圖數(shù)據(jù)模塊是GIS的基礎。本論文以西安大唐芙蓉園作實際例子進行研究和設計，首先利用Windows桌面軟件MapInfo對大唐芙蓉園景區(qū)地圖進行配準，然后對其進行數(shù)字化分層操作，即將景區(qū)地理信息數(shù)字化，按芙蓉園水域，芙蓉園景點，旅游路線等對其分層，最后把每個層的屬性信息數(shù)據(jù)和空間信息數(shù)據(jù)輸出到文本文件以供嵌入式GIS模塊使用。MapInfo軟件最主要的功能就是進行地圖輸入和編輯操作，可通過以下多種方式進行地圖數(shù)據(jù)采集和輸入，并對其進行編輯和修改。數(shù)字化儀輸入地圖：可通過數(shù)字化儀輸入地圖，MapInfo可與流行的多種數(shù)字化儀連接。改變格式輸入地圖：通過其他繪圖工具繪制地圖，MapInfo9.5支持標準的DXF格式輸入，可將CorelDRAW、AutoCAD等格式輸入地圖，再以DXF文件形式輸出，最后MapInfo讀入DXF文件。使用光柵圖像輸入地圖：可將光柵圖像（RasterImage）輸入地圖，MapInfo支持BMP、SPOT、GIF、JPEG、PCX、TGA、TIFF等格式。輸入地圖之后，可用MapInfo的作圖工具在其上作圖和編輯，然后存儲成單獨的矢量地圖層。本論文就是采用這種方式收集景區(qū)數(shù)據(jù)的。3.1.1獲得景區(qū)柵格地圖柵格圖象由一行行細小的點（象素）組成，也稱為位圖。在MapInfo中，柵格圖象只用于顯示圖層，不能象矢量圖那樣可以提供附加數(shù)據(jù)。用柵格圖作矢量圖的背景，提取有用的信息。選擇精度比較高的谷歌衛(wèi)星地圖作為基圖，在谷歌地圖上獲得大唐芙蓉園景區(qū)柵格地圖，如圖3-1：圖3-1大唐芙蓉園柵格地圖3.1.2柵格地圖矢量化a.用MapInfo配準芙蓉園景區(qū)柵格地圖配準柵格地圖是MapInfo的最基本要求，矢量地圖就是要依附柵格圖像而生成，在生成矢量地圖之前必須配準柵格地圖。（1）在MapInfo中打開芙蓉園景區(qū)柵格地圖，以便配準。（2）創(chuàng)建控制點信息。一般選擇創(chuàng)建4個或者更多控制點，四個控制點分別位于地圖的四個角落附近，比照GoogleEarth的經(jīng)緯度，將GoogleEarth中的60進制的經(jīng)緯度換算為10進制的經(jīng)緯度，進行配準。（3）建立地圖投影方式和單位類型。MapInfo的缺省地圖投影（經(jīng)/緯度）實際上是一種等距離柱面投影，使用經(jīng)/緯度坐標系。該投影被稱為Longitude/Latitude，這表示當選擇它時，必須使用經(jīng)度/緯度。由于經(jīng)緯度已經(jīng)精確到小數(shù)點后六位所以直接用經(jīng)緯度作為投影方式。經(jīng)緯度帶有小數(shù)點，而2410微處理器不帶有浮點運算，直接用經(jīng)緯度計算會使運算效率明顯下降。實際操作中，在GIS系統(tǒng)中編入程序先對經(jīng)緯度進行處理的代碼使運算效率提高。（4）調(diào)整圖象樣式選擇表——柵格圖象——調(diào)整圖象樣式，出現(xiàn)調(diào)整圖象樣式對話框，調(diào)整部分可調(diào)整圖象的亮度和對比度；轉(zhuǎn)換部分可選擇顯示為彩色或灰度模式；“透明選項”和“選擇顏色”可選擇圖上的一種顏色設為透明色，設定好后可選“確定”或“取消”操作。配準成功后，即可進行分層操作。b.創(chuàng)建芙蓉園景區(qū)各圖層創(chuàng)建圖層是地圖數(shù)字化地第一步，以芙蓉園景區(qū)柵格圖像作為基圖進行矢量化形成各圖層。然后將圖層與數(shù)據(jù)緊密聯(lián)系起來，使每個圖層對應一張數(shù)據(jù)表。最后，就可以依據(jù)柵格圖加入點、線、區(qū)域、文本等地圖對象。創(chuàng)建景區(qū)圖層包括創(chuàng)建新表，繪制矢量對象以及編輯等幾個方面。MapInfo專門提供了一套完整的繪圖工具和編輯命令。這些工具可以使用戶方便地在地圖上繪制和修改各種地圖對象，也可以使用戶自定義地圖的著色、填充圖案、線樣式、符號樣式及文本樣式。