時(shí)間：2023-05-30 08:53:08
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電子地圖，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
據(jù)中國(guó)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)研究中心不久前的報(bào)告顯示，中國(guó)地圖信息服務(wù)市場(chǎng)的規(guī)模到2008年底將突破5億元大關(guān)，而到2010年將有可能達(dá)到15億元。“僅從去年到今年，國(guó)內(nèi)地理信息服務(wù)網(wǎng)站的數(shù)量就翻了一倍，目前超過(guò)1000個(gè)，登載地圖的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站更是數(shù)以萬(wàn)計(jì)。”國(guó)家測(cè)繪局副局長(zhǎng)閔宜仁感慨。
而根據(jù)艾瑞的《2007中國(guó)在線地圖信息服務(wù)研究報(bào)告》顯示，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)地圖服務(wù)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)者主要有4家：北京圖為先科技有限公司(Mapbar)、北京圖盟科技有限公司(Mapabc)、北京靈圖軟件技術(shù)有限公司(51ditu)和搜狐旗下的搜狗地圖Go2Map，這四家公司共同壟斷了94.5%的用戶訪問(wèn)量。
這些企業(yè)大多擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，而且各具特色。作為目前國(guó)內(nèi)最大的在線地圖及無(wú)線地圖服務(wù)提供商，Mapbar開(kāi)發(fā)出了符合電信級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的“GEOSPATIAL”綜合地圖服務(wù)平臺(tái)，可統(tǒng)一支持網(wǎng)絡(luò)地圖（WEBGIS）和2G/3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)地圖應(yīng)用，該平臺(tái)可通過(guò)不同的網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用終端向用戶提供地圖搜索服務(wù)；
Mapabc則為它的合作伙伴們提供了一種創(chuàng)新的服務(wù)模式―地圖API，合作伙伴們無(wú)需自建地圖平臺(tái)，只需從遠(yuǎn)程調(diào)用，就可以獲取基礎(chǔ)地圖、公交換乘、駕車(chē)路徑等基礎(chǔ)地圖服務(wù)資源；
靈圖的無(wú)線定位服務(wù)系統(tǒng)軟件和嵌入式導(dǎo)航軟件在市場(chǎng)上有很高的占有率，其電子地圖網(wǎng)站51MAP還延伸出搜索風(fēng)云榜、靈圖UU、桌面地圖等眾多搜索功能；
而搜狐公司在2005年全資收購(gòu)了Go2Map，并迅速整合推出了搜狗地圖服務(wù)，開(kāi)創(chuàng)了諸多中國(guó)第一：比如第一家面向公眾服務(wù)的地圖網(wǎng)站、第一款網(wǎng)絡(luò)地理應(yīng)用系統(tǒng)中間件Go2map-MIP、第一個(gè)地圖服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用程序接口API、第一種“電子地圖租用”服務(wù)模式等等。
微軟斗法Google
從全球范圍內(nèi)看，電子地圖早已是一片相對(duì)成熟的市場(chǎng)，競(jìng)爭(zhēng)激烈、兼并頻繁。2007年，諾基亞以81億美元的高價(jià)收購(gòu)了全球第一大地圖供應(yīng)商N(yùn)avteq；近日，歐盟競(jìng)爭(zhēng)管理委員會(huì)又批準(zhǔn)了全球第二大導(dǎo)航設(shè)備制造商TomTom以29億英鎊的價(jià)格收購(gòu)全球第二大電子地圖供應(yīng)商Tele Atlas的交易。
而發(fā)生在Google、微軟和雅虎等公司之間的地圖爭(zhēng)奪戰(zhàn)早已不是新聞。Google早在幾年前就已經(jīng)推出了Google Map，在2004年，Google收購(gòu)了Keyhole衛(wèi)星圖像公司，并于第二年推出了Google Earth，這在當(dāng)時(shí)引起了全世界G粉們的高聲歡呼。Google Earth上的全球地貌影像的有效分辨率至少為100米，通常為30米，視角海拔高度為15公里左右，大城市、著名風(fēng)景區(qū)、建筑物區(qū)域會(huì)提供分辨率為1米和0.5米左右的高精度影像。
特別的是，在推出衛(wèi)星地圖后，Google的用戶可以像飄浮在半空中一樣俯瞰地球。隨著版本的更新，Google Earth陸續(xù)新增了城市的3D建筑、Sky功能（用戶可以瀏覽宇宙的星空，包括星云、恒星等等）、日光功能（用戶移動(dòng)時(shí)間滑桿，可以觀賞黃昏、清晨以及地球斜影移動(dòng)的景象）等等，甚至，Google Moon也已經(jīng)開(kāi)始和用戶見(jiàn)面。
面對(duì)Google的咄咄逼人，微軟終于坐不住了。在近幾年間，微軟先后收購(gòu)了GeoTango、Multimap、Vicinity、Caligari等多家大型在線地圖服務(wù)提供商、3D模擬軟件開(kāi)發(fā)商軟件公司，并開(kāi)發(fā)出了極具針對(duì)性的在線服務(wù)“Virtual Earth”。據(jù)業(yè)內(nèi)稱(chēng)，微軟僅僅為拍攝該服務(wù)中所用到的圖像就投資了近1.5億美元，圖片解析度已經(jīng)小于0.1米，視角距地面的最小高度已經(jīng)達(dá)到了23米。2007年，微軟又對(duì)“虛擬地球”做出了重大更新，推出了“Microsoft Virtual Earth 3D”。Virtual Earth 3D不同于Google那樣提供真實(shí)的航空和衛(wèi)星照片，而是提供現(xiàn)實(shí)世界的逼真模擬。
地圖的未來(lái)
盡管很多人都對(duì)電子地圖抱持著高漲的熱情，但不斷更新?lián)Q代的電子地圖在為人們提供高效便捷服務(wù)的背后，仍存在著許多不容忽視的問(wèn)題。
電子地圖的編制，需要企業(yè)投入相當(dāng)大的資金和技術(shù)作保障，如果一家公司獨(dú)立開(kāi)發(fā)全國(guó)范圍的電子地圖，將是一項(xiàng)巨大的數(shù)據(jù)庫(kù)工程，除了進(jìn)行實(shí)地的考察、測(cè)繪、制作之外，還需要對(duì)地圖進(jìn)行及時(shí)的后期維護(hù)，投資多以億為單位計(jì)算。由于互聯(lián)網(wǎng)地圖數(shù)據(jù)有著易被復(fù)制的特點(diǎn)，一些并不具備地圖制作資質(zhì)的企業(yè)為了在新興市場(chǎng)上分一杯羹，紛紛舉起了“拿來(lái)主義”的大旗，而電子地圖真正投資者的利益卻無(wú)法得到保證。
網(wǎng)站測(cè)距標(biāo)識(shí)信息錯(cuò)誤、出于商業(yè)利益亂改線路圖、為達(dá)到便利效果減少重要建筑物、地圖更新不到位、盜版電子地圖繪制粗劣……這些不僅給消費(fèi)者的出行幫了倒忙，也讓電子地圖網(wǎng)站和商家本身失去了公信力。
出于國(guó)防安全的需要，國(guó)家對(duì)某些地理信息“是什么”“在哪里”的高精度需要嚴(yán)格保密，俄羅斯聯(lián)邦安全局分析師列尼德沙吉恩曾尖銳地指出：“不需對(duì)襲擊目標(biāo)進(jìn)行偵察,因?yàn)橐呀?jīng)有一家美國(guó)公司在替他們工作。”
Google目前開(kāi)發(fā)的街景服務(wù)（Street View）已涵蓋了美國(guó)30個(gè)城市，該服務(wù)能夠提供360度全方位的視圖。盡管這項(xiàng)有趣的服務(wù)在普通人群中很受歡迎，但前不久有歐盟官員表示，如果Google在歐洲推類(lèi)似的地圖服務(wù)，其清晰的街道景物照片將會(huì)引發(fā)隱私方面的擔(dān)憂。
通過(guò)電子地圖的使用和興趣點(diǎn)的查詢，只要定時(shí)升級(jí)地圖信息，GPS導(dǎo)航儀可以完全替代傳統(tǒng)的地圖和行車(chē)手冊(cè)，甚至要輕松快捷得多。
地圖功能
1 最簡(jiǎn)單的地圖功能為直接打開(kāi)導(dǎo)航位，在“真實(shí)導(dǎo)航”選項(xiàng)里面選擇“名稱(chēng)檢索”選項(xiàng)。
2 在名稱(chēng)選項(xiàng)里面輸入你需要尋找的地點(diǎn)，本例為北京市的“萬(wàn)壽路地鐵”。
3 在選擇正確的輸入結(jié)果后，導(dǎo)航儀地圖會(huì)直接跳轉(zhuǎn)到指定地點(diǎn)，這時(shí)就可以通過(guò)放大和縮小地圖比例來(lái)確認(rèn)具置了。
4 如果是打算去一個(gè)比較陌生的地方，可以利用“模擬導(dǎo)航”。功能事先計(jì)劃好路程，這樣可以對(duì)路線有個(gè)大致的了解；點(diǎn)擊進(jìn)入“模擬導(dǎo)航”功能。
5 我們選擇了距離較為遙遠(yuǎn)的兩個(gè)地點(diǎn)，起點(diǎn)為郊區(qū)的閆村，目的地為市區(qū)的萬(wàn)壽郵局，這時(shí)可以通過(guò)地圖提供的線路中選擇推薦路線，陽(yáng)短路線，最經(jīng)濟(jì)路線和高級(jí)路線做個(gè)選項(xiàng)。
8 按下“推薦路線”國(guó)標(biāo)、地圖就會(huì)給出幾種不同的行進(jìn)路線，因?yàn)橥局锌梢越?jīng)過(guò)高速路段，所以經(jīng)濟(jì)路線不會(huì)給出高速路行進(jìn)的路線，而最路線則會(huì)給出需要交納過(guò)橋費(fèi)的高速路段。通過(guò)不同的模擬，可以在沒(méi)有到達(dá)目的地前熟悉道路，或者先選擇一條適合自己的路線。
助理功能
1 如果出行的目的為聚會(huì)或者其他特定的事情。那么地圖的助理功能就會(huì)凸顯出它的優(yōu)勢(shì)。倒如上個(gè)例子中選到目的地萬(wàn)壽路郵局附近，首要任務(wù)是給自己的車(chē)子加油，這時(shí)只要在橫擬到達(dá)目的地后或者直接查找出目的地地點(diǎn)，再點(diǎn)擊屏幕上的“詳細(xì)”選項(xiàng)中的“周?chē)O(shè)施”即可。
2 當(dāng)選擇“周?chē)O(shè)施”后地圖會(huì)給出各種選項(xiàng)，“汽車(chē)加油、加氣站”選項(xiàng)被列為默認(rèn)選項(xiàng)。
【關(guān)鍵詞】電子地圖；移動(dòng)電子地圖；信息傳輸；超媒體
【中圖分類(lèi)號(hào)】TU148【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】【文章編號(hào)】1674-3954（2011）03-0330-02
引言
從傳統(tǒng)的紙制地圖到新型的電子地圖的變革，不僅為地圖的生產(chǎn)和應(yīng)用提高了效率，更為地圖的應(yīng)用提供了方便。地圖產(chǎn)品長(zhǎng)期以來(lái)專(zhuān)為企事業(yè)單位和政府提供服務(wù)，與成為一種大眾消費(fèi)品還有一段距離。怎樣將地圖產(chǎn)品走進(jìn)尋常百姓，不僅是消費(fèi)者關(guān)注的話題，也是地圖研究者和制作者的使命。近年來(lái)電子技術(shù)、移動(dòng)通訊技術(shù)的發(fā)展彌補(bǔ)了當(dāng)前電子地圖的不足，為地圖產(chǎn)品走向?qū)こ＜彝ヌ峁┝丝赡堋Ｓ捎谇度朐O(shè)備體積小、便于攜帶、功能完善且價(jià)格便宜，利用嵌入式技術(shù)的靈活性足以將地圖產(chǎn)品放入口袋，用戶可以隨時(shí)隨地查詢地理信息。而通訊技術(shù)的發(fā)展則可以將地圖資源提供充分共享；同時(shí)日趨完善的移動(dòng)通訊技術(shù)，為移動(dòng)空間定位的實(shí)現(xiàn)提供了方便。因此，移動(dòng)電子的圖的研究和發(fā)展成為必然。
移動(dòng)電子地圖是顯示在無(wú)線移動(dòng)通信設(shè)施上的電子地圖。移動(dòng)電子地圖能夠按用戶的需求顯示信息，而且顯示的信息具有完整性、靈活性、自適應(yīng)性等特征。移動(dòng)地圖屬于虛地圖，更新相對(duì)容易，傳輸方便快捷。
移動(dòng)電子地圖廣泛應(yīng)用了現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)，如計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、遙感、虛擬現(xiàn)實(shí)和多媒體等技術(shù)，同時(shí)具有移動(dòng)設(shè)備的移動(dòng)性、穩(wěn)定性和便于攜帶性的優(yōu)點(diǎn)，所以目前對(duì)移動(dòng)電子地圖產(chǎn)品與開(kāi)發(fā)技術(shù)的關(guān)注遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了對(duì)其本身的思考。移動(dòng)電子地圖的特征是什么？移動(dòng)電子地圖、電子地圖與傳統(tǒng)地圖的區(qū)別和聯(lián)系？移動(dòng)電子的信息傳輸理論與傳統(tǒng)地圖的信息傳輸理論異同？這些都將直接關(guān)系和影響著移動(dòng)電子地圖的發(fā)展。本文將從移動(dòng)電子地圖的概念和特點(diǎn)，傳統(tǒng)地圖的信息傳輸和移動(dòng)電子地圖的信息傳輸對(duì)比對(duì)移動(dòng)電子地圖的理論進(jìn)行論述，以推動(dòng)移動(dòng)電子地圖技術(shù)的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展。
一、移動(dòng)電子地圖的基本概念與特點(diǎn)
1、電子地圖的基本概念與特點(diǎn)
電子地圖又稱(chēng)“無(wú)紙地圖”或“屏幕地圖”，常見(jiàn)的電子地圖的定義有以下幾種：“基于電子技術(shù)的屏幕地圖”；“在電子介質(zhì)上使用的地圖”；“電子地圖是以數(shù)字地圖為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)為處理平臺(tái)，在屏幕上實(shí)時(shí)顯示的地圖形式”。電子地圖的數(shù)據(jù)來(lái)源是數(shù)字地圖，是數(shù)字地圖輸出介質(zhì)上的符號(hào)化再現(xiàn)，而數(shù)字地圖是地圖的數(shù)字存儲(chǔ)形式。電子地圖與數(shù)字地圖既有區(qū)別又有聯(lián)系。數(shù)字地圖是電子地圖的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，電子地圖是數(shù)字地圖在計(jì)算機(jī)屏幕上視覺(jué)化的符號(hào)地圖。
電子地圖與傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖相比有一系列的區(qū)別和特點(diǎn)。概括起來(lái)，電子地圖主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
（1）動(dòng)態(tài)性
電子地圖具有實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)表現(xiàn)空間信息的優(yōu)勢(shì)，電子地圖的動(dòng)態(tài)性表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是用具有時(shí)間維的動(dòng)畫(huà)地圖來(lái)反映客觀事物隨時(shí)間變化的推演過(guò)程，并通過(guò)對(duì)動(dòng)態(tài)過(guò)程的分析推演事物發(fā)展變化的趨勢(shì)。二是利用閃爍、縮放、漸變、漫游等動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)不斷生成新的地圖，根據(jù)需要改變地圖顯示窗口，使沒(méi)有時(shí)間維的靜態(tài)現(xiàn)象也能充分吸引用戶的注意力。
（2）交互性
由于紙質(zhì)地圖一經(jīng)出版內(nèi)容將固定不變的，只能被動(dòng)地接受信息。電子地圖具有交互性，可以進(jìn)行查詢、分析、定位等功能，以輔助閱讀和決策，通過(guò)人機(jī)交互使得電子地圖使用非常方便。由于電子地圖的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)顯示是相互分離的，當(dāng)對(duì)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化顯示時(shí)，用戶可以對(duì)顯示內(nèi)容和顯示方式進(jìn)行干預(yù)，這使得制圖過(guò)程與讀圖過(guò)程在人機(jī)交互中融為一體。正是由于電子地圖的可交互性，使得電子地圖的信息能以較小的損失傳輸給使用者。
（3）超媒體繼承性
