【文章內(nèi)容簡介】 對該系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的測試。 第六章 移動智能巡檢系統(tǒng)操作代碼說明。對操作系統(tǒng)，管理系統(tǒng)應(yīng)用的所用到的相關(guān)代碼進(jìn)行說明。 第七章 系統(tǒng)總結(jié)。通過對軟件進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)問題所在，并對開發(fā)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行梳理。 致謝及展望。對論文期間所做工作進(jìn)行了總結(jié)，分析下一步的工作，并對移南京大學(xué)碩士論文 引言 3 動巡檢系統(tǒng)的未來作了一個展望。 參考文獻(xiàn)。對論文中所參考引用的期刊論文進(jìn)行羅列梳理。 南京大學(xué)碩士論文 3S 相關(guān)技術(shù) 4 第 二 章 3S 相關(guān)技術(shù) 地理 信息系統(tǒng)（ GIS）與全球定位系統(tǒng) (GPS)、遙感系統(tǒng) (RS)合稱 3S 系統(tǒng)。本方案提出了以地理信息系統(tǒng) GIS為基礎(chǔ) ,以 GPS定位系統(tǒng)為終端 ,配合帶有矢量化電子地圖的終端數(shù)據(jù)采集軟件和后臺處理軟件 ,并通過 RS 遙感系統(tǒng)傳輸信息，應(yīng)用在智能巡檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集傳輸工作中的一種新思路。 移動智能巡檢系統(tǒng) 的方案 ,同時也拓展了 3S 在道路監(jiān)察、管理的相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用的思路 ,如在以地理信息為基礎(chǔ)的道路監(jiān)察，城區(qū)規(guī)劃設(shè)計、道路安全實時空間數(shù)據(jù)采集和道路巡檢等工作中，重點解決道路安全空間數(shù)據(jù)實時信息的采集、更新 (地圖修正 )問題和日常檢 查維護(hù)問題 ,為道路安全信息化建設(shè)提供指導(dǎo)性解決方案 ,對促進(jìn)管理現(xiàn)代化和決策的科學(xué)化都具有重要意義。 GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù) 地理信息系統(tǒng)（ GIS， Geographic Information System）是一門綜合性學(xué)科，結(jié)合地理學(xué)與地圖學(xué)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，是用于輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的計算機(jī)系統(tǒng)，現(xiàn)在也有稱 GIS 為“地理信息科學(xué)”（ Geographic Information Science）。地理信息系統(tǒng)的組成主要包括以下幾個方面： GIS 屬于信息系統(tǒng)的一類，不同在 于它能運(yùn)作和處理地理參照數(shù)據(jù)。地理參照數(shù)據(jù)描述地球表面 (包括大氣層和較淺的地表下空間 )空間要素的位置和屬性，在 GIS 中的兩種地理數(shù)據(jù)成分：空間數(shù)據(jù)，與空間要素幾何特性有關(guān)；屬性數(shù)據(jù)，提供空間要素的信息。地理信息系統(tǒng) (GIS) 是一種具有信息系統(tǒng)空間專業(yè)形式的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。在嚴(yán)格的意義上 , 這是一個具有集中、存儲、操作、和顯示地理參考信息的計算機(jī)系統(tǒng)。例如，根據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的位置對數(shù)據(jù)進(jìn)行識別。實習(xí)者通常也認(rèn)為整個 GIS 系統(tǒng)包括操作人員以及輸入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)（ GIS）技術(shù)能夠應(yīng)用于科學(xué)調(diào)查、資源管理、 財產(chǎn)管理、發(fā)展規(guī)劃、繪圖和路線規(guī)劃。例如，一個地理信息系統(tǒng) (GIS)能使應(yīng)急計劃者在自然災(zāi)害的情況下較易地計算出應(yīng)急反應(yīng)時間，或利用 GIS 系統(tǒng)來發(fā)現(xiàn)那些需要保護(hù)不受污染的濕地。 