（1）創(chuàng)建新表和圖層MapInfo中按層組織數(shù)據(jù)，每一類要素為單獨的一個圖層。數(shù)字化前要為每一層創(chuàng)建一個新表。芙蓉園景區(qū)比較復雜，為了方便智能電子導游系統(tǒng)的便操作，創(chuàng)建多個層，交通層、水域?qū)印⑼づ_樓閣層、水秀表演層、人文文化層、歷史文化層、飲食文化層。每個層都只有兩個字段，中文名和英語名，中文名不超過17個字符，英文名不超過20個字符。（2）屏幕數(shù)字化通過手工跟蹤鼠標實現(xiàn)屏幕數(shù)字化，依照屏幕上的柵格圖來創(chuàng)建矢量對象，主要會用到繪圖工具完成。由于嵌入式系統(tǒng)RAM和flash資源很寶貴，并且微處理器運行速度比較慢，為了減少點的數(shù)量，在進行數(shù)字化時要盡量減少使用多邊形繪圖工具，而用橢圓、矩形、圓角矩形代替量，為嵌入式GIS模塊計算提供方便。（3）編輯矢量對象利用選擇工具，對每個矢量圖進行著色，形成優(yōu)美的電子地圖。如圖：3-2所示：圖3-2大唐芙蓉園景區(qū)矢量地圖3.1.3芙蓉園景區(qū)圖層數(shù)據(jù)輸出在PC上創(chuàng)建的矢量圖在Linux下無法直接使用，需要輸出為文本文檔。同時還要創(chuàng)建景點屬性信息文檔和配置文件。a.圖層信息轉(zhuǎn)換為MIF、MID文件通過MapInfo表菜單的EXPORT輸出功能，把每個圖層都進行輸出，生產(chǎn)MIF文件和MID文件，前者記錄圖層的空間信息，后者記錄圖層的屬性信息。b.建立配置文件為了使其它景區(qū)地圖放入電子導游中可直接使用，要建立一些配置文件，只需將該景區(qū)的多媒體文件等放入其中即可，嵌入式GIS可自動識別文件，而不必修改程序代碼。建立3個配置文件，layouts.txt,scenes.txt,path.txt。layouts.txt記錄景區(qū)的所有圖層中文名和英文名。c.景點屬性信息文件電子導游能通過文字、圖片、聲音、視頻介紹景點，這些信息都存入在text,picture,audio,movie文件夾中。每一種介紹信息根據(jù)文字、圖片、聲音、視頻分別存于以景點英文名命名的文件夾中。創(chuàng)建景點屬性信息文件主要是供景點查詢與介紹模塊使用，它收集了所有景點的屬性信息。如此，這個模塊才能實現(xiàn)圖文并茂，有聲音和視頻的功能。完成景區(qū)地理信息數(shù)據(jù)以及景點屬性信息的收集后，就可開發(fā)嵌入式GIS模塊了。3.2嵌入式GIS模塊的實現(xiàn)利用開源的Linux操作系統(tǒng)和QT/EmbeddedGUI圖形界面，用桌面MapInfo軟件生成的矢量數(shù)據(jù)作為嵌入式圖層，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的嵌入式GIS模塊。為了實現(xiàn)跨平臺和可移植性，嵌入式GIS模塊用標準C/C++語言實現(xiàn)。該模塊與GUI不相關(guān)，僅為其提供接口，嵌入式GIS模塊具有以下功能：可以識別桌面GIS（MapInfo）軟件生成的矢量圖層，并按比例從新繪制；具有桌面GIS軟件的一般功能，如距離測量、漫游、放大和縮小等功能；擁有可以優(yōu)化圖層操作的GIS算法。首先，分析MapInfo軟件生成的各圖層數(shù)據(jù)，建立與嵌入式GIS相適應的數(shù)據(jù)模型，開發(fā)GIS算法，實現(xiàn)GIS各項功能。3.2.1MapInfo圖層文件數(shù)據(jù)格式分析在MapInfo中一張矢量圖是由多個圖層構(gòu)成的，每個圖層又由MID和MIF兩種文件構(gòu)成。MIF記錄的是空間坐標信息，畫筆、畫刷信息。MID文件則是對應記錄著與MIF相應對象的屬性數(shù)據(jù)，在本論文中，MID文件記錄對象的中英文名字。a.圖形信息數(shù)據(jù)MIF文件是MapInfo用來向外交換數(shù)據(jù)的一種中間交換文件，MIF文件有兩個區(qū)域：文件頭區(qū)域和數(shù)據(jù)節(jié)，文件頭中保存了如何創(chuàng)建MapInfo表的信息，數(shù)據(jù)節(jié)中則是所有圖形對象的定義，故MIF應是保存圖形的一種文件格式，它由9種圖形組成：point(點)、line(線)、polyline(多邊形)、region(區(qū)域)、arc(圓弧)、text(文本)、rectangle(矩形)、roundedrectangle(圓角矩形)、ellipse(橢圓)。