超媒體是將超文本的原則擴(kuò)充至圖形、聲音、視頻、從而提供一種瀏覽多種形式信息的超媒體機(jī)制，電子地圖以地圖為主體表現(xiàn)形式，同時(shí)將圖形、文字、聲音等多媒體信息作為主體信息的補(bǔ)充融入電子地圖中，通過(guò)圖文、聲音互補(bǔ)并借助人機(jī)交互的查詢手段，獲得更多的精確文字信息和數(shù)字信息。
2、移動(dòng)電子地圖的基本概念與特點(diǎn)
移動(dòng)電子地圖是顯示在無(wú)線移動(dòng)通信設(shè)施上的電子地圖，移動(dòng)電子作為電子地圖的一種，具有電子地圖的基本特點(diǎn)，除此之外，它還具有其它電子地圖所沒(méi)有的新特征：例如，移動(dòng)性和便攜性等。正是由于這種特征，使得移動(dòng)電子具有其它一般電子地圖不可比擬的優(yōu)越性。
（1）移動(dòng)性
移動(dòng)性是移動(dòng)電子地圖最主要的特征之一。由于它是在無(wú)線移動(dòng)通訊設(shè)備上來(lái)顯示的電子地圖，地圖用戶可以隨時(shí)隨地享受地圖服務(wù)，可以在地圖上進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，通過(guò)地圖來(lái)到導(dǎo)航，還可以將電子地圖與實(shí)際環(huán)境進(jìn)行比較，以便幫助地圖用戶更好的認(rèn)知周?chē)h(huán)境。移動(dòng)性同時(shí)還保證了電子地圖在信息傳輸過(guò)程，能夠更好的幫助用圖者對(duì)地圖符號(hào)的認(rèn)識(shí)，從而形成讀圖者對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)。
（2）便攜性
用來(lái)顯示移動(dòng)電子地圖的通訊設(shè)備一般都是便攜式的，如電子導(dǎo)航儀、手機(jī)、PDA等設(shè)備，因?yàn)楸銛y式電子地圖更方便用戶的使用，同時(shí)為了適應(yīng)移動(dòng)性的需求，只有在便攜的設(shè)備上，才能實(shí)現(xiàn)電子地圖的便攜使用。
二、移動(dòng)電子地圖的信息傳輸論
移動(dòng)電子地圖與傳統(tǒng)地圖的信息傳輸過(guò)程基本一致，它是制圖者把對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)通過(guò)各種信息加工、符號(hào)化生成電子地圖，把這種電子地圖存放在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備上，如：PDA，手機(jī)等，由于這種設(shè)備移動(dòng)性和便攜性，使得地圖用戶可以實(shí)時(shí)追蹤、定位，通過(guò)對(duì)客觀世界的比較更好的認(rèn)識(shí)客觀世界。
地圖信息在傳輸過(guò)程中必然要發(fā)生信息損失，信息損失的主要來(lái)源于四個(gè)傳輸過(guò)程：
1、地圖制作者在對(duì)客觀世界認(rèn)識(shí)加以選擇、分類(lèi)等信息加工和信息搜集的過(guò)程。
2、地圖制作者將收集整理的數(shù)據(jù)通過(guò)各種制圖方法（選取、分級(jí)、簡(jiǎn)化和符號(hào)化）轉(zhuǎn)換成地圖的過(guò)程。
3、不同地圖（如：紙質(zhì)地圖，電子地圖等）地圖生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)造成部分信息的損失。
4、由于使用者的知識(shí)能力的限制，地圖在地圖閱讀和使用中的信息損失。。
因此，要控制地圖信息傳輸中的信息損失，就要控制以上四個(gè)過(guò)程，減少傳輸中的誤差，其中前三個(gè)過(guò)程是地圖制作過(guò)程，第四個(gè)是地圖使用過(guò)程中的產(chǎn)生的傳輸誤差。因此，地圖一旦制作完成，要保證信息的傳輸，就應(yīng)該對(duì)最后一個(gè)過(guò)程，即地圖的閱讀和使用過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)。那么，應(yīng)該怎樣來(lái)提高地圖使用者對(duì)地圖的理解效率呢？
電子技術(shù)、移動(dòng)通訊技術(shù)發(fā)展促進(jìn)了移動(dòng)電子地圖的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。由于嵌入設(shè)備體積小、便于移動(dòng)，且功能完善、價(jià)格便宜，利用嵌入式技術(shù)把電子地圖潛入到通訊設(shè)備中，用戶可以隨時(shí)隨便捷地查詢地理信息，大大提高了電子地圖信息傳輸?shù)男省Ｍ瑫r(shí)通訊技術(shù)使得地圖資源可以充分共享，日趨完善的手機(jī)基站定位服務(wù)又為移動(dòng)空間的準(zhǔn)確定位提供了方便。移動(dòng)電子地圖的這些的優(yōu)點(diǎn)使得它在信息傳輸過(guò)程的信息損失大大減小，同時(shí)也拓展了電子地圖的應(yīng)用范圍。
移動(dòng)電子地圖便于攜帶，方便隨時(shí)隨地查詢使用，同時(shí)，還可以通過(guò)交互實(shí)現(xiàn)時(shí)時(shí)定位，用戶能夠隨時(shí)確定自己所處的位置，并能通過(guò)查詢服務(wù)為用戶提供到達(dá)目的的最優(yōu)路線，并在實(shí)際行進(jìn)中提供細(xì)節(jié)性的指導(dǎo)。因?yàn)橐苿?dòng)電子地圖可以向使用者提供方便、全面的查詢和分析服務(wù)，利用
它用戶還可以方便地提取感興趣的信息，并以統(tǒng)計(jì)圖表的形勢(shì)提供給用戶。總之，移動(dòng)電子地圖強(qiáng)大的功能為用戶更好地閱讀和使用地圖提供了方便，有效地減少了信息傳輸過(guò)程中信息的損失。
總之，移動(dòng)電子地圖作為電子地圖的新型產(chǎn)品，綜合運(yùn)用了電子技術(shù)、無(wú)線通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、空間定位技術(shù)等多項(xiàng)新興技術(shù)，必將成為未來(lái)電子地圖發(fā)展和的應(yīng)用新焦點(diǎn)。對(duì)移動(dòng)電子地圖信息傳輸?shù)难芯勘貙⒋龠M(jìn)移動(dòng)電子地圖的交互操作技術(shù)、動(dòng)態(tài)顯示、三維可視化等技術(shù)的發(fā)展，從而更好地為大眾服務(wù)，為提高社會(huì)服務(wù)、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供便利。
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〔關(guān)鍵詞〕電子地圖；專(zhuān)利分析；競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)
〔中圖分類(lèi)號(hào)〕G306 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A 〔文章編號(hào)〕1008-0821（2012）11-0014-06
20世紀(jì)80年代，隨著計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)和GIS技術(shù)的發(fā)展和成熟，從根本上改變了地圖制圖工藝。地圖學(xué)從傳統(tǒng)的手工制圖帶入了計(jì)算機(jī)制圖的現(xiàn)代地圖學(xué)時(shí)代，電子地圖就是這一時(shí)期的重要產(chǎn)物[1]。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，電子地圖技術(shù)不斷的更新與成熟，電子地圖應(yīng)用的范圍也越來(lái)越廣，涉及不同的領(lǐng)域，不同的技術(shù)，從政府建設(shè)到城市規(guī)劃，從交通導(dǎo)航到旅游服務(wù)等。電子地圖產(chǎn)業(yè)也受到了企業(yè)和政府的重視，很多企業(yè)都先后斥巨資進(jìn)入該行業(yè)，并相繼研發(fā)電子地圖產(chǎn)品，越來(lái)越多的電子地圖產(chǎn)品先后進(jìn)入市場(chǎng)，產(chǎn)生非常可觀的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。鑒于電子地圖的重要性，企業(yè)把它看作競(jìng)爭(zhēng)工具，看作撬動(dòng)市場(chǎng)的金鑰匙，還引發(fā)了電子地圖行業(yè)的專(zhuān)利大戰(zhàn)。
在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)環(huán)境中，不斷進(jìn)行科技創(chuàng)新是企業(yè)得以生存和發(fā)展的條件，專(zhuān)利是技術(shù)創(chuàng)新的重要成果，專(zhuān)利申請(qǐng)的數(shù)量、申請(qǐng)的質(zhì)量等體現(xiàn)了一個(gè)企業(yè)或行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力。本文先研究了電子地圖應(yīng)用的現(xiàn)狀，然后從專(zhuān)利情報(bào)的角度出發(fā)，對(duì)電子地圖行業(yè)的專(zhuān)利信息進(jìn)行采集、整理、加工，了解相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)利活動(dòng)并分析了主要競(jìng)爭(zhēng)者專(zhuān)利態(tài)勢(shì)，行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，從而為企業(yè)或政府提供有用的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)信息。
1 電子地圖應(yīng)用現(xiàn)狀研究
電子地圖是以地圖數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，通過(guò)一定的硬件和軟件在屏幕上（計(jì)算機(jī)屏幕或投影大屏幕）顯示的可視地圖，又稱(chēng)“屏幕地圖”或“瞬時(shí)地圖”，是數(shù)字地圖在電子屏幕上的符號(hào)化顯示，是地理空間數(shù)據(jù)或稱(chēng)數(shù)字地圖最主要的一種可視化形式。電子地圖以數(shù)字形式存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)外存儲(chǔ)器上，以只讀光盤(pán)（CD-ROM）、網(wǎng)絡(luò)等形式傳播，以桌面計(jì)算機(jī)或觸摸屏計(jì)算機(jī)等形式提供大眾使用[2]。電子地圖應(yīng)用雖然已經(jīng)發(fā)展到不同的領(lǐng)域，但主要還是集中以下幾個(gè)領(lǐng)域：（1）智能交通與導(dǎo)航，通過(guò)電子地圖與互聯(lián)網(wǎng)，可以隨時(shí)尋找到路線和有關(guān)目標(biāo)。除了車(chē)載導(dǎo)航和手機(jī)導(dǎo)航的應(yīng)用，電子地圖也廣泛應(yīng)用在便攜設(shè)備、航空、航海等導(dǎo)航中。（2）在線信息服務(wù)，電子地圖在線信息服務(wù)是同互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的重要產(chǎn)物，主要體現(xiàn)在人們?nèi)粘５囊率匙⌒兄校鐚ふ疑痰辏宛^等各個(gè)方面。特別是旅游服務(wù)中，可以幫助旅游者了解景區(qū)情況、交通、購(gòu)物、住宿各種信息。城市規(guī)劃和管理中，電子地圖也起著重要作用。通過(guò)電子地圖可以更好的了解和管理各個(gè)部門(mén)的工作，例如農(nóng)林部門(mén)可以觀測(cè)食糧分布情況，土建部門(mén)可以掌握城市公共建設(shè)情況等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)地圖信息服務(wù)市場(chǎng)的規(guī)模在2010年已經(jīng)突破15億，需求還在繼續(xù)增長(zhǎng)[3]。（3）軍事，現(xiàn)在的軍事中電子地圖的應(yīng)用在指揮系統(tǒng)、定位系統(tǒng)等起到了巨大作用。（4）防災(zāi)減災(zāi)中，電子地圖系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)災(zāi)害程度、影響范圍、進(jìn)一步減少災(zāi)害損失。2008年年初的低溫雨雪冰凍災(zāi)害的抗災(zāi)救災(zāi)中，災(zāi)情分布電子地圖就為實(shí)施快速高效的搶險(xiǎn)救險(xiǎn)提供了重要保障[4]。
目前，國(guó)外電子地圖產(chǎn)業(yè)化已日漸成熟，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的需求和信息技術(shù)的迅速發(fā)展成為電子地圖發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力，政府、民營(yíng)、合資企業(yè)均開(kāi)始生產(chǎn)各種電子地圖產(chǎn)品，電子地圖被普及化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化。在國(guó)外，基于電子地圖的產(chǎn)品技術(shù)十分成熟，應(yīng)用程度也很深入。電子地圖為他們?cè)诘乩硇畔ⅰ㈦娮诱?wù)、公眾防火等方面提供成熟的IT解決方案。同國(guó)外相比國(guó)內(nèi)的電子地圖產(chǎn)業(yè)化還處在探索及初步發(fā)展的階段，同時(shí)國(guó)內(nèi)對(duì)于電子地圖的制作有著嚴(yán)格的規(guī)定。電子地圖在我國(guó)有著巨大的市場(chǎng)潛力。據(jù)有關(guān)專(zhuān)家保守估計(jì)，電子地圖在中國(guó)市場(chǎng)的需求2010到達(dá)幾十億元。但是國(guó)內(nèi)電子地圖產(chǎn)業(yè)存在技術(shù)不夠成熟，制作成本太高，生產(chǎn)缺乏標(biāo)準(zhǔn)化，知識(shí)產(chǎn)權(quán)缺少法律保護(hù)等問(wèn)題。
2 數(shù)據(jù)來(lái)源及分析方法
本文國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)來(lái)源于中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)能檢索到1985年至今公布的全部中國(guó)專(zhuān)利信息。國(guó)外數(shù)據(jù)來(lái)源于德溫特DII（Derwent Innovation Index SM）專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)收錄了來(lái)自全球40多個(gè)專(zhuān)利機(jī)構(gòu)，涵蓋100多個(gè)國(guó)家，1 000多萬(wàn)條基本發(fā)明專(zhuān)利，2 000多萬(wàn)條專(zhuān)利情報(bào)。檢索國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)時(shí)間限定為2001-2011年，檢索中文名稱(chēng)關(guān)鍵詞為電子地圖或數(shù)字地圖，英文檢索名稱(chēng)關(guān)鍵詞為Electronic map。經(jīng)過(guò)篩選和數(shù)據(jù)整理，得到有效的電子地圖相關(guān)技術(shù)中國(guó)專(zhuān)利數(shù)據(jù)為1 777項(xiàng)，國(guó)外專(zhuān)利數(shù)據(jù)為5 738項(xiàng)（已剔除中國(guó)專(zhuān)利），使用專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)以及和Office Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。主要采用專(zhuān)利文獻(xiàn)計(jì)量分析方法，對(duì)電子地圖技術(shù)專(zhuān)利進(jìn)行分析，試圖揭示電子地圖技術(shù)專(zhuān)利的分布狀況及該行業(yè)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展態(tài)勢(shì)。
3 國(guó)內(nèi)外電子地圖技術(shù)專(zhuān)利情報(bào)分析
3.1 專(zhuān)利申請(qǐng)量趨勢(shì)分析