南京大學(xué)碩士論文 3S 相關(guān)技術(shù) 5 GIS 中使用的技術(shù)：各種信息來源，如果能將你所在州的降雨和你所在縣上空的照片聯(lián)系起來，就可以判斷出哪塊濕地在一年的某些時候會干涸。一個 GIS系統(tǒng)就能夠進(jìn)行這樣的分析，它能夠?qū)⒉煌瑏碓吹男畔⒁圆煌男问綉?yīng)用。對于源數(shù)據(jù)的基本要求是確定變量的位置。位置可能由經(jīng)度、緯度和海拔的 x， y， z坐標(biāo)來標(biāo)注，或是由其他地理編碼系統(tǒng)比如 ZIP 碼，又或 是高速公路英里標(biāo)志來表示。任何可以定位存放的變量都能被反饋到 GIS。一些政府機(jī)構(gòu)和非政府組織正在生產(chǎn)制作能夠直接訪問 GIS 的計算機(jī)數(shù)據(jù)庫?？梢詫⒌貓D中不同類型的數(shù)據(jù)格式輸入 GIS。 GIS 系統(tǒng)同時能將不是地圖形式的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換可識別利用的形式。例如，通過分析由遙感生成的數(shù)字衛(wèi)星圖像，可以生成一個與地圖類似的有關(guān)植被覆蓋的數(shù)字信息層。同樣，人口調(diào)查或水文表格數(shù)據(jù)也可在 GIS 系統(tǒng)中被轉(zhuǎn)換成作為主題信息層的地圖形式。 GIS數(shù)據(jù)以數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的形式表現(xiàn)了現(xiàn)實世界客觀對象 (公路、土地利用、海拔 )。 現(xiàn)實世界客觀對象可被劃 分為二個抽象概念 : 離散對象 (如房屋 ) 和連續(xù)的對象領(lǐng)域 (如降雨量或海拔 )。這二種抽象體在 GIS 系統(tǒng)中存儲數(shù)據(jù)主要的二種方法為：柵格（網(wǎng)格）和矢量。 柵格（網(wǎng)格）數(shù)據(jù)由存放唯一值存儲單元的行和列組成。它與柵格（網(wǎng)格）圖像是類似的，除了使用合適的顏色之外，各個單元記錄的數(shù)值也可能是一個分類組（例如土地使用狀況）、一個連續(xù)的值（例如降雨量）或是當(dāng)數(shù)據(jù)不是可用時記錄的一個空值。柵格數(shù)據(jù)集的分辨率取決于地面單位的網(wǎng)格寬度。通常存儲單元代表地面的方形區(qū)域，但也可以用來代表其它形狀。柵格數(shù)據(jù)既可以用來代表一塊區(qū)域，也可 以用來表示一個實物。 矢量數(shù)據(jù)利用了幾何圖形例如點、線（一系列點坐標(biāo)），或是面（形狀決定于線）來表現(xiàn)客觀對象。例如，在住房細(xì)分中以多邊形來代表物產(chǎn)邊界，以點來精確表示位置。矢量同樣可以用來表示具有連續(xù)變化性的領(lǐng)域。利用等高線和不規(guī)則三角形格網(wǎng)（ TIN）來表示海拔或其他連續(xù)變化的值。 TIN 的記錄對于這些連接成一個由三角形構(gòu)成的不規(guī)則網(wǎng)格的點進(jìn)行評估。三角形所在的面代表地形表面。 利用柵格或矢量數(shù)據(jù)模型來表達(dá)現(xiàn)實既有優(yōu)點也有缺點。柵格數(shù)據(jù)設(shè)置在面內(nèi)所有的點上都記錄同一個值，而矢量格式只在需要的地方存儲數(shù)據(jù)，這就 使得南京大學(xué)碩士論文 3S 相關(guān)技術(shù) 6 前者所需的存儲的空間大于后者。對于柵格數(shù)據(jù)可以很輕易地實現(xiàn)覆蓋的操作，而對于矢量數(shù)據(jù)來說要困難得多。矢量數(shù)據(jù)可以像在傳統(tǒng)地圖上的矢量圖形一樣被顯示出來，而柵格數(shù)據(jù)在以圖象顯示時顯示對象的邊界將呈現(xiàn)模糊狀。 除了以幾何向量坐標(biāo)或是柵格單元位置來表達(dá)的空間數(shù)據(jù)外，另外的非空間數(shù)據(jù)也可以被存儲。在矢量數(shù)據(jù)中，這些附加數(shù)據(jù)為客觀對象的屬性。例如，一個森林資源的多邊形可能包含一個標(biāo)識符值及有關(guān)樹木種類的信息。在柵格數(shù)據(jù)中單元值可存儲屬性信息，但同樣可以作為與其他表格中記錄相關(guān)的標(biāo)識符。 （ 1）資料采集：數(shù)據(jù)采集 — — 向系統(tǒng)內(nèi)輸入數(shù)據(jù) —— 它占據(jù)了 GIS 從業(yè)者的大部分時間。有多種方法向 GIS 中輸入數(shù)據(jù)，在其中它以數(shù)字格式存儲。 測量數(shù)據(jù)可以從測量器械上的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)收集系統(tǒng)中被直接輸入到 GIS 中。