每一個圖形又由固定的格式存放，它的結(jié)構(gòu)如下：VersionnCharset"characterSetName"[DELIMITER"<c>"][UNIQUEn,n..][INDEXn,n..][COORDSYS...][TRANSFORM...]COLUMNSn<name><type>…DATA比如，直線的結(jié)構(gòu)：PLINE〔MULTIPLEnumsections〕numpts1x1y1x2y2〔numpts2x1y1x2y2〕〔PEN(width,pattern,color)〕〔SMOOTH〕MapInfo的顏色通常是以紅、綠和藍色的相對濃度來定義的。其中每種顏色是一個0到255包括0和255之間的數(shù)；各種顏色的RGB值由以下公式計算：（紅色*65536）＋（綠色*256）＋藍色(3-1)解析出三原色的程序為：p3->color.color1=c/65536;//紅色p3->color.color2=c%65536/256;//綠色p3->color.color3=c%256;//藍色b.屬性信息數(shù)據(jù)MID文件中存放屬性數(shù)據(jù)，此文件，是一種數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，記錄的每一行對應每一MIF圖形對象的屬性。每個矢量圖都是由圖層、圖形對象、座標點、和對象屬性組成，組織結(jié)構(gòu)如下圖3-3所示：屬性數(shù)據(jù)(MID)屬性數(shù)據(jù)(MID)MapInfo矢量地圖空間數(shù)據(jù)(MIF)圖層1圖層2圖層3點直線折線區(qū)域矩形文本橢圓多邊形圓弧圖3-3MapInfo圖層組織結(jié)構(gòu)圖3.2.2嵌入式GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立矢量地圖由多個圖層組成，每個圖層又由9種圖形對象組成，圖形對象又包含座標點和畫刷、畫筆。9種圖形對象是構(gòu)成矢量地圖的最基本數(shù)據(jù)信息，根據(jù)矢量圖形的結(jié)構(gòu)規(guī)則，建立嵌入式GIS的9種圖形對象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體。例如：typedefstructPoint{intx;//橫向像素inty;//縱向像素}point;定義像素點結(jié)構(gòu)體，觸摸屏是640*480。typedefstructmypen{intpen1;//直線中紅色的值intpen2;//直線中綠色的值intpen3;//直線中藍色的值}myPen;定義線條顏色結(jié)構(gòu)體，每個顏色由MapInfo的畫筆值中解析出來typedefstructmypoint{charcname[17];//景點中文名字charnum;//景點標號doublex,y;//點的橫縱坐標myColorcolor;//點的顏色structmypoint*next;//下一點的指針}myPoint;定義景點結(jié)構(gòu)體每個景點對應一個結(jié)構(gòu)體包含景點的屬性信息和空間信息。typedefstructregionpoint{doublex,y;//區(qū)域點的橫縱坐標structregionpoint*next;//下一點的指針}regionPoint;定義區(qū)域點結(jié)構(gòu)體，其中包括它的經(jīng)緯度坐標。typedefstructmypline{intcname;//中文名，該路徑的標號intquan;//直線的權(quán)值regionPoint*p;////直線的起始點與終點坐標intnum;myPenpen;//折線的顏色structmypline*next;//下一折線的指針}myPline;定義折線結(jié)構(gòu)體，此結(jié)構(gòu)體用于勾畫路徑及路徑規(guī)劃，每條路對應一個標號。