專(zhuān)利申請(qǐng)的數(shù)量在一定程度上反映了一個(gè)國(guó)家、地區(qū)、企業(yè)在科技活動(dòng)中所處的競(jìng)爭(zhēng)地位，也集中反映了國(guó)家或企業(yè)研發(fā)的活動(dòng)規(guī)模。圖1為2001-2011年國(guó)內(nèi)外電子地圖技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)總量。可以看出，2001-2011年期間，國(guó)外申請(qǐng)專(zhuān)利總量達(dá)到5 738件，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)專(zhuān)利總量1 777件，國(guó)外申請(qǐng)專(zhuān)利總量比國(guó)內(nèi)超出2倍左右。2001-2006年期間國(guó)內(nèi)外專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量處于平穩(wěn)的增長(zhǎng)，2007-2010年期間專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量開(kāi)始出現(xiàn)大規(guī)模的上升，這說(shuō)明這個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)活動(dòng)在不斷的擴(kuò)大，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷更新與成熟，為電子地圖技術(shù)的發(fā)展提供了更有利的條件。2011年國(guó)外數(shù)量保持平穩(wěn)，國(guó)內(nèi)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，因?yàn)閷?zhuān)利從申請(qǐng)到授權(quán)一般要經(jīng)過(guò)1～3年的時(shí)間，這會(huì)使統(tǒng)計(jì)的結(jié)果嚴(yán)重滯后，不能及時(shí)反映當(dāng)年的專(zhuān)利申請(qǐng)狀況，所以專(zhuān)利呈下降趨勢(shì)跟申請(qǐng)的授權(quán)時(shí)間有很大關(guān)系。總體來(lái)說(shuō)，從專(zhuān)利的申請(qǐng)總量來(lái)說(shuō)國(guó)內(nèi)的科技活動(dòng)還是比較落后，跟國(guó)外存在明顯的差距。
國(guó)際專(zhuān)利分類(lèi)號(hào)IPC（International Patent Classification） 是目前國(guó)際通用的專(zhuān)利文獻(xiàn)分類(lèi)和檢索工具。IPC為階層式分類(lèi)系統(tǒng)，以互相獨(dú)立的符號(hào)來(lái)代表不同領(lǐng)域的專(zhuān)利技術(shù)，采用了功能和應(yīng)用相結(jié)合的分類(lèi)原則。依據(jù)某種技術(shù)或產(chǎn)品的國(guó)際分類(lèi)，就可以檢索出其所屬技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利信息。IPC可以反映出專(zhuān)利分類(lèi)號(hào)所涵蓋的技術(shù)領(lǐng)域，可以初步了解該專(zhuān)利申請(qǐng)人研發(fā)的主要領(lǐng)域和當(dāng)前發(fā)展方向。
【關(guān)鍵詞】電子地圖；測(cè)繪；GPS；PDA；地理信息系統(tǒng)
中圖分類(lèi)號(hào)：F407.63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
近年來(lái)，隨著無(wú)線手持設(shè)備、汽車(chē)電子和互聯(lián)網(wǎng)對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)需求的劇增，導(dǎo)致了我國(guó)電子地圖產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。許多城市和地區(qū)面臨這些需求出現(xiàn)了各類(lèi)電子地圖，在制作電子地圖的過(guò)程中，整個(gè)工作量的70%~80%都是地圖數(shù)據(jù)采集。電子地圖的數(shù)據(jù)獲取，目前主要有三種方法：圖像資料(衛(wèi)星影像、航片等)；掃描現(xiàn)有地形圖資料并對(duì)其數(shù)字化；野外數(shù)字化測(cè)圖。其中野外數(shù)字化測(cè)圖是利用全站儀、GPS等儀器采集野外數(shù)據(jù)之后，生成數(shù)字地圖，在沒(méi)有現(xiàn)成航片和圖紙的情況下，適合應(yīng)用這一方法進(jìn)行電子地圖的制作。
電子地圖測(cè)繪的軟件和硬件設(shè)備
電子地圖測(cè)繪系統(tǒng)是集全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、PDA掌上電腦技術(shù)、GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)和硬件、軟件一體化的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。硬件部分在整個(gè)系統(tǒng)中應(yīng)有：中央處理器內(nèi)存容量RMA185M，主頻率CPU為624MHz，外加1GPDA擴(kuò)展卡容量；PDA采用的是Windows操作系統(tǒng)；GPS采用藍(lán)牙接口，自動(dòng)定位時(shí)間45s，數(shù)據(jù)更新頻率1次/s，定位精度小于5m；軟件部分主要有：e-Road For PC和e-Road For PDA軟件操作系統(tǒng)。前者是將PDA的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到電腦上，并合并和修改轉(zhuǎn)換的地圖數(shù)據(jù)，然后編制電子地圖，后者是將GPS接受的信號(hào)轉(zhuǎn)換到PDA上。
電子地圖測(cè)繪的原理
地面監(jiān)控系統(tǒng)、GPS衛(wèi)星星座系統(tǒng)和GPS接收機(jī)三個(gè)部分組成了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS。而電子地圖測(cè)繪系統(tǒng)則屬于第三部分。GPS點(diǎn)位的確定使用測(cè)距交會(huì)的原理，任意時(shí)刻的位置表示都可用一個(gè)坐標(biāo)值完成，即：未知的GPS接收機(jī)所在位置坐標(biāo)，運(yùn)行過(guò)程中，每顆太空衛(wèi)星不斷的發(fā)出信息，而在傳送過(guò)程中，每顆太空衛(wèi)星的信息存在時(shí)間差，用電波傳送速度乘以這個(gè)時(shí)間差，則可對(duì)GPS接收機(jī)與太空衛(wèi)星之間的距離進(jìn)行計(jì)算，然后依據(jù)三角向量關(guān)系，可列出一個(gè)相關(guān)的方程式，因此，同時(shí)接收到衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)至少為三顆之后，就可以對(duì)平面坐標(biāo)值進(jìn)行計(jì)算，如果同時(shí)接收到四顆衛(wèi)星信號(hào)，則可現(xiàn)時(shí)測(cè)出高程值，如果同時(shí)接收到五顆衛(wèi)星信號(hào)以上，則其測(cè)量精度將會(huì)大大提高。一般來(lái)說(shuō)，運(yùn)動(dòng)中GPS接收機(jī)1s的坐標(biāo)數(shù)據(jù)都是變化的，即衛(wèi)星信息可由GPS接收機(jī)自動(dòng)不斷地接收，并對(duì)其所在位置的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)地計(jì)算，同時(shí)將其記錄下來(lái)。
根據(jù)GPS定位中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可將GPS定位分為動(dòng)態(tài)定位和靜態(tài)定位兩種。靜態(tài)定位主要是指對(duì)于固定不運(yùn)動(dòng)的特定點(diǎn)，在其上安置GPS接收機(jī)，進(jìn)行數(shù)分鐘或者更長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)，以對(duì)該點(diǎn)三維坐標(biāo)進(jìn)行確定，這種定位又叫絕對(duì)靜態(tài)定位。如果在固定不變的待定點(diǎn)上分別安置2臺(tái)或2臺(tái)以上的GPS接收機(jī)，則觀測(cè)一定時(shí)間后，可以對(duì)這些點(diǎn)之間的相對(duì)位置進(jìn)行確定，這種定位又叫相對(duì)靜態(tài)定位。動(dòng)態(tài)定位要求處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的接收機(jī)至少有一臺(tái)，主要是對(duì)各觀測(cè)時(shí)刻運(yùn)動(dòng)中的接收機(jī)所處位置進(jìn)行測(cè)定。采用動(dòng)態(tài)定位于電子地圖測(cè)繪系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)化這些定位數(shù)據(jù)成電子地圖元素，就成了電子地圖。GPS以自動(dòng)化、全天候、高精度、高效率等特點(diǎn)，取得了廣大測(cè)繪工作者的信賴(lài)。
電子地圖測(cè)繪的方法
3.1外業(yè)采集
整個(gè)測(cè)繪過(guò)程的核心工作是外業(yè)采集，一般情況下，采集組有PDA操作員、帶路者、記錄員和駕駛員4名成員組成，另外還需要1臺(tái)作業(yè)車(chē)。PDA操作員事先對(duì)要測(cè)的路線進(jìn)行編號(hào)，如果路線已經(jīng)有編號(hào)，則要進(jìn)行核對(duì)，做到不遺漏、不重復(fù)每一條路線，同時(shí)還要熟練掌握操作技術(shù)；記錄人員要能領(lǐng)會(huì)操作員的意圖，要求反應(yīng)速度快，對(duì)操作員進(jìn)行配合記錄的工作，保證準(zhǔn)確率達(dá)100%，做到不遺漏；帶路者要求對(duì)整個(gè)地區(qū)路線了如指掌，對(duì)當(dāng)?shù)氐匦我煜ぃ龅讲蛔咧貜?fù)路，保證測(cè)繪的時(shí)候是最佳路線；駕駛員要?jiǎng)蛩亳{駛作業(yè)車(chē)，要平穩(wěn)，并將作業(yè)車(chē)保養(yǎng)維修好。在測(cè)繪過(guò)程中，要避免設(shè)備自動(dòng)關(guān)機(jī)，要確保測(cè)繪設(shè)備充足的電量，避免造成數(shù)據(jù)丟失。測(cè)繪之前要求做好充分的準(zhǔn)備工作，以默契的配合達(dá)到最佳的測(cè)繪效果。
準(zhǔn)備工作完成之后，首先要定位GPS，然后將GPS藍(lán)牙打開(kāi)，并連接到PDA上，GPS聯(lián)系上PDA時(shí)在PDA上會(huì)顯示為“3D”狀態(tài)，這時(shí)則可開(kāi)始數(shù)據(jù)采集。先核對(duì)文件名稱(chēng)，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，文件名稱(chēng)建議采用當(dāng)天時(shí)間來(lái)命名，并在SD的測(cè)量數(shù)據(jù)命名卡上儲(chǔ)存好，以便于進(jìn)行數(shù)據(jù)的校核和合并。
3.2內(nèi)業(yè)處理
要應(yīng)用外業(yè)采集到的地圖數(shù)據(jù)，還需要對(duì)其進(jìn)行整理修飾，另外還需要完善線路上的附屬設(shè)施信息，因此，要得到完美的電子地圖，必不可少的步驟還有內(nèi)業(yè)處理。需要各人員協(xié)同完成內(nèi)業(yè)處理，這是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，具體有以下幾個(gè)方面：①傳輸測(cè)繪地圖的數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)線，將測(cè)繪的地圖拷貝到PC機(jī)的硬盤(pán)上，啟動(dòng)e-Road For PC編輯數(shù)據(jù)。與e-Road For PDA一樣的e-Road For PC上的功能，因此，內(nèi)業(yè)處理可在e-Road For PC上進(jìn)行。②編輯測(cè)繪地圖的數(shù)據(jù)。測(cè)繪地圖上進(jìn)行地圖編輯通過(guò)e-Road For PC完成，要求外業(yè)測(cè)量時(shí)的數(shù)據(jù)記錄員將路線的附屬設(shè)施信息和基本信息進(jìn)行編輯完善，確保任何數(shù)據(jù)均不丟失。③合并測(cè)繪地圖的數(shù)據(jù)。所有的路線附屬設(shè)施信息和基本信息編輯完成之后，需要合并地圖。合并之前要將底圖選擇好，最好使用空底圖，這樣可使得路線的飄逸盡量減少，然后再進(jìn)行合并，注意要按照外業(yè)測(cè)繪的時(shí)間順序進(jìn)行合并。④測(cè)繪地圖的頂點(diǎn)編輯。在外業(yè)測(cè)繪過(guò)程中，由于存在信號(hào)飄逸，因此需要PDA操作者在內(nèi)業(yè)處理中對(duì)飄逸的路線進(jìn)行頂點(diǎn)編輯，刪除重復(fù)的頂點(diǎn)，將飄逸的頂點(diǎn)拉到實(shí)際位置。⑤測(cè)繪地圖的校核。最好讓熟悉當(dāng)?shù)氐匦蔚膸氛哌M(jìn)行校核，以確保每一條路線的正確性。當(dāng)?shù)厝绻衅渌牡匦螆D，可對(duì)測(cè)繪的路線有無(wú)偏差進(jìn)行對(duì)照。
參考文獻(xiàn)：
[1]張?jiān)品?基于GPS與PDA關(guān)鍵技術(shù)在電子地圖測(cè)繪中的重要性[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā).2009，11(2):90~91
政務(wù)版電子地圖的需求主要來(lái)源于政府各部門(mén)對(duì)城市地理空間信息日益增長(zhǎng)的需求，通過(guò)對(duì)南京市政府機(jī)構(gòu)的需求調(diào)研，發(fā)現(xiàn)政府各部門(mén)對(duì)地理信息的需求各有不同，但在不同中又呈現(xiàn)出共同特征，需要測(cè)繪管理部門(mén)啟用全新的生產(chǎn)和服務(wù)理念，研究分析政務(wù)版電子地圖需求和特征，應(yīng)對(duì)原有測(cè)繪產(chǎn)品體系的短缺和不足。（1）在測(cè)繪產(chǎn)品內(nèi)容上，需要建立版本唯一和數(shù)據(jù)權(quán)威的政務(wù)版電子地圖“一張圖”，具有數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、范圍覆蓋全市、要素動(dòng)態(tài)更新、圖面精簡(jiǎn)美觀等特點(diǎn)。（2）在數(shù)據(jù)生產(chǎn)管理上，需要建立集數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)配置、加工處理、更新維護(hù)和版本管理等于一體的數(shù)據(jù)編輯與管理集成平臺(tái)，以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量和提升生產(chǎn)效率。（3）在數(shù)據(jù)服務(wù)上，需要細(xì)分政務(wù)版電子地圖用戶群和用戶需求，擺脫原有的紙質(zhì)地形圖提供、光盤(pán)刻錄等傳統(tǒng)方式，基于SOA架構(gòu)提供多樣化、人性化、高效化的在線和離線數(shù)據(jù)共享服務(wù)，促進(jìn)政府各部門(mén)電子政務(wù)發(fā)展的同時(shí)，提升測(cè)繪地理信息的服務(wù)和保障水平。（4）在數(shù)據(jù)安全保密上，在遵循國(guó)家相關(guān)規(guī)定的前提下，需要研制面向政府部門(mén)貫穿數(shù)據(jù)全生命周期的版權(quán)保護(hù)和數(shù)據(jù)安全系統(tǒng)，為數(shù)據(jù)生產(chǎn)和服務(wù)保駕護(hù)航。
2研究路線
2.1研究框架
基于“共享共建”原則，南京市在多年政務(wù)版電子地圖生產(chǎn)實(shí)踐與共享服務(wù)中，逐步形成了以一套科學(xué)的數(shù)據(jù)生產(chǎn)、管理與服務(wù)工藝流程為指導(dǎo)思想、一套完善的政務(wù)版電子地圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系為基礎(chǔ)、一套滿足質(zhì)量及現(xiàn)勢(shì)性要求的政務(wù)版電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)為核心、一套高效的政務(wù)版電子地圖集成與共享管理系統(tǒng)為支撐，以及一套高效的政務(wù)版電子地圖應(yīng)用與服務(wù)為目標(biāo)的研究框架。
2.2研究方法