從全球定位系統(tǒng)（ GPS） —— 另一種測量工具中得到的位置，也可以被直接輸入到GIS 中。 遙感數(shù)據(jù)同樣在數(shù)據(jù)收集中發(fā)揮著重要作用，并由附在平臺上的多個傳感器組成。傳感器包括攝像機(jī)、數(shù)字掃描儀和激光雷達(dá)，而平臺則通常由航空器和衛(wèi)星構(gòu)成。 現(xiàn)在大部分?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來源于圖片判讀和航空照片。軟拷貝工作站用來數(shù)字化直接從數(shù)字圖像的立體象對中得到的特征 。這些系統(tǒng)允許數(shù)據(jù)以二維或三維捕捉，它們的海拔直接從用照相測量法原理的立體象對中測量得到?，F(xiàn)今，模擬航空照片先被掃描然后再輸入到軟拷貝系統(tǒng)，但隨著高質(zhì)量的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)越來越便宜，這一步也就可被省略了。 衛(wèi)星遙感提供了空間數(shù)據(jù)的另一個重要來源。這里衛(wèi)星使用不同的傳感器包來被動地測量從主動傳感器如雷達(dá)發(fā)射出去的電磁波頻譜或無線電波的部分的反射系數(shù)。遙感收集可以進(jìn)一步處理來標(biāo)識感興趣的對象和類例如土地覆蓋的光柵數(shù)據(jù)。 （ 2）資料操作： GIS 可以執(zhí)行數(shù)據(jù)重構(gòu)來把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成不同的格式。例如，GIS 可以通過在具有相同分類 的所有單元周圍生成線，同時決定單元的空間關(guān)系，如鄰接和包含，來將衛(wèi)星圖像轉(zhuǎn)換成向量結(jié)構(gòu)。由于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以不同的方法收集和存儲，兩種數(shù)據(jù)源可能會不完全兼容。因此 GIS 必須能夠?qū)⒌乩頂?shù)據(jù)從一種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換到另一種結(jié)構(gòu)。 （ 3）兩種系統(tǒng)與轉(zhuǎn)換：財產(chǎn)所有權(quán)地圖與土壤分布圖可能以不同的比例尺顯示數(shù)據(jù)。 GIS 中的地圖數(shù)據(jù)必須能被操作以使其與從其它地圖獲得的數(shù)據(jù)對齊或相配合。在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被分析前，它們可能得經(jīng)過其它一些將它們整合進(jìn) GIS 的南京大學(xué)碩士論文 3S 相關(guān)技術(shù) 7 處理，比如，投影與坐標(biāo)變換。 地球可以用多種模型來表示，對于地球表面上的任一給定點，各個模型 都可能給出一套不同的坐標(biāo)（如緯度，經(jīng)度，海拔）。最簡單的模型是假定地球是一個理想的球體。隨著地球的更多測量逐漸累積，地球的模型也變得越來越復(fù)雜，越來越精確。事實上，有些模型應(yīng)用于地球的不同區(qū)域以提供更高的精確度（如北美坐標(biāo)系統(tǒng)， 1983NAD83只適合在美國使用，而在歐洲卻不適用）。 （ 4） GIS 空間分析：空間分析能力是 GIS 的主要功能，也是 GIS 與計算機(jī)制圖軟件相區(qū)別的主要特征?？臻g分析是從空間物體的空間位置、聯(lián)系等方面去研究空間事物，以及對空間事物做出定量的描述。一般地講，它只回答 What（是什么？）、 Where（在哪里？）、 How（怎么樣？）等問題，但并不（能）回答Why（為什么？）?？臻g分析需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具，其中最主要的是空間統(tǒng)計學(xué)、圖論、拓?fù)鋵W(xué)、計算幾何等，其主要任務(wù)是對空間構(gòu)成進(jìn)行描述和分析，以達(dá)到獲取、描述和認(rèn)知空間數(shù)據(jù)；理解和解釋地理圖案的背景過程；空間過程的模擬和預(yù)測；調(diào)控地理空間上發(fā)生的事件等目的。 GIS 軟件 地理信息只是一堆數(shù)字紀(jì)錄，需要有合適的軟件去把它表示出來；與此同時，地理信息數(shù)據(jù)庫的建立，亦有賴合適軟件的幫助，把地理數(shù)據(jù)信息化。現(xiàn)時在工商界方面的市場普遍被兩大地理資訊系 統(tǒng)巨頭 ESRI 及 Mapinfo 所壟斷，但他們亦能夠提供一套整全的地理資訊系統(tǒng)，以供客戶使用。