typedefstructmyregion{doublecenterX,centerY;//區(qū)域中心坐標intnums;//個數(shù)myPenpen;//線條顏色myBrushbrush;//區(qū)域顏色regionPoint*p;//下一區(qū)域點的指針structmyregion*next;//下一區(qū)域的指針}myRegion;定義區(qū)域結(jié)構(gòu)體，此結(jié)構(gòu)用于勾畫景區(qū)水域，包括區(qū)域中心坐標及顏色等信息。typedefstructmyrect{longx0,y0,x1,y1;//矩形的左上點和右下點坐標myPenpen;//矩形邊框的顏色myBrushbrush;//矩形填充的顏色structmyrect*next;//指向下一矩形的指針}myRect;定義矩形結(jié)構(gòu)體，用左上點和右下點確定一個矩形結(jié)構(gòu)體，同時包含顏色信息。typedefstructmytext{charcname[17];//文本框內(nèi)容doublex0,y0,x1,y1;//文字坐標intcolor;//顏色structmytext*next;//下一文字的指針}myText;定義文本框結(jié)構(gòu)體，包含文本的內(nèi)容以及文本在地圖上顯示的位置、顏色等，用于表示景點的名稱等信息。typedefstructmylayout{structmylayout*brother;//指向下一圖層的指針myPoint*point;//該圖層指向點的指針myLine*line;//該圖層指向直線的指針myPline*pline;//該圖層指向折線的指針myArc*arc;//該圖層指向圓弧圓弧的指針myRegion*region;//該圖層指向區(qū)域的指針myEllipse*ellipse;//該圖層指向橢圓的指針myRect*rect;//該圖層指向矩形的指針myRoundrect*roundrect;//該圖層指向圓弧矩形的指針myText*text;//該圖層指向文本框的指針intisvisible;//可見標量}myLayout;定義圖層結(jié)構(gòu)體，包含一個圖層所有的圖形信息。classmyPicture{public:myLayout*layouts;structmylayout*brother;//指向下一圖層的指針myScene*scenes;doubleup;doubledown;doubleright;doubleleft;//用于進行經(jīng)緯度與像素點間的轉(zhuǎn)換intscale;//用于記錄地圖的放縮倍數(shù)，便于畫圖doublecentx;doublecenty;//當前地圖中心點經(jīng)緯度myPathpath[26];public:myPicture();voidinitlay();voiddeallay(ifstream&mif1,ifstream&mid1,myLayout*laya);//處理每個圖層voiddealpath();//處理具體的每條路徑****voidinitpath();//初始化路徑鄰接表*****voidinitScenes();//初始化函數(shù)voidread(myLayout*lay);//遍歷函數(shù)voidchange(inti,intm,intn);//點擊放大縮小按鈕時調(diào)用,i取1時放大取0時縮小doublegetj(intm);//傳入當前鼠標所在位置的橫坐標值，得出該點的經(jīng)度；doublegetw(intn);//傳入當前鼠標所在位置的縱坐標值，得出該點的緯度；doublegetx(doublej);//傳入一個點的經(jīng)度，得到它的橫坐標；doublegety(doublew);//傳入一個點的緯度，得到它的縱坐標；voidmove(intm,intn);//傳入當前鼠標所在位置的橫縱坐標，該函數(shù)完成此點向中心位置的移動doubledist(doublex1,doubley1,doublex2,doubley2);//距離方法二doublendist(constchar*n1,constchar*n2);//qt求兩景點距離時調(diào)用pointnmove(char*name);//已知景點名，將其移到屏幕中心點voidxz(char*n1,char*n2);};以上便是嵌入式GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立，最終是要開發(fā)GIS算法把地圖的空間信息和屬性信息存儲在myPicture中，brother指向下一圖層的指針，連接著地圖的所有圖層，而layouts則是個交叉表，每一層連接著該圖層的九種圖表，每一種圖型構(gòu)成獨立的鏈表，scenes則指向該圖層的各個景點利于GUI生成智能菜單，up等方向記錄該對象相對地理信息，用scale記錄放縮倍數(shù)，同時定義cent表示中心經(jīng)緯度的，也定義了path這樣的量以便用于路徑規(guī)劃的實現(xiàn)。myPicture類內(nèi)封裝的各個函數(shù)的功能以上已經(jīng)標出。下面是處理折線的一段代碼，將收集到的每個圖層的地理信息存儲在每個圖層對應的圖形鏈表下。if(st==PLINE){intsum=0;if(!p2){p2=layb->pline=newmyPline;p2->next=NULL;}else{p2->next=newmyPline;p2=p2->next;p2->next=NULL;}ui++;if(ui<26)mid2>>ch>>p2->cname>>ch;elsep2->cname=0;cout<<p2->cname<<endl;mif2>>p2->num;regionPoint*q=NULL;regionPoint*z=q;for(pp=0;pp<p2->num;pp++){if(!q){q=p2->p=newregionPoint;z=q;q->next=NULL;}else{q->next=newregionPoint;z=q;q=q->next;q->next=NULL;}mif2>>q->x>>q->y;sum+=dist(q->x,q->y,z->x,z->y);}p2->quan=sum;longp;mif2>>str>>ch>>m>>cg>>m>>cg>>p>>ch;p2->pen.pen1=p/65536;p2->pen.pen2=p%65536/256;p2->pen.pen3=p%256;}if(st==LINE){if(!p1){p1=layb->line=newmyLine;p1->next=NULL;}else{p1->next=newmyLine;p1=p1->next;p1->next=NULL;}mif2>>p1->x0>>p1->y0>>p1->x1>>p1->y1;cout<<p1->x0<<p1->y0<<p1->xl<<p1->y1<<endl;longp;mif2>>str>>ch>>m>>cg>>m>>cg>>p>>ch;p2->pen.pen2=p%65536/256;p2->pen.pen3=p%256;}處理完折線后，還要處理直線，矩形區(qū)域，橢圓等八種圖形。3.2.3GIS基本功能實現(xiàn)GIS的基本功能包括地圖漫游、圖層操作、放大、縮小、距離測量、信息提取等。a.經(jīng)緯度和像素間的轉(zhuǎn)換將地圖上以經(jīng)緯度為坐標的各點轉(zhuǎn)化為觸摸屏上的像素，給游客直觀的顯示，將屏幕上各像素轉(zhuǎn)化為經(jīng)緯度坐標用來獲得各點的信息，比如距離等。b.地圖漫游重新設置中心點可以將任意景點移到屏幕中央。c.圖層操作mylayout結(jié)構(gòu)體中的isvisibale為1此圖層就要畫，為0圖層就不畫。通過這個值可添加和刪除圖層。Isvisible的初始值是1。d.地圖放大、縮小對在myPicture類對象中的scale屬性進行設置，然后重新畫圖就行。scale值是地圖放大、縮小的倍數(shù)。e.