集成和共享是政務(wù)版電子地圖研究領(lǐng)域的核心內(nèi)容，其中集成是共享的前提，共享是集成的目標(biāo)。南京市政務(wù)版電子地圖的集成與共享主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：①工藝的集成：集成化的工藝設(shè)計(jì)思想貫穿數(shù)據(jù)生產(chǎn)加工、質(zhì)量檢查、數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)更新和數(shù)據(jù)的全過(guò)程。②數(shù)據(jù)的集成和共享：利用CAD與GIS交互編輯更新的方式，充分利用各比例尺、多種類(lèi)的數(shù)據(jù)資源，建立基礎(chǔ)地理信息和政務(wù)版電子地圖之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，綜合集成政務(wù)版電子地圖，通過(guò)要素級(jí)更新的方式形成政務(wù)版電子地圖工作庫(kù)、現(xiàn)勢(shì)庫(kù)、庫(kù)等多級(jí)別的數(shù)據(jù)庫(kù)。以及通過(guò)政府部門(mén)間數(shù)據(jù)的交換共享，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪地理信息部門(mén)和其它政府部門(mén)的空間資源信息的集成和利用。③平臺(tái)的集成和共享：在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)等現(xiàn)代技術(shù)手段的支撐下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)編輯管理到數(shù)據(jù)共享平臺(tái)之間的集成和數(shù)據(jù)庫(kù)的共享。④政務(wù)版電子地圖的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、版權(quán)與安全集成于政務(wù)版全數(shù)據(jù)生命周期管理，體現(xiàn)了數(shù)據(jù)生產(chǎn)、管理和應(yīng)用的共同需求，是政務(wù)版電子地圖集成共享的依據(jù)和保障。
3主要研究?jī)?nèi)容
研究以“數(shù)據(jù)共享服務(wù)”為目標(biāo)，通過(guò)集成的手段，在標(biāo)準(zhǔn)體系、工藝化設(shè)計(jì)思想、平臺(tái)設(shè)計(jì)等方面體現(xiàn)“政務(wù)版電子地圖集成與共享”的核心研究?jī)?nèi)容。
3.1制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
南京市政務(wù)版電子地圖集成與共享平臺(tái)采取標(biāo)準(zhǔn)先行的原則，在對(duì)項(xiàng)目需求及現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)現(xiàn)狀分析基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)家、行業(yè)及地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，制定出一套完善的政務(wù)版電子地圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，標(biāo)準(zhǔn)范圍涉及數(shù)據(jù)編制規(guī)范、建庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量檢查、共享評(píng)價(jià)等多個(gè)方面，它們是實(shí)現(xiàn)政務(wù)版電子地圖集成與共享的依據(jù)和保障。其中《政務(wù)版電子地圖數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》主要包括CAD和GIS端的政務(wù)版電子地圖的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了基礎(chǔ)地理信息要素的分類(lèi)及代碼以及符號(hào)規(guī)則、定位基準(zhǔn)、要素表達(dá)原則等，它是數(shù)據(jù)生產(chǎn)建庫(kù)的直接依據(jù)；《政務(wù)版電子地圖質(zhì)量檢查規(guī)程》則確定政務(wù)版電子地圖質(zhì)量管理、檢查、質(zhì)量評(píng)定等工作的基本原則，以及地圖特性、缺陷分類(lèi)以及抽樣、檢查、評(píng)定的程序和方法；而在數(shù)據(jù)交換格式規(guī)定上直接引用《地理空間數(shù)據(jù)交換格式》（GB／T17798－2007）指導(dǎo)政務(wù)版電子地圖數(shù)據(jù)的共享交換。
3.2工藝化設(shè)計(jì)思想
“南京市政務(wù)版電子地圖集成與共享”的研究從開(kāi)始就貫徹將整個(gè)集成與共享過(guò)程形成一套完整工藝的思想，標(biāo)準(zhǔn)、版權(quán)保護(hù)與數(shù)據(jù)安全貫穿數(shù)據(jù)生產(chǎn)編輯、更新維護(hù)到地圖服務(wù)的全過(guò)程。采用這一套工藝搭建的政務(wù)版電子地圖集成與共享平臺(tái)，不僅能滿足政務(wù)版電子地圖編輯更新一體化管理的需要，也能較好地滿足政府各部門(mén)在日常管理、處理應(yīng)急與突發(fā)事件等中使用和信息的需要。
3.3平臺(tái)設(shè)計(jì)
政務(wù)版電子地圖集成與共享平臺(tái)包括數(shù)據(jù)層、技術(shù)支撐層和管理應(yīng)用層。該平臺(tái)主要由“一體化編輯與管理系統(tǒng)”和“在線服務(wù)系統(tǒng)”構(gòu)成，系統(tǒng)及其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)之間相互關(guān)聯(lián)、集成，滿足政務(wù)版電子地圖數(shù)據(jù)生產(chǎn)管理和共享的需要。
以往的地圖編制普遍采用CAD平臺(tái)進(jìn)行，CAD平臺(tái)具備強(qiáng)大的編輯功能，工具靈活多便，并擁有廣泛的用戶群。但隨著GIS平臺(tái)在各行各業(yè)的深入拓展和應(yīng)用，其數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計(jì)和分析優(yōu)勢(shì)愈發(fā)突顯，越來(lái)越多的政府部門(mén)希望政務(wù)版電子地圖在GIS平臺(tái)上展現(xiàn)，另外，隨著地圖承載的信息量不斷增大，在CAD平臺(tái)上編輯更新存在著“數(shù)據(jù)量大而作圖效率低下、更新過(guò)程復(fù)雜、質(zhì)量控制和安全管理不易”等諸多問(wèn)題。為了更好地解決這些問(wèn)題，我們采用CAD與GIS平臺(tái)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的研究思路研發(fā)一體化編輯與管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要研究?jī)?nèi)容包括編輯人員的任務(wù)管理、基于AutoCAD、ArcGIS平臺(tái)異構(gòu)數(shù)據(jù)互操作技術(shù)的電子地圖編制、強(qiáng)大的輔助編輯功能、安全保障、質(zhì)量檢查及報(bào)表輸出、電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)管理等多個(gè)方面。在系統(tǒng)的建設(shè)中以“實(shí)用、可靠、高效、先進(jìn)”為基本準(zhǔn)則，建立“規(guī)范、安全、開(kāi)放”的系統(tǒng)構(gòu)架。系統(tǒng)采用ESRI的ArcGIS系列產(chǎn)品作為GIS平臺(tái)，空間數(shù)據(jù)使用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)，用ArcSDE進(jìn)行管理；開(kāi)發(fā)使用ArcGISEngine組件和AutoCADObjectArx組件功能，滿足用戶編制、更新、管理等需求。該系統(tǒng)的核心目標(biāo)圍繞地圖編輯更新展開(kāi)，針對(duì)政務(wù)版電子地圖的制作、更新等環(huán)節(jié)中存在的各種問(wèn)題，系統(tǒng)提供了一套完整的數(shù)據(jù)生產(chǎn)、建庫(kù)和管理流程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化的電子地圖要素提取和處理，以確保數(shù)據(jù)的正確性、一致性和提高電子地圖制作的生產(chǎn)效率。系統(tǒng)由管理子系統(tǒng)與編輯子系統(tǒng)構(gòu)成，在子系統(tǒng)內(nèi)部和之間充分以集成和關(guān)聯(lián)為特征開(kāi)展設(shè)計(jì)。（1）在作業(yè)流程上：管理子系統(tǒng)與編輯子系統(tǒng)是高度集成的，管理子系統(tǒng)對(duì)更新數(shù)據(jù)進(jìn)行工作區(qū)劃分以及任務(wù)分配；編輯子系統(tǒng)對(duì)工作區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、編輯和檢查提交；最后管理子系統(tǒng)需要對(duì)工作區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查、入庫(kù)、更新以及數(shù)據(jù)應(yīng)用輸出。（2）在數(shù)據(jù)獲取上：以基礎(chǔ)測(cè)繪成果為數(shù)據(jù)來(lái)源，架構(gòu)其與政務(wù)版電子地圖之間在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、制度制定等方面的關(guān)聯(lián)，確保政務(wù)版電子地圖的可持續(xù)更新，從而避免政務(wù)版電子地圖的更新成為無(wú)源之水。（3）在數(shù)據(jù)管理上：管理子系統(tǒng)對(duì)整個(gè)政務(wù)版電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)以及每次更新范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，提供數(shù)據(jù)的回溯、統(tǒng)計(jì)、檢查、轉(zhuǎn)換、輸出等功能；編輯子系統(tǒng)則提供數(shù)據(jù)編輯、檢查功能，同時(shí)，數(shù)據(jù)安全設(shè)計(jì)貫穿于兩個(gè)子系統(tǒng)。（4）在系統(tǒng)交互上：管理子系統(tǒng)和編輯子系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)連接文件、工作區(qū)范圍線來(lái)定位統(tǒng)一的目標(biāo)數(shù)據(jù)源；通過(guò)FID來(lái)確定唯一要素；通過(guò)錯(cuò)誤報(bào)表來(lái)定位和傳遞錯(cuò)誤信息。CAD與GIS的異構(gòu)數(shù)據(jù)互操作技術(shù)是系統(tǒng)交互的橋梁。
3.3.2在線服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在線服務(wù)系統(tǒng)以政務(wù)版電子地圖、影像圖等數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，旨在建立一個(gè)面向政府應(yīng)用的地理信息系統(tǒng)，提供各類(lèi)地理信息開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)。系統(tǒng)基于WebService技術(shù)，采用SOA體系架構(gòu)，參照OGC標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)規(guī)范，提供政務(wù)版電子地圖等可定制的多樣化共享服務(wù)，實(shí)現(xiàn)高效、連續(xù)多尺度的無(wú)縫可視化與互操作。（1）系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)由地圖服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、門(mén)戶網(wǎng)站和運(yùn)維管理等4個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。地圖服務(wù)子系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)服務(wù)、功能服務(wù)和目錄服務(wù)。其中數(shù)據(jù)服務(wù)包括網(wǎng)絡(luò)地圖瓦片服務(wù)（簡(jiǎn)稱(chēng)WMTS）、網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)（簡(jiǎn)稱(chēng)WMS）、網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)（WFS）、網(wǎng)絡(luò)覆蓋服務(wù)（簡(jiǎn)稱(chēng)WCS）、地名地址要素服務(wù)（簡(jiǎn)稱(chēng)WFS－G）和GeoGlobe瓦片服務(wù)；功能服務(wù)包括緩沖區(qū)分析、疊加分析、地圖標(biāo)注、地圖量測(cè)等，各類(lèi)功能服務(wù)接口均遵循OGC的Web處理服務(wù)（WebProcessingService，WPS）規(guī)范。數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)是管理空間地理數(shù)據(jù)和支撐專(zhuān)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)，管理的對(duì)象包括電子地圖、遙感影像、多媒體等數(shù)據(jù)，管理的類(lèi)型包括矢量數(shù)據(jù)庫(kù)和瓦片數(shù)據(jù)庫(kù)兩種類(lèi)型。矢量數(shù)據(jù)庫(kù)用于空間信息查詢與分析功能服務(wù)提供；瓦片數(shù)據(jù)庫(kù)用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的快速顯示；矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)配置后，可進(jìn)行瓦片數(shù)據(jù)庫(kù)快速制作；高程數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)則可以直接生成瓦片數(shù)據(jù)庫(kù)用于。門(mén)戶網(wǎng)站子系統(tǒng)提供各部委辦局用戶登錄、訪問(wèn)數(shù)據(jù)和調(diào)用服務(wù)的唯一入口。其主要功能包括用戶管理、目錄管理、提供數(shù)據(jù)服務(wù)及查詢服務(wù)等。運(yùn)維管理子系統(tǒng)主要由組織機(jī)構(gòu)管理、用戶權(quán)限管理、數(shù)據(jù)訪問(wèn)統(tǒng)計(jì)、日志管理、數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)等功能組成。（2）系統(tǒng)服務(wù)模式設(shè)計(jì)南京市政務(wù)版電子地圖在線服務(wù)系統(tǒng)在提供地理信息服務(wù)和保障方面，相對(duì)于傳統(tǒng)服務(wù)模式從內(nèi)容到形式上發(fā)生了徹底變化。這種方式既通過(guò)“共享共建統(tǒng)一平臺(tái)”解決信息資源整合問(wèn)題，又通過(guò)“權(quán)威部門(mén)提供權(quán)威數(shù)據(jù)”保證各類(lèi)信息的權(quán)威性，同時(shí)依據(jù)各部門(mén)政府職能建立科學(xué)合理的運(yùn)維機(jī)制，從真正意義上實(shí)現(xiàn)政府各部門(mén)空間信息的可持續(xù)性發(fā)展，避免重復(fù)建設(shè)和政府財(cái)政資金的浪費(fèi)。為了使南京市政務(wù)版電子地圖在線服務(wù)系統(tǒng)切實(shí)為政府各部門(mén)提供優(yōu)質(zhì)的地理信息服務(wù)，系統(tǒng)針對(duì)政府各部門(mén)對(duì)測(cè)繪地理信息需求的強(qiáng)弱程度，將其劃分為弱GIS部門(mén)和強(qiáng)GIS部門(mén)，并實(shí)現(xiàn)了多樣化的在線和離線定制服務(wù)模式。其中，具體包括網(wǎng)站服務(wù)、API開(kāi)發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)和服務(wù)器前置4種服務(wù)模式。
4關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新
在南京市政務(wù)版電子地圖集成與共享研究過(guò)程中，重點(diǎn)解決了以下3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，并具有創(chuàng)新性：一體化編輯與管理系統(tǒng)中的異構(gòu)數(shù)據(jù)互操作技術(shù)、數(shù)據(jù)更新過(guò)程中的矢量數(shù)據(jù)文件比對(duì)技術(shù)和貫穿全過(guò)程的版權(quán)保護(hù)與數(shù)據(jù)安全技術(shù)。
4.1異構(gòu)數(shù)據(jù)的互操作技術(shù)
由于CAD軟件和GIS軟件各有其內(nèi)在的優(yōu)勢(shì)，將兩者結(jié)合起來(lái)，利用AutoCAD采集數(shù)據(jù)，而利用GIS存儲(chǔ)、分析、處理空間數(shù)據(jù)，大大提高空間數(shù)據(jù)的采集、錄入、分析、處理的工作效率。實(shí)現(xiàn)GIS與CAD異構(gòu)數(shù)據(jù)的互操作技術(shù)主要體現(xiàn)在AutoCAD環(huán)境中加載顯示GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，利用AutoCAD方便快捷的編輯功能對(duì)GIS庫(kù)中的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行添加、修改、刪除等操作，并且編輯結(jié)果可直接保存到GIS庫(kù)。使用該技術(shù)可以提高政務(wù)版電子地圖數(shù)據(jù)的編制速度，省去過(guò)往繁瑣的更新流程，可直接依據(jù)最新的CAD測(cè)繪成果數(shù)據(jù)，編制生產(chǎn)政務(wù)版電子地圖，在操作上更符合作業(yè)人員習(xí)慣，同時(shí)也最大效益地發(fā)揮CAD平臺(tái)和GIS平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)。
4.2矢量數(shù)據(jù)文件的比對(duì)技術(shù)
在政務(wù)版電子地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行更新的過(guò)程中，需要基于既有的空間數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行要素的變化檢測(cè)，以便識(shí)別和記錄要素的變化情況，便于更新，便于統(tǒng)計(jì)城市發(fā)展區(qū)域的地理要素的更新?tīng)顟B(tài)。主要方法是在對(duì)政務(wù)版電子地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行更新的過(guò)程中，建立源數(shù)據(jù)與更新數(shù)據(jù)要素之間的映射關(guān)系，采用算法和規(guī)則，識(shí)別和記錄要素的變化情況，實(shí)現(xiàn)基于要素的變化檢測(cè)，幫助快速判別地理要素更新，提高更新的科學(xué)性和效率。主要包括更新要素識(shí)別研究、變化量統(tǒng)計(jì)規(guī)則研究、批量版本文件比對(duì)規(guī)則研究等多方面內(nèi)容。
4.3版權(quán)保護(hù)與數(shù)據(jù)安全技術(shù)
數(shù)據(jù)安全技術(shù)是數(shù)據(jù)生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，研究要點(diǎn)主要包括數(shù)字水印、基于文件的數(shù)據(jù)安全保護(hù)技術(shù)等。通過(guò)對(duì)信息隱藏技術(shù)算法的研究，提出了基于離散小波變換改進(jìn)算法，重點(diǎn)考慮提高算法的魯棒性和計(jì)算效率，從而提高了水印抗攻擊性；利用Windows底層驅(qū)動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地理信息數(shù)據(jù)的透明加密，并能對(duì)共享平臺(tái)終端的端口進(jìn)行管理和控制，從而使共享平臺(tái)能夠有效控制地理信息數(shù)據(jù)的使用時(shí)效性和權(quán)限使用范圍。該技術(shù)要點(diǎn)將版權(quán)保護(hù)和數(shù)據(jù)安全貫穿于政務(wù)版電子地圖數(shù)據(jù)生命周期的全過(guò)程，在政務(wù)版電子地圖的編制、更新、應(yīng)用等數(shù)據(jù)集成的整個(gè)過(guò)程中保護(hù)了數(shù)據(jù)的安全，對(duì)者而言則保護(hù)了數(shù)據(jù)版權(quán)，這項(xiàng)技術(shù)是政務(wù)版電子地圖集成與共享過(guò)程中重要的一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)。
5結(jié)束語(yǔ)
1地理位置路由算法
基于地理位置信息路由算法的核心思想是通過(guò)節(jié)點(diǎn)的地理位置信息來(lái)實(shí)現(xiàn)路由。在地理位置信息路由中，節(jié)點(diǎn)之間相互通信，通過(guò)有效的定位算法獲取自身的地理位置信息。同時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在通信范圍內(nèi)，獲取所有鄰居節(jié)點(diǎn)的地理位置信息。數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中，在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)內(nèi)，利用每個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的地理位置信息來(lái)選擇下一跳。由于只需鄰居節(jié)點(diǎn)的信息就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的傳輸，該路由機(jī)制具有很好的可擴(kuò)展性和很強(qiáng)的適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化性。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，只有部分節(jié)點(diǎn)參與路由的選擇和數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送，能有效減少網(wǎng)絡(luò)能源消耗，對(duì)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期有很大促進(jìn)作用。同時(shí)，通過(guò)利用傳感器節(jié)點(diǎn)的地理位置信息對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)其他無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。近年來(lái)，定位模式的研究取得了重大發(fā)展，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的未知節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)低成本的方式獲取到精確的地理位置信息。這表明，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，基于地理位置信息的路由很可能在所有路由方式中占據(jù)主體地位。
2地理位置路由算法的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的地理位置路由算法中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)和鄰居節(jié)點(diǎn)進(jìn)行hello包的通信，使每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以獲取到所有鄰居節(jié)點(diǎn)的地理位置信息，為選擇下一跳提供信息。當(dāng)前節(jié)點(diǎn)根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)的地理位置信息如何選擇下一跳路由，是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)基于地理位置路由算法的主要研究方向。常見(jiàn)的轉(zhuǎn)發(fā)策略有MFR(ForwardwithinRadius)、GRS(GreedyRoutingScheme)、RPF(RandomProgress)、NFP(NearForwardProgress)以及CompassRouting等。其中，GRS即貪婪路由算法，是指在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)內(nèi)，選擇距離目標(biāo)節(jié)點(diǎn)歐氏距離最近的節(jié)點(diǎn)作為下一跳。貪婪轉(zhuǎn)發(fā)由于其原理簡(jiǎn)單、計(jì)算復(fù)雜度低，并且產(chǎn)生的路由路徑接近理想的最優(yōu)路徑，成為在各種路由轉(zhuǎn)發(fā)策略中最有效、最常用的算法之一。
偽三維的地理位置無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法
1問(wèn)題的提出
在三維無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中，S為源節(jié)點(diǎn)，D為目的節(jié)點(diǎn)，在S的所有鄰居節(jié)點(diǎn)內(nèi)，節(jié)點(diǎn)C是距離節(jié)點(diǎn)D歐氏距離最近的節(jié)點(diǎn)。按照三維貪婪路由算法的轉(zhuǎn)發(fā)策略，S將選擇C作為數(shù)據(jù)發(fā)送的下一跳。這種基于歐氏距離的選路策略在三維空間內(nèi)節(jié)點(diǎn)均勻分布的情況下，能夠保證最終數(shù)據(jù)傳輸路徑圍繞源到目的節(jié)點(diǎn)連線上下浮動(dòng)，從而保證得到源到目的地的最短路徑。而實(shí)際應(yīng)用中，傳感器節(jié)點(diǎn)通常分布在高低不平的曲面上，我們稱(chēng)之為偽三維分布。取節(jié)點(diǎn)C到節(jié)點(diǎn)D的縱向剖面，如圖1所示，虛線圈表示節(jié)點(diǎn)信號(hào)傳輸范圍，節(jié)點(diǎn)C到節(jié)點(diǎn)D的歐氏距離CD由CA、AB和BD三部分組成，其中CA、BD為懸空，而AB穿越了地表。由于節(jié)點(diǎn)分布于地形表面，實(shí)際的傳輸路徑應(yīng)該如圖1中虛線所示，只能沿起伏曲面進(jìn)行傳播而無(wú)法沿著連線CD附近波動(dòng)，因此偽三維環(huán)境下，基于歐氏距離的選路參考標(biāo)準(zhǔn)并不適用。以上分析表明，雖然節(jié)點(diǎn)C到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)D的歐氏距離最短，但沿起伏地勢(shì)表面的路徑長(zhǎng)度可能大于其他鄰居節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的沿起伏地勢(shì)表面路徑長(zhǎng)度。為適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用的需求，需提出在起伏地形環(huán)境下的新的距離計(jì)算方法，以獲得更為優(yōu)化的端到端最短路徑長(zhǎng)度
2起伏地勢(shì)上的最短路徑算法
2.1電子地圖
電子地圖是通過(guò)衛(wèi)星遙感技術(shù)，對(duì)某一地區(qū)的地形信息以數(shù)字的形式存儲(chǔ)在介質(zhì)上，其精度能夠達(dá)到厘米級(jí)。它包含的信息非常多，如道路、河流、建筑物標(biāo)記、等高線等。在電子地圖上，位置信息通過(guò)一串x、y、z坐標(biāo)表示。假設(shè)點(diǎn)p是電子地圖上的一個(gè)點(diǎn)，在x、y坐標(biāo)已知的情況下，可以通過(guò)電子地圖得到點(diǎn)p的z坐標(biāo)。
2.2算法思想
針對(duì)3.1中描述的三維貪婪路由算法在起伏地勢(shì)上利用歐氏距離作為節(jié)點(diǎn)下一跳選擇的不合理現(xiàn)象，本文提出偽三維的地理位置無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法，該算法采用起伏地勢(shì)上的近似最短路徑來(lái)替換歐氏距離。算法中利用空間取點(diǎn)的方式，在電子地圖表面選取離散點(diǎn)，這些離散點(diǎn)能整體反映電子地圖表面的起伏趨勢(shì)。計(jì)算相鄰離散點(diǎn)之間的空間歐氏距離，將相鄰關(guān)系映射到二維平面上，運(yùn)用圖論中最短路徑計(jì)算方法，計(jì)算出電子地圖表面的離散點(diǎn)之間沿起伏地勢(shì)的近似最短路徑。因?yàn)檫@條路徑是在電子地圖上選取的離散點(diǎn)中產(chǎn)生，所以能很好的逼近沿電子地圖表面的最短路徑。當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)撒在電子地圖描繪的區(qū)域時(shí)，節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身的地理位置坐標(biāo)找到與自身最近的那個(gè)離散點(diǎn)，根據(jù)離散點(diǎn)之間的最短距離來(lái)逼近在實(shí)際起伏地勢(shì)上的最短路徑，利用獲取的最短路徑進(jìn)行下一跳的選擇。
2.3算法步驟
起伏地勢(shì)上最短路徑的計(jì)算步驟如下：①建立網(wǎng)格，從電子地圖上獲取離散點(diǎn)。截取需要建立傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的電子地圖，根據(jù)獲取的電子地圖，在電子地圖的垂直投影面上按照X方向和Y方向建立正方形網(wǎng)格。將這些網(wǎng)格交點(diǎn)沿垂直方向獲取與電子地圖的交點(diǎn)，每個(gè)交點(diǎn)的X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)在建立網(wǎng)格時(shí)按照電子地圖的長(zhǎng)和寬等間隔獲取。而Z坐標(biāo)則由網(wǎng)格交點(diǎn)的垂線和電子地圖相交時(shí)確定。如圖2所示，這些與電子地圖相交所得的離散點(diǎn)可以反映出電子地圖的基本形狀。
②確定電子地圖上交點(diǎn)之間的相鄰關(guān)系。電子地圖上的交點(diǎn)投影到XY面是一些按正方形網(wǎng)格分布的離散點(diǎn)，如圖3所示。在投影的平面圖上，每個(gè)點(diǎn)只與周?chē)?個(gè)點(diǎn)為相鄰點(diǎn)，而且規(guī)定每個(gè)點(diǎn)只計(jì)算與其相鄰點(diǎn)之間的距離，例如投影點(diǎn)a只與投影點(diǎn)b、c、d、e、f、g、h、k存在相鄰關(guān)系，那么在計(jì)算電子地圖上的空間點(diǎn)''''a與其相鄰點(diǎn)之間的距離時(shí)，只計(jì)算空間點(diǎn)a''''與空間點(diǎn)b''''、c''''、d''''、e''''、f''''、g''''、h''''、k''''之間的距離（空間歐氏距離）。
③將三維空間中的點(diǎn)映射到二維平面并根據(jù)各點(diǎn)的鄰接關(guān)系建立鄰接矩陣。在投影面上，每個(gè)相鄰?fù)队包c(diǎn)之間記錄對(duì)應(yīng)空間相鄰點(diǎn)之間的歐氏距離，把空間的各相鄰點(diǎn)之間的距離問(wèn)題轉(zhuǎn)化為二維圖上的點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離以及鄰接問(wèn)題。建立鄰接矩陣——矩陣的行數(shù)和列數(shù)都為空間中點(diǎn)的個(gè)數(shù)或者投影點(diǎn)個(gè)數(shù)，i和j為點(diǎn)的序號(hào)，矩陣元素ija表示投影點(diǎn)i到投影點(diǎn)j的距離，如果i與j相鄰，則ija表示鄰接距離；若不鄰接，則ija為-1。以節(jié)點(diǎn)a為例，除了與之相鄰的點(diǎn)b、c、d、e、f、g、h、k的鄰接距離為L(zhǎng)1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8外，與其他點(diǎn)之間的鄰接距離都為-1，如圖3所示。
④利用圖論方法尋找最短路徑。對(duì)于已建立的鄰接矩陣，運(yùn)用圖論中的Dijkstra最短路徑算法來(lái)計(jì)算投影面上任意兩點(diǎn)之間的最短路徑，計(jì)算結(jié)果就是在電子地圖上選取的對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)之間在起伏地勢(shì)上的近似最短路徑。因此，通過(guò)轉(zhuǎn)化到平面圖中計(jì)算兩點(diǎn)之間的最短路徑，從本質(zhì)上對(duì)空間中相應(yīng)的兩個(gè)點(diǎn)之間沿電子地圖表面的最短路徑進(jìn)行了逼近。
⑤將實(shí)際傳感器節(jié)點(diǎn)的地理位置映射到對(duì)應(yīng)離散點(diǎn)并獲取最短路徑。實(shí)際的傳感器節(jié)點(diǎn)已知自身的地理位置，可以依靠節(jié)點(diǎn)的X和Y坐標(biāo)來(lái)定位到最相近的離散點(diǎn)上。知道了目標(biāo)傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的離散點(diǎn)和當(dāng)前傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的離散點(diǎn)，最短路徑就可以用離散點(diǎn)之間的最短路徑來(lái)逼近。
3傳感器節(jié)點(diǎn)沿起伏地勢(shì)下一跳的選擇策略
以下將對(duì)三維貪婪路由算法的空間距離選擇和本文提出的偽三維的地理位置無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的沿起伏地勢(shì)最短路徑選擇分別進(jìn)行說(shuō)明。
3.1空間距離選擇下一跳
利用空間歐氏距離來(lái)選擇下一跳的流程：源節(jié)點(diǎn)S向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)D轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，首先獲取當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的所有鄰居節(jié)點(diǎn)的地理位置信息，然后判斷目標(biāo)節(jié)點(diǎn)是否在它的鄰居節(jié)點(diǎn)內(nèi)。如果目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在鄰居節(jié)點(diǎn)內(nèi)，直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；否則，根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)的地理位置信息，從鄰居節(jié)點(diǎn)中選取離目標(biāo)節(jié)點(diǎn)空間歐氏距離最近的那個(gè)節(jié)點(diǎn)作為下一跳，直到將數(shù)據(jù)分組傳到目的節(jié)點(diǎn)。
3.2起伏地勢(shì)上的最短路徑選擇下一跳
因?yàn)殡娮拥貓D上的采樣點(diǎn)是均勻、有規(guī)律分布的，所以當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)在電子地圖上均勻分布時(shí)，可以很好的定位到采樣點(diǎn)上。但當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)在起伏地勢(shì)隨機(jī)分部時(shí)，必須采取一定的定位策略使節(jié)點(diǎn)定位到最近的采樣點(diǎn)上，以此來(lái)逼近當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在起伏地勢(shì)上的最短路徑。本文在后面的仿真實(shí)驗(yàn)中采用四點(diǎn)最近定位的方法將節(jié)點(diǎn)定位到采樣點(diǎn)上。具體方法描述如下：根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)自身的地理位置坐標(biāo)，尋找到包含這個(gè)節(jié)點(diǎn)的由四個(gè)采樣點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)格。分別對(duì)這四個(gè)采樣點(diǎn)求到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)采樣點(diǎn)在起伏地勢(shì)上的最短路徑，取路徑最短的那個(gè)采樣點(diǎn)作為這個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)。當(dāng)有多個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)定位到同一采樣點(diǎn)時(shí)，采用空間歐氏距離的方式作為下一跳的選擇。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由過(guò)程中，利用沿起伏地勢(shì)最短路徑選擇下一跳的流程如圖4所示。源節(jié)點(diǎn)S向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)D轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，首先獲取所有鄰居節(jié)點(diǎn)的地理位置信息，然后判斷目標(biāo)節(jié)點(diǎn)是否在它的鄰居節(jié)點(diǎn)內(nèi)。如果目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在鄰居節(jié)點(diǎn)內(nèi)，直接將數(shù)據(jù)發(fā)送給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)；否則，對(duì)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)和其鄰居節(jié)點(diǎn)以及目標(biāo)節(jié)點(diǎn)采用四點(diǎn)最近定位映射到采樣點(diǎn)。尋找鄰居節(jié)點(diǎn)采樣點(diǎn)中距離目標(biāo)節(jié)點(diǎn)采樣點(diǎn)路徑最短的那個(gè)采樣點(diǎn)。當(dāng)有多個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)到該采樣點(diǎn)時(shí)，用空間歐氏距離的方式選擇下一跳，否則選取該采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的鄰居節(jié)點(diǎn)作為下一跳。重復(fù)以上步驟，直到將數(shù)據(jù)傳到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。
仿真實(shí)驗(yàn)
1仿真環(huán)境的構(gòu)建
本文選用MATLAB軟件進(jìn)行仿真環(huán)境的構(gòu)建。在1000m×1000m的范圍內(nèi)，以100m為間隔構(gòu)建高度不同的空間離散點(diǎn)，用這些點(diǎn)來(lái)模擬電子地圖的起伏趨勢(shì)；然后用MATLAB將這些離散空間點(diǎn)擬合成面，構(gòu)建出電子地圖。
2實(shí)驗(yàn)仿真數(shù)據(jù)的對(duì)比與分析
路由過(guò)程中數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)即路由跳數(shù)是衡量無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的重要指標(biāo)。在路由過(guò)程中所經(jīng)歷的節(jié)點(diǎn)數(shù)越少，越能減少網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。所以，本文以路由跳數(shù)為指標(biāo)，對(duì)比三維貪婪路由算法，來(lái)衡量偽三維的地理位置無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的優(yōu)劣性。本仿真實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的布采用理想均勻分布和隨機(jī)分布兩種分布方式。以下分別對(duì)在這兩種分布下，對(duì)三維貪婪路由算法和偽三維的基于地理位置的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法進(jìn)行分析比較。
2.1理想均勻分布傳感器節(jié)點(diǎn)
理想均勻分布的傳感器節(jié)點(diǎn)采用和電子地圖采樣點(diǎn)相同的x坐標(biāo)和y坐標(biāo)，在電子地圖上獲取z坐標(biāo)。采用該分布方式，可以在路由過(guò)程中避免節(jié)點(diǎn)定位到采樣點(diǎn)時(shí)帶來(lái)的誤差，從而可以直接分析和比較兩種路由算法的優(yōu)劣性。設(shè)定采樣間隔（網(wǎng)格大小）為10m，從節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)10200，分別對(duì)兩種路由算法進(jìn)行仿真。圖5是兩種路由算法下路由跳數(shù)的對(duì)比圖。其中，紅色曲線表示采用空間歐氏距離選擇策略的三維貪婪路由算法的路由跳數(shù)，藍(lán)色曲線表示采用起伏地勢(shì)最短路徑選擇策略的偽三維的地理位置無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的路由跳數(shù)。從圖中可以看出，路由跳數(shù)隨著節(jié)點(diǎn)傳輸半徑的增大而減少，在傳輸半徑相同的情況下，偽三維的地理位置無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的路由跳數(shù)明顯少于三維貪婪路由算法的路由跳數(shù)。通過(guò)仿真，在節(jié)點(diǎn)傳輸半徑為30m時(shí)，將節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)10200在電子地圖上的路由軌跡顯示出來(lái)，如圖6所示。紅色曲線為三維貪婪路由算法下的路徑軌跡。可以看到它沒(méi)有考慮地勢(shì)狀況。藍(lán)色曲線為偽三維的地理位置無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法下的路徑軌跡。可以明顯看到，它有意識(shí)的避開(kāi)了具有較大起伏的地勢(shì)，選擇了一條較為理想的路徑。
2.2隨機(jī)分布傳感器節(jié)點(diǎn)
沿電子地圖范圍內(nèi)的x方向和y方向，在每隔10m的正方形內(nèi)隨機(jī)的分布一個(gè)節(jié)點(diǎn)，從電子地圖上獲取節(jié)點(diǎn)的z坐標(biāo)。這種分布的傳感器節(jié)點(diǎn)既可以體現(xiàn)出在整個(gè)電子地圖上的均勻分布，又能體現(xiàn)出在一定區(qū)域內(nèi)的隨機(jī)分布。以下是在隨機(jī)分布的傳感器節(jié)點(diǎn)位置不變的情況下，對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中兩種路由算法的仿真。電子地圖上的采樣間隔越小，計(jì)算出來(lái)的最短路徑越和實(shí)際相接近。因此，采樣間隔是影響偽三維的地理位置無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法性能的重要因素。為更加全面的驗(yàn)證該算法性能的優(yōu)越性，分別選取不同的采樣間隔計(jì)算起伏地勢(shì)最短路徑，將使用該最短路徑進(jìn)行路由的偽三維的地理位置無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的仿真結(jié)果與三維貪婪路由算法的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
分別取采樣間隔為10m、15m、20m，計(jì)算各采樣間隔下節(jié)點(diǎn)3到節(jié)點(diǎn)8997用偽三維的地理位置無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法和三維貪婪路由算法在不同傳輸半徑下的路由跳數(shù)。圖7是在不同的采樣間隔下兩種路由算法在不同傳輸半徑下路由跳數(shù)的仿真結(jié)果對(duì)比。三維貪婪路由算法使用空間歐氏距離選擇下一跳，與采樣間隔無(wú)關(guān)，因此，在不同采樣間隔下，三維貪婪路由算法的路由跳數(shù)相同。
圖7中，三維貪婪路由算法下的路由跳數(shù)用紅色曲線表示。以下從兩方面對(duì)該圖進(jìn)行解釋?zhuān)?/p>
⑴當(dāng)節(jié)點(diǎn)傳輸半徑變化時(shí)，偽三維的地理位置無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法比三維貪婪路由算法的總體效果好得多。但當(dāng)節(jié)點(diǎn)傳輸半徑為34m時(shí)，圖中采樣間隔為20m的偽三維的地理位置無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的路由跳數(shù)略大于三維貪婪路由算法。假如計(jì)算得離目標(biāo)節(jié)點(diǎn)近似路徑最短的節(jié)點(diǎn)為A，近似路徑次短的節(jié)點(diǎn)為B，而節(jié)點(diǎn)B的實(shí)際最短路徑要比節(jié)點(diǎn)A的實(shí)際最短路徑短，只是采樣間隔20m較大，在四點(diǎn)最近定位時(shí)造成的誤差很大，節(jié)點(diǎn)A定位到的那個(gè)采樣點(diǎn)要比節(jié)點(diǎn)B定位的采樣點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的采樣點(diǎn)的近似最短路徑短。根據(jù)算法思想，將數(shù)據(jù)包發(fā)送給節(jié)點(diǎn)A而不是節(jié)點(diǎn)B，造成路徑選擇偏差而導(dǎo)致路由跳數(shù)的增加。
⑵采樣間隔變化，傳輸半徑固定。總體效果是采樣間隔為10m時(shí)好于采樣間隔為15m和20m時(shí)。因?yàn)椴蓸娱g隔越小，計(jì)算出的近似最短路徑和實(shí)際最短路徑越接近。但有部分間隔10m的跳數(shù)略大于間隔為15m時(shí)的跳數(shù)。原因是隨著傳輸半徑的增大，鄰居節(jié)點(diǎn)增多，可選擇的下一跳增多。對(duì)于同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，由于采樣為15m的四點(diǎn)最近定位范圍比采樣為10m的范圍大，所以節(jié)點(diǎn)在定位到采樣點(diǎn)時(shí)，可能會(huì)獲取到比10m更為優(yōu)越的近似最短路徑，使采樣間隔為10m的路由跳數(shù)略大于采樣間隔為15m的路由跳數(shù)。通過(guò)以上仿真實(shí)驗(yàn)可得出結(jié)論，對(duì)建立在起伏地勢(shì)上的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，在基于地理位置信息算法的基礎(chǔ)上，用起伏地勢(shì)上的最短路徑代替空間距離，能有效減少路由跳數(shù)，從而減少能量消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。即本文體提出的偽三維的地理位置無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法比三維貪婪路由算法有較大優(yōu)越性。
結(jié)束語(yǔ)
本軟件可作為交通道路電子導(dǎo)航使用，提供高效全面的最短路徑規(guī)劃算法，為智能交通、地理信息系統(tǒng)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教師、研究人員和高校學(xué)生提供可視化路徑規(guī)劃算法教學(xué)軟件。作為一個(gè)全面的電子導(dǎo)航與路徑規(guī)劃路徑算法軟件，本軟件可以實(shí)現(xiàn)任意起始點(diǎn)和目的地之間的最短路徑計(jì)算，可以在指定的節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)尋找一條較優(yōu)路徑，實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃目的。該軟件操作簡(jiǎn)單、方便，用戶很容易就可以掌握該軟件的使用，實(shí)現(xiàn)旅游信息的快速查詢，給用戶帶來(lái)了方便快捷的信息服務(wù)。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與使用說(shuō)明
2．1電子地圖路徑規(guī)劃軟件的設(shè)計(jì)方案［1～2］
圖1基于MapX的電子地圖路徑規(guī)劃軟件設(shè)計(jì)方案
2．2電子地圖路徑規(guī)劃軟件使用說(shuō)明
點(diǎn)擊“地圖操作”下拉菜單，彈出“放大”、“縮小”、“平移”、“測(cè)距”、“圖層管理”幾個(gè)選項(xiàng)。其中各選項(xiàng)功能如下：
1）放大：在地圖上任一位置點(diǎn)擊時(shí)，地圖將以該點(diǎn)為中心放大一倍比例尺顯示。
2）縮小：在地圖上任一位置點(diǎn)擊時(shí)，地圖將以該點(diǎn)為中心縮小一倍比例尺顯示。
3）平移：將光標(biāo)移至某一位置并在屏幕上拖動(dòng)，地圖將向拖動(dòng)方向移動(dòng)。
4）測(cè)距：用于計(jì)算用戶在電子地圖上輸入一條折線的長(zhǎng)度。
5）圖層管理：是對(duì)圖層進(jìn)行添加、刪除、移動(dòng)和圖層屬性的控制等。
點(diǎn)擊“路徑尋優(yōu)”下拉菜單，單擊Dijkstra算法可以求出兩點(diǎn)之間最短路徑，并以紅色軌跡顯示。單擊“蟻群算法”，可以求出一條有結(jié)點(diǎn)約束的最優(yōu)路徑，以紅色軌跡顯示。
3電子地圖路徑規(guī)劃軟件的實(shí)現(xiàn)［3～4］
本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本的電子地圖操作功能，軟件設(shè)計(jì)基于MapInfo的組件開(kāi)發(fā)工具M(jìn)apX平臺(tái)，使用MapX開(kāi)發(fā)地理信息系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單快捷等優(yōu)點(diǎn)，它和面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的結(jié)合，使其既能充分發(fā)揮管理地圖數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，又能使開(kāi)發(fā)者快速生成友好的用戶界面。在VisualStudio環(huán)境下，把MapX．h和MapX．cpp導(dǎo)入工程，用C＋＋語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)界面設(shè)計(jì)及相應(yīng)算法功能，數(shù)據(jù)庫(kù)采用Access2003。
3．1地圖操作功能實(shí)現(xiàn)
首先在單文檔下加載并顯示西安市地圖，在地圖操作中實(shí)現(xiàn)放大、縮小、漫游、測(cè)距、圖層控制等功能，其實(shí)現(xiàn)函數(shù)分別如下：m＿ctrlMapX．SetFocus（）；m＿ctrlMapX．SetCurrentTool（miZoomInTool）；m＿ctrlMapX．SetCurrentTool（miPanTool）；m＿ctrlMapX．SetCurrentTool（miZoomOutTool）；m＿ctrlMapX．ZoomTo（2，centerX，centerY）；
3．2Dijkstra算法求解最短路徑
3．2．1Dijkstra算法［5～6］
運(yùn)用Dijkstra算法求解最短路徑，就是擴(kuò)展頂點(diǎn)集S中的每一個(gè)頂點(diǎn)v，頂點(diǎn)s和v之間的最短路徑已經(jīng)求解出來(lái)。頂點(diǎn)集S初始值為｛s｝，在求解s和v之間最短路徑的過(guò)程中，S始終一直擴(kuò)展，Dijkstra最短路徑算法可以尋找距離起始點(diǎn)s最短路徑的頂點(diǎn)v（v∈V－S），同理，沿著頂點(diǎn)v的邊繼續(xù)搜索是否存在一條最短路徑到達(dá)另一個(gè)頂點(diǎn)v2。當(dāng)v2結(jié)點(diǎn)搜索結(jié)束后，算法通過(guò)＜s，v2，v3＞這條路徑計(jì)算求出s～v2的最短距離。當(dāng)s擴(kuò)展到v點(diǎn)時(shí)，算法終止結(jié)束。
用Dijkstra算法及蟻群算法求解最短路徑后，要用MapX實(shí)現(xiàn)路徑軌跡顯示功能及節(jié)點(diǎn)高亮功能。其中Dijk－stra算法主要代碼如下：voidCMapShowView：：OnDijkstra（）｛DijDialogm＿dijParameter；m＿dijParameter．DoModal（）；｝軌跡顯示主要代碼如下：COleVariantvtPoints；vtPoints．vt＝VT＿DISPATCH；vtPoints．pdispVal＝Pnts．m＿lpDispatch；vtPoints．pdispVal－＞AddRef（）；Feature＝FeaFac．CreateLine（vtPoints）；Style＝Feature．GetStyle（）；Style．SetLineColor（miColorBlue）；Style．SetLineWidth（5）；Style．SetLineStyle（65）；Feature．SetStyle（Style．m＿lpDispatch）；feat＝Layer．AddFeature（Feature）；feat．Update（）；
3．2．2Dijkstra功能實(shí)現(xiàn)
在對(duì)話框中選擇起點(diǎn)和終點(diǎn)，如圖2所示。圖2Dijkstra參數(shù)設(shè)置地圖中選擇的起點(diǎn)是“三橋車(chē)站”，終點(diǎn)是“田家灣”，路徑顯示結(jié)果圖3中黑色路徑軌跡所示。圖3Dijkstra路徑軌跡
3．3蟻群算法求解路徑規(guī)劃
3．3．1基本蟻群算法求解TSP［7～8］
假設(shè)存在m個(gè)螞蟻，n個(gè)城市節(jié)點(diǎn)（mn），把這m個(gè)螞蟻撒在n個(gè)城市節(jié)點(diǎn)上，使這些螞蟻按式（1）向前搜索路徑，并在路徑上撒上定量的信息激素，直到回到起始點(diǎn)，所有的螞蟻都完成一次循環(huán)后本次迭代結(jié)束。pkij（t）＝ταij（t）ηβij（t）∑μTabukταiμ（t）ηβiμ（t），jTabuk0，烅烄烆otherwise（1）其中pkij（t）是在t時(shí)刻螞蟻k～i城市轉(zhuǎn)移到j(luò)城市的轉(zhuǎn)移概率，Tabuk為螞蟻k的禁忌表，τij（t）為在t時(shí)刻兩城市ij之間邊上的信息素量，ηij（t）為t時(shí)刻由城市i轉(zhuǎn)移到城市j的期望值，TSP問(wèn)題一般取ηij（t）＝1／dij（dij是ij兩城市之間距離），啟發(fā)因子α是邊上積累的信息素的重要程度，啟發(fā)因子β是螞蟻選擇此條路徑的重要程度。每只螞蟻周游一次后，根據(jù)式（2）進(jìn)行局部更新。τij（t＋n）＝τij（t）＋τ0?ρ（2）式（2）中τ0＝C（C為常數(shù)），ρ是信息素激量保留系數(shù)。一次循環(huán)結(jié)束后，進(jìn)行一次全局更新，把本次迭代后的最優(yōu)路徑上信息素值按式（3）進(jìn)行更新，經(jīng)過(guò)數(shù)次迭代后，最終形成一條較優(yōu)路徑。τij（t＋n）＝ρ?τij（t）＋Δτij（t，t＋n）Δτij（t，t＋n）＝∑mk＝1τkij（t，t＋n）（3）式（3）中ρ是信息素保留系數(shù)，Δτkij（t，t＋n）是第k只螞蟻在時(shí)刻（t，t＋n）撒在路徑ij上的信息素激量，值按式（4）計(jì)算：Δτkij（t，t＋n）＝QLk，螞蟻k經(jīng)過(guò)ij0，烅烄烆otherwise（4）式（4）中Q為定義好的信息素定值，Lk為第k只螞蟻周游的路徑長(zhǎng)度。
3．3．2蟻群算法求解路徑尋優(yōu)流程［9］
1）在西安市地圖中隨機(jī)抽取n個(gè)節(jié)點(diǎn)，預(yù)定義邊上的最大信息素值τmax，設(shè)Q0初始值為0．1，生成隨機(jī)數(shù)Q∈（0，1），把m個(gè)螞蟻放在n個(gè)節(jié)點(diǎn)上（mn）。若QQ0，算法保證優(yōu)先訪問(wèn)必經(jīng)節(jié)點(diǎn)，即如果從當(dāng)前必經(jīng)節(jié)點(diǎn)i到下一個(gè)必經(jīng)節(jié)點(diǎn)j道路聯(lián)通且轉(zhuǎn)移概率相比其它節(jié)點(diǎn)高，螞蟻按式（1）選擇下一節(jié)點(diǎn)j；如果從當(dāng)前必經(jīng)節(jié)點(diǎn)i沒(méi)有一條道路聯(lián)通下一個(gè)必經(jīng)節(jié)點(diǎn)j，則選擇轉(zhuǎn)移概率相比其它節(jié)點(diǎn)最高的。若Q＜Q0，每只螞蟻按式（5）選擇下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。s＝argmaxs∈Allowedk｛ταis（t）ηβis（t）｝（5）2）本次迭代結(jié)束后算法求出最優(yōu)路徑，置各邊上的信息素范圍為［τmin，τmax］［12］，按式（2）進(jìn)行局部更新。3）算法迭代若干次后，判斷最優(yōu)路徑在某一個(gè)時(shí)間段是否有所變化，若有改變，繼續(xù)迭代執(zhí)行，按式（3）全局更新；否則迭代結(jié)束，保存最優(yōu)解。蟻群算法算法代碼如下：voidCMapShowView：：OnAnt（）｛AntParaDialogantPDlg；antPDlg．DoModal（）；AntParaDialog＊pDlg＝newAntParaDialog（）；pDlg－＞Create（IDD＿DIALOG2）；｝顯示代碼和Dijkstra算法模塊中一樣。
3．3．3蟻群算法路徑規(guī)劃功能實(shí)現(xiàn)
蟻群算法參數(shù)設(shè)置如圖4所示。圖中必經(jīng)城市為16個(gè)，路徑顯示結(jié)果為圖5中黑色路徑軌跡所示。
（1）Div+CSS布局設(shè)計(jì)Div（division）是HTML中的一個(gè)元素，是標(biāo)簽，用來(lái)為HTML文檔內(nèi)大塊（block-level）的內(nèi)容提供結(jié)構(gòu)和背景的元素。Div的起始標(biāo)簽和借宿標(biāo)簽之間的所有內(nèi)容都是用來(lái)構(gòu)成這個(gè)塊的，其中所包含的元素的特性由Div標(biāo)簽的屬性來(lái)控制，或者通過(guò)使用樣式表格式化這個(gè)塊來(lái)進(jìn)行控制。CSS（CascadingStyleSheets）是一種用來(lái)表現(xiàn)HTML或XML等文件樣式的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。Div+CSS是網(wǎng)站標(biāo)準(zhǔn)中的術(shù)語(yǔ)之一，通常為了說(shuō)明HTML網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)中的表格（table）定位方式的區(qū)別，因?yàn)閄HTML網(wǎng)站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，不再使用表格定位技術(shù)，而是采用Div+CSS的方式實(shí)現(xiàn)各種定位。（2）JS修改Div樣式①局部改變樣式局部修改樣式分為改變直接樣式、改變className和改變cssText三種。②全局改變樣式通常情況下，我們可以通過(guò)改變外鏈樣式的href的值實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)樣式的實(shí)時(shí)切換，也就是“改變模板風(fēng)格”。（3）JS實(shí)現(xiàn)DOM事件響應(yīng)DOM，即文檔事件模型，是W3C（萬(wàn)維網(wǎng)聯(lián)盟）的標(biāo)準(zhǔn)。DOM定義了訪問(wèn)HTML和XML文檔的標(biāo)準(zhǔn)。W3CDOM標(biāo)準(zhǔn)被分為三個(gè)不同的部分。①核心DOM——針對(duì)任何結(jié)構(gòu)化文檔的標(biāo)準(zhǔn)模型。②XMLDOM——針對(duì)XML文檔的標(biāo)準(zhǔn)模型。③HTMLDOM——針對(duì)HTML文檔的標(biāo)準(zhǔn)模型。DOM節(jié)點(diǎn)樹(shù)如圖1所示。JS響應(yīng)DOM事件是利用對(duì)元素對(duì)象的事件屬性（onmousedown，onmousemove等）的響應(yīng)來(lái)調(diào)用JS文件的函數(shù)。
2離線電子地圖功能的實(shí)現(xiàn)
2.1JS腳本的設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)中JS腳本的總體設(shè)計(jì)思路是通過(guò)給定顯示區(qū)域左下角圖片的路徑，按照一定順序計(jì)算得出顯示區(qū)域內(nèi)共4×3個(gè)圖片的路徑，寫(xiě)入HTML客戶端，每次拖動(dòng)后先計(jì)算左下角圖片路徑，然后根據(jù)其路徑動(dòng)態(tài)刷新顯示區(qū)域。放大時(shí)則通過(guò)更換圖層來(lái)動(dòng)態(tài)刷新顯示區(qū)域。總體設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。
2.2計(jì)算路徑函數(shù)的實(shí)現(xiàn)在整個(gè)腳本的開(kāi)始，我們調(diào)用計(jì)算路徑函數(shù)（count（s）），通過(guò)左下角圖片的路徑按照xoy坐標(biāo)系的順序，算出整個(gè)顯示區(qū)域（4×3）內(nèi)所有圖片的路徑，并將其保存在數(shù)組e中。同時(shí)，以數(shù)組e為實(shí)參調(diào)用顯示函數(shù)（display（e））。具體實(shí)現(xiàn)方法如下。（1）使用if語(yǔ)句判斷圖片的Z坐標(biāo)，確定其所在的圖層。（2）使用if語(yǔ)句判斷圖片X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)，如果其坐標(biāo)超過(guò)所能顯示的最大值或最小值時(shí)，修改其坐標(biāo)值，使其符合要求。（3）使用for語(yǔ)句，建立一個(gè)雙重循環(huán)，按照先Y坐標(biāo)自增再X坐標(biāo)自增的順序，將顯示區(qū)域內(nèi)4×3個(gè)圖片的路徑存入字符串ss。（4）使用ss.split()方法，從空格處將字符串ss分割開(kāi)，存入數(shù)組e中。（5）調(diào)用display（e）函數(shù)，將數(shù)組e作為參數(shù)傳入display（e）中。具體流程圖如圖3所示。
2.3顯示函數(shù)的實(shí)現(xiàn)顯示函數(shù)（display（e））通過(guò)遍歷路徑計(jì)算函數(shù)出來(lái)的數(shù)組e，將其每一個(gè)元素傳入排版函數(shù)（placing（e[i],i）），并將從排版函數(shù)返回的經(jīng)過(guò)Div+CSS設(shè)計(jì)的HTML語(yǔ)言通過(guò)document.id.innerHTML屬性寫(xiě)入HTML客戶端，從而實(shí)現(xiàn)排版顯示。具體實(shí)現(xiàn)方法如下。（1）使用foreach方法遍歷數(shù)組e，將數(shù)組的元素作為參量調(diào)用函數(shù)placing（e[i],i）。（2）使用地圖容器（map_content）的innerHTML屬性，將經(jīng)過(guò)運(yùn)算的HTML語(yǔ)句輸出到Web客戶端，實(shí)現(xiàn)圖片的顯示。具體流程圖如圖4所示。
2.4排版函數(shù)的實(shí)現(xiàn)排版函數(shù)（palycing（e[i],i））通過(guò)if-else結(jié)構(gòu)根據(jù)形參i的大小分別返回不同的字符串。字符串的內(nèi)容為經(jīng)過(guò)內(nèi)部樣式表設(shè)計(jì)的Div模塊，以及嵌于Div中的圖片。具體實(shí)現(xiàn)方法如下。（1）使用if語(yǔ)句判斷形參i的大小。（2）使用內(nèi)部樣式表設(shè)計(jì)Div，并根據(jù)形參i的大小將圖片標(biāo)簽嵌入Div中。（3）使用return語(yǔ)句返回保存有Div標(biāo)簽和img標(biāo)簽的HTML語(yǔ)句。具體流程圖如圖5所示。
2.5拖動(dòng)響應(yīng)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)響應(yīng)函數(shù)通過(guò)對(duì)Div對(duì)象的event.onmousedown、onmousemove和onmousueup等事件的響應(yīng)，調(diào)用函數(shù)。通過(guò)計(jì)算地圖容器和圖片顯示區(qū)域之間的相對(duì)位置，從而設(shè)置圖片顯示區(qū)域的offsetLeft和offsetTop屬性，實(shí)現(xiàn)地圖的拖動(dòng)。然后，計(jì)算拖動(dòng)的絕對(duì)距離，得出拖動(dòng)后左下角圖片文件的xyz坐標(biāo)，作為全局變量s的新值保存。具體實(shí)現(xiàn)方法如下。（1）計(jì)算拖動(dòng)前圖片顯示區(qū)域相對(duì)于地圖容器的距離，存入deltaX和deltaY中。（2）將函數(shù)movehandler和up-handler分別附加到當(dāng)前文檔對(duì)象模型（DOM）對(duì)象上的事件onmousemove和onmouseup上。（3）利用設(shè)置event.cancelBu-bble屬性取消事件的起泡響應(yīng)，防止拖動(dòng)函數(shù)導(dǎo)致地圖容器的移動(dòng)。（4）設(shè)置event.returnValue為false，取消事件的返回值。（5）當(dāng)響應(yīng)onmousemove事件時(shí)，調(diào)用函數(shù)movehandler，計(jì)算移動(dòng)的絕對(duì)距離以及拖動(dòng)完成后地圖容器和圖片顯示區(qū)域的相對(duì)距離。（6）通過(guò)修改圖片顯示區(qū)域Div的offsetLeft和offsetTop屬性完成拖動(dòng)。（7）當(dāng)響應(yīng)事件onmouseup時(shí)，調(diào)用函數(shù)uphandler。取消事件onmousemove和onmouseup與函數(shù)movehandler與uphandler的綁定，并取消起泡響應(yīng)。（8）調(diào)用函數(shù)thenext，計(jì)算拖動(dòng)前被選中的圖片所在的Div相對(duì)于整個(gè)地圖容器的距離。并且計(jì)算拖動(dòng)后左下角圖片的具體坐標(biāo)，然后調(diào)用路徑計(jì)算函數(shù)count（s）。具體流程圖如圖6所示。
2.6放大函數(shù)的實(shí)現(xiàn)放大函數(shù)（bigger（））通過(guò)響應(yīng)事件ondbclick，按照16~19的順序，依次循環(huán)改變圖層和相應(yīng)的圖片，將相應(yīng)圖層左下角圖片作為參量傳入路徑計(jì)算函數(shù)。具體實(shí)現(xiàn)方法如下。（1）判斷當(dāng)前圖層的z坐標(biāo)。（2）按照16~19的順序依次循環(huán)修改下一個(gè)圖層的z坐標(biāo)，并作為參數(shù)傳入路徑計(jì)算函數(shù)。具體流程圖如圖7所示。
3離線電子地圖的調(diào)試結(jié)果
3.1拖動(dòng)響應(yīng)函數(shù)的調(diào)試結(jié)果拖動(dòng)響應(yīng)函數(shù)調(diào)試的結(jié)果如圖8所示。由圖8可知，拖動(dòng)響應(yīng)函數(shù)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，但在動(dòng)態(tài)刷新方面存在延遲比較明顯，可采用AJAX技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。
3.2放大函數(shù)的調(diào)試結(jié)果放大函數(shù)的調(diào)試結(jié)果如圖9所示。由圖9可知，放大函數(shù)的效果很好地滿足了連線電子地圖設(shè)計(jì)的需要。
關(guān)鍵詞：電子制圖；地圖學(xué)；電子地圖
Abstract: The electronic cartography and Computer Science in the context of the information revolution, in close connection with the product. It is the use of advanced information technology to greatly expand the ways and means of cartography, to promote cartography another innovation. Cartography direction break-through in the two-dimensional static constraints to the development of multi-dimensional, interactive, dynamic and virtual direction. This paper discusses the current Electronic Cartography development, the advantages of electronic cartography, electronic maps and cartographic generalization and electronic cartography use and inadequate.Keywords: electronic mapping; cartography; electronic map
中圖分類(lèi)號(hào)：S771.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編碼：
1.電子地圖制圖的發(fā)展?fàn)顩r
1.1電子地圖概括
電子地圖是以地圖數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，以數(shù)字形式存貯于計(jì)算機(jī)外存貯器上，并能在電子屏幕上實(shí)時(shí)顯示的可視地圖，又稱(chēng)“屏幕地圖”或“瞬時(shí)地圖”。根據(jù)電子地圖存貯介質(zhì)的不同又可分為“磁盤(pán)地圖”或“光盤(pán)地圖”等。
電子地圖的主要優(yōu)點(diǎn)在于：
(1)電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)可包括圖形、圖像、文檔、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等多種形式，也可與視頻、音頻信號(hào)相連，數(shù)據(jù)類(lèi)型與數(shù)據(jù)量的可擴(kuò)展性比較強(qiáng)；
(2)電子地圖的檢索十分方便，多種數(shù)據(jù)類(lèi)型、多個(gè)窗口可以在同一屏幕上分層、實(shí)時(shí)地進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，具有廣泛的可操縱性，用戶界面十分友好；
(3)信息的存貯、更新以及通訊方式較為簡(jiǎn)便，便于攜帶與交流；
(4)可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，便于定性與定量分析，具有較強(qiáng)的靈活性，為地圖及其相關(guān)信息深層次的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；
(5)可縮短大型系列地圖集的生產(chǎn)周期和更新周期，降低生產(chǎn)成本。
1.2電子地圖制圖的優(yōu)點(diǎn)
電子地圖制圖與傳統(tǒng)地圖制圖相比，有著不可比擬的優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在：
1、電子地圖可以方便地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)讀取、分析、管理和輸入地形信息的各個(gè)領(lǐng)域（如GIS）中的信息獲取和輸出。
2、電子地圖易于校正、編輯、更新和復(fù)制，并可方便地根據(jù)用戶要求進(jìn)行改編，計(jì)算機(jī)可僅取出和制作用戶所需要的內(nèi)容和比例尺，增強(qiáng)了地圖的適應(yīng)性、實(shí)用性和用戶的廣泛性。
3、電子地圖存貯方便，并保證了貯存的不變形性，提高了地圖的使用精度。
4、電子地圖的容量大，它只受計(jì)算機(jī)存貯器的限制，因此可以包含比一般模擬地圖多得多的地理信息。
5、增加了地圖的品種，拓寬了服務(wù)的范圍，比如用電子計(jì)算機(jī)處理地圖信息，可制作用常規(guī)方法難以實(shí)現(xiàn)的三維立體圖、視覺(jué)立體圖、地面切割密度圖、坡度圖、坡向圖等。
6、傳統(tǒng)地圖制圖主要是以手工完成，手工制圖的質(zhì)量高低，很大程度上取決于作業(yè)者的技術(shù)水平，不同的作業(yè)者對(duì)同一圖幅內(nèi)地理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)存在著差異，因此不同作業(yè)者編制的同一地區(qū)的地圖在內(nèi)容上就有可能不完全一致，這種不一致有時(shí)就會(huì)給地圖使用者帶來(lái)困難。用繪圖機(jī)繪圖不僅減輕了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且也減少了制圖過(guò)程中人的主觀隨意性所引起的偏差，這樣就為地圖制圖的進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范化奠定了基礎(chǔ)。
7、加快了成圖速度，縮短了成圖周期，改進(jìn)了制圖和制印的工藝。
8、便于遠(yuǎn)程傳輸。電子地圖信息，能作遠(yuǎn)距離的傳輸和處理。某些類(lèi)型的制圖，如航空?qǐng)D，需及時(shí)向用圖者反映圖上各種變化，通過(guò)遠(yuǎn)程傳輸能夠有效地達(dá)到這一目的。
當(dāng)今電子地圖制圖的發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）多種數(shù)據(jù)采集手段一體化
（2）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化
（3）向集成化的地理信息系統(tǒng)發(fā)展
2.電子地圖制圖
2.1電子地圖制圖概括
電子地圖制圖強(qiáng)調(diào)空間地理信息的傳輸和表達(dá),電子地圖制圖須在現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上加強(qiáng)空間(地圖) 分析功能,即在保持地圖表達(dá)的模擬性、藝術(shù)性的基礎(chǔ)上向GIS 發(fā)展轉(zhuǎn)化,才能夠一方面提高可視化表達(dá)質(zhì)量,另一方面深化數(shù)字地圖制圖的應(yīng)用層次,拓展其應(yīng)用范圍
地圖學(xué)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究與實(shí)踐,總結(jié)了一整套地圖設(shè)計(jì)、編制、整飾、綜合的地圖制圖技術(shù)體系,并由此歸納出地圖信息學(xué)、地圖模式論、地圖符號(hào)學(xué)、地圖感受論等理論知識(shí),可以從用圖者對(duì)地圖內(nèi)容在心理及生理層面上的感受、審美觀、視覺(jué)效果等方面入手,最大程度地利用容量有限的地圖載體,概括和抽象空間地理特征,表達(dá)海量的地圖目標(biāo)實(shí)體及其復(fù)雜的空間關(guān)系。
而電子地圖制圖是地圖學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖形圖像處理技術(shù)融合發(fā)展的產(chǎn)物,在保持地圖原有特色的基礎(chǔ)上,提高了地圖的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的效率和成果質(zhì)量,增加了地圖的表現(xiàn)手段,拓展了地圖的應(yīng)用范圍。但電子地圖制圖在重視地圖制圖理論、技術(shù)、方法的同時(shí),存在著忽視地圖分析應(yīng)用的現(xiàn)象,而要拓展電子地圖制圖的應(yīng)用,就要在保持其現(xiàn)有特色的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)空間地理分析功能,向GIS 發(fā)展和轉(zhuǎn)化。
2.2電子地圖與制圖綜合
在傳統(tǒng)地圖制圖過(guò)程中,制圖綜合的目的是在于將無(wú)限的信息反映在有限的區(qū)域內(nèi),實(shí)質(zhì)是受制于信息存儲(chǔ)介質(zhì)的容量和人的視覺(jué)分辨率。計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展使得存儲(chǔ)器的容量成倍地增加,同時(shí)圖形數(shù)據(jù)的縮放、漫游功能也改變了人的視圖要求。因此,在重新審視制圖綜合標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量時(shí),應(yīng)該從現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的角度考慮,將傳統(tǒng)的制圖綜合的一些方法、規(guī)則與新技術(shù)相結(jié)合,與GIS對(duì)空間地理目標(biāo)的數(shù)據(jù)要求相匹配。問(wèn)題的關(guān)鍵在于如何協(xié)調(diào)區(qū)域地理特征和空間地理目標(biāo)細(xì)節(jié)之間的關(guān)系,在有效保持區(qū)域地理特征的基礎(chǔ)上,盡可能減少地圖綜合對(duì)地圖目標(biāo)實(shí)體的變化,比如采用變焦數(shù)據(jù)庫(kù)或建立各要素空間結(jié)構(gòu)關(guān)系的方式。分析這兩種方法的實(shí)質(zhì),不難發(fā)現(xiàn)它是通過(guò)不改變地圖數(shù)據(jù)庫(kù),僅僅在視覺(jué)上實(shí)現(xiàn)地圖制圖綜合效果的方法,以解決地圖表達(dá)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)與空間地理分析的地理實(shí)體之間的矛盾問(wèn)題
2.3電子地圖制圖的不足
顯然,地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中存在的地圖目標(biāo)的不完整和地圖制圖綜合導(dǎo)致的空間地理信息的變化也導(dǎo)致了空間結(jié)構(gòu)關(guān)系的不完整。由于GIS 在空間分析中需要建立完整的空間結(jié)構(gòu)關(guān)系,既包括道路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、河系樹(shù)結(jié)構(gòu)等較簡(jiǎn)單的空間結(jié)構(gòu)關(guān)系(這些關(guān)系通過(guò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就可以進(jìn)行準(zhǔn)確的描述) ,也包括居民地、地貌等更加復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)形態(tài)。作為主要研究地圖表達(dá)的電子地圖制圖在地圖數(shù)據(jù)庫(kù)支持下雖然有一部分空間分析功能,可以建立一定的空間結(jié)構(gòu)關(guān)系,但還是無(wú)法滿足GIS 的更為廣闊的區(qū)域和專(zhuān)題應(yīng)用的需要。
解決的前提是建立地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中全面的、完整的地圖目標(biāo)實(shí)體,同時(shí)保持地圖目標(biāo)實(shí)體在空間形態(tài)上的地理性質(zhì)。并在此基礎(chǔ)上,從分析地理應(yīng)用出發(fā),建立地圖各要素之間的關(guān)系
3.電子地圖制圖的運(yùn)用
目前國(guó)內(nèi)外的電子地圖應(yīng)用主要集中于地圖信息數(shù)據(jù)的網(wǎng)上，以及簡(jiǎn)單的空間和屬性的雙向查詢，這還僅僅局限于二維表達(dá)地理客體和現(xiàn)象。隨著地圖功能多極化的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)地圖同樣具有功能多極化的特點(diǎn)，也就是將其擴(kuò)展到三維顯示，能瀏覽和操作大型海量數(shù)據(jù)，功能擴(kuò)展到空間分析、知識(shí)挖掘、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和綜合評(píng)價(jià)等方面。
結(jié)論：
電子地圖制圖是現(xiàn)代地圖學(xué)研究的前沿之一，它的研究對(duì)地理信息的表達(dá)、處理、傳輸和利用都具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。特別是在信息技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域都不斷的引入其它學(xué)科中有益的方法和手段以促進(jìn)自身的進(jìn)一步發(fā)展，電子地圖制圖也應(yīng)該不斷的汲取其它學(xué)科中有益的方法以彌補(bǔ)自身不足，使之更加完善，功能更加齊全。
文獻(xiàn)綜述
[1]劉岳.我國(guó)電子地圖研制的實(shí)踐及發(fā)展方向[J].地球信息科學(xué)，2005
[2]高俊.地理空間數(shù)據(jù)的可視化.測(cè)繪工程，2000
關(guān)鍵詞：電子地圖；光盤(pán)；出版狀況；綜述
1 相關(guān)概念界定：電子地圖、光盤(pán)電子地圖
1.1 電子地圖
關(guān)于電子地圖的名稱(chēng)，曾有不同的提法，如“電腦地圖”、“聯(lián)機(jī)地圖”、“屏幕地圖”和“瞬時(shí)地圖”，有時(shí)又把電子地圖和數(shù)字地圖等同起來(lái)，或認(rèn)為電子地圖是數(shù)字地圖和視盤(pán)地圖的集合等。
綜合電子地圖作為電子出版物的個(gè)性和共性，可以如此定義：電子地圖是一種以數(shù)字地圖為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為處理平臺(tái)、在屏幕上實(shí)時(shí)顯示的地圖形式。電子地圖并不是數(shù)字地圖，數(shù)字地圖是電子地圖的編繪原材料、是數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，而電子地圖是數(shù)字地圖的表達(dá)結(jié)果。
1.2 光盤(pán)電子地圖
電子地圖可以按照不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)，而筆者將要考查的光盤(pán)電子地圖則是以輸出和使用方式進(jìn)行劃分的產(chǎn)物。按照此分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，電子地圖可分為單機(jī)電子地圖 、光盤(pán)電子地圖、觸摸屏電子地圖 、PDA電子地圖 和網(wǎng)絡(luò)電子地圖。
光盤(pán)電子地圖主要存儲(chǔ)在CD-ROM或DVD-ROM中，在計(jì)算機(jī)中通過(guò)相應(yīng)的光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器讀取調(diào)用。就目前而言，國(guó)家普通電子地圖(集)、省(市)交通電子地圖(集)、旅游觀光電子地圖、城市交通電子地圖等，一般都采用光盤(pán)電子地圖對(duì)外；而且光盤(pán)電子出