政府及軍方機(jī)構(gòu)往往用到特別打造的軟件，例如開源的 GRASS 或其他專門的系統(tǒng)，以配合他們的特殊需要。雖然現(xiàn)時有不少自由的閱覽 GIS 資料的工具，一般大眾可以輕易取得的地理信息，還得依靠 Google Earth 或微軟的 Virtual Earth 之類的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)所提供的資料更往往過于地域中心，例如：你可以清楚找到一個位于美國偏遠(yuǎn)小鎮(zhèn)的停車位，但卻不能看得清楚一條位于首爾江南區(qū)的大街。 （ 1）互聯(lián)網(wǎng)連結(jié)編程界面：在互聯(lián)網(wǎng)服 務(wù)普及的今天，不少地理資訊系統(tǒng)都提供編程界面，讓用戶通過這些界面及其系統(tǒng)建立各自的地理資訊信息頁面。這些編程界面，有利用 VBA 或 JavasScript 的。讓用戶很容易就可以提供衛(wèi)星圖片或地圖的連結(jié)頁面，甚至加上行車路線或道理位置等信息。 南京大學(xué)碩士論文 3S 相關(guān)技術(shù) 8 （ 2）移動 GIS：通過與流動裝置的結(jié)合，地理資訊系統(tǒng)可以為用戶提供即時的地理信息。一般汽車上的導(dǎo)航裝置都是結(jié)合了衛(wèi)星定位設(shè)備 (GPS)和地理資訊系統(tǒng) (GIS)的復(fù)合系統(tǒng)；在香港曾經(jīng)很流行的地圖王，則是一套可以安裝在 PDA或手提電話上的即時地圖系統(tǒng)。 汽車導(dǎo)航汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是 地理資訊系統(tǒng)的一個特例，它除了一般的地理資訊系統(tǒng)的內(nèi)容以外，還包括了各條道路的行車及相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫。這個數(shù)據(jù)庫利用矢量表示行車的路線、方向、路段等信息，又利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母拍顏頉Q定最佳行走路線。地理數(shù)據(jù)文件 (GDF)是為導(dǎo)航系統(tǒng)描述地圖數(shù)據(jù)的 ISO 標(biāo)準(zhǔn)。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)組合了地圖匹配、 GPS 定位和來計算車輛的位置。地圖資源數(shù)據(jù)庫也用于航跡規(guī)劃、導(dǎo)航，并可能還有主動安全系統(tǒng)、輔助駕駛及位置定位服務(wù) (Location Based Services, LBS)等高級功能。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用了地圖資源數(shù)據(jù)庫管理。 GPS 無線定位 整個 GPS 系統(tǒng)主要由空間部分、地面控制部分與用戶接收機(jī)三部分組成 :（ 1）空間部分： GPS 的空間部分由 24 顆 GPS 工作衛(wèi)星組成，早先這些衛(wèi)星被分成 8 顆一組，分布在 3 個不同的繞地軌道上，之后人們對這樣的安排做了調(diào)整，最終將 24 顆衛(wèi)星劃分為 6 組，每組四顆，分布在 6 個不同的繞地軌道上，軌道平均高度為 20200 公里，不同軌道之間的傾角為 55176。衛(wèi)星運(yùn)行周期約為 11 小時 58 分鐘。 GPS 衛(wèi)星軌道經(jīng)過調(diào)整之后，能夠保證在世界上幾乎所有的地方都能夠至少有 6 顆衛(wèi)星處于地平線以上，即可見范圍，最多時能達(dá) 到 12 顆。這樣布局從理論上可以保證 GPS 在地球上任何時間、任何地點對物體進(jìn)行定位。加之衛(wèi)星信號的傳播和接收不受天氣的影響，因此， GPS 是一個全球性、全天候的連續(xù)實時的導(dǎo)航和定位系統(tǒng)。 （ 2） 地面控制部分 ： GPS 地面監(jiān)控系統(tǒng)分布于全球范圍，由 1 個主控站、5 個監(jiān)控站和 3 個注入站組成。主控站位于美國科羅拉多（ Colorado）的法爾孔（ Falcon）空軍基地，主控站根據(jù)各監(jiān)控站對 GPS 的觀測計算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去，以調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星至預(yù)訂軌道，或啟用備用衛(wèi)星替 代失效衛(wèi)星等。監(jiān)控站的作用負(fù)責(zé)接收南京大學(xué)碩士論文 3S 相關(guān)技術(shù)