距離測量己知兩點求距離通過d=sqrt((y2-y1)*111000*（y2-y1）*111000+(x2-x1)*100000*（x2-x1）*100000)，其中x1，y1是點1的經(jīng)緯度，x2，y2是點2的經(jīng)緯度，每當旅客點擊觸摸屏上的一點時，通過事件響應得到該像素點，利用GIS算法得到該點的經(jīng)緯度然后計算兩點間距離，經(jīng)過比對，得知在中國地區(qū)每一經(jīng)度相差100km，每一緯度相差111km。在我國現(xiàn)階段采用高斯克呂格投影方式計算兩點間距離，考慮到ARM是定點CPU每次的浮點運算都是通過上千次的循環(huán)完成，占用太多系統(tǒng)資源，所以決定用自己的GIS算法此算法計算量較高斯投影運算量少幾個數(shù)量級并且精度很高，在系統(tǒng)的測試階段通過在PC上編高斯投影程序來與該算法結(jié)果進行比對誤差保證在3m3.2.4嵌入式GIS圖形界面實現(xiàn)各效果圖界面左側(cè)由上到下第一個按鈕實現(xiàn)距離測量：圖3-4兩點間距離該圖是點擊確定按鈕之前的效果圖片圖3-5確定前按鈕圖該圖是點擊確定按鈕之后的效果圖片，顯示彩霞亭與旗亭兩點間的距離是411米。第二個按鈕實現(xiàn)景點的選擇，其下有一個下拉式菜單如圖3-6，用來顯示供游客選擇的所有景點，同時其下有一個文本框和一個按鈕，起初文本框是隱藏的，當點擊確定按鈕時，則顯示文本，是該景點的文字介紹，該景點會實現(xiàn)漫游功能，即對應景點漫游到地圖的中心位置（即地圖上標記紅十字處）。圖3-6漫游效果圖該圖是在點擊確定按鈕之前的效果圖片。圖3-7確定前效果圖該圖片是點擊確定按鈕后的效果圖片，顯示的是旗亭的景點介紹同時地圖上的旗亭景點移動地圖的中心位置。第三個按鈕是各景點的多媒體介紹，即圖片介紹，音頻介紹，視頻介紹，其下有一個下拉式的菜單，用來顯示供游客選擇的所有景點，同時該下拉式菜單顯示的景點與景點選擇里的下拉式菜單是同步的，有圖片介紹按鈕，視頻介紹按鈕和音頻介紹按鈕，當點擊不同的按鈕實現(xiàn)不同的多媒體介紹。第四個按鈕主要顯示推薦的最佳游行路線。在其下的文本框中顯示（即為路程最短），正下方有兩個按鈕，分別為標記按鈕和清除標記按鈕。圖3-8紅線為最佳路線地圖上顯示了最佳游覽路線的效果圖片。圖3-9清除最佳路徑后該圖為清除最佳路線后的效果圖片。同時在地圖的顯示區(qū)域有一個放大縮小條，可以放大縮小地圖，該條向上移動時，地圖則被放大，該條向下移動時，地圖則被縮小。圖3-10地圖放大該圖是放大縮小條向上移動時地圖被放大時的效果圖。圖3-11地圖縮小該圖是放大縮小條向下移動時地圖被縮小時的效果圖。地圖的顯示區(qū)域有四個按鈕，可以上下左右的平移地圖。以下是嵌入式GIS圖層刪減功能的效果圖：a.添加圖層圖3-12添加圖層在各個圖層均顯示時的效果圖片b.刪減圖層圖3-13刪減圖層這是將道路層刪除以后的效果圖片圖3-14使用信息介紹的效果圖當在地圖上雙擊對應的景點時該景點會漫游到地圖的中心位置（紅線標記的位置），同時對應的文字介紹會出現(xiàn)在文本框中。

3.3景區(qū)路徑優(yōu)化模塊實現(xiàn)大唐芙蓉園路徑復雜，游客很難規(guī)劃出一條最佳路徑，使得即能游遍芙蓉園內(nèi)所有景點，又能節(jié)省時間體力，不把時間花費在路途中。在本論文的研究中，花費了大量的時間研究智能路徑算法，最終將此算法運用到電子導游系統(tǒng)中，取得了良好的效果。3.3.1景區(qū)路徑分析旅行商問題(TSP,TravelingSalesmanProblem)：有N個城市，要求從其中某個問題出發(fā)，唯一遍歷所有城市，再回到出發(fā)的城市，求最短的路線。旅行商問題屬于所謂的NP完全問題，精確的解決TSP只能通過窮舉所有的路徑組合，其時間復雜度是O(N!)。景區(qū)路徑規(guī)劃類似于旅行商問題（TSP），但是又有很大的區(qū)別。TSP是指每個節(jié)點只能經(jīng)歷一次。而景區(qū)路徑十分復雜，缺乏理論上的約束條件。見下圖，是芙蓉園景點分布圖圖3-15景區(qū)分布圖游客可以有多種游玩路徑，比如從k點出發(fā)游玩所有景點經(jīng)t，j點回到k點。或者游客只對部分景點感興趣比如k，t，o，p，q，r，g然后走回頭路返回a點。針對景區(qū)各種路徑的復雜性，經(jīng)分析，景區(qū)最優(yōu)路徑規(guī)劃與TSP問題有以下三點不同：路徑不對稱，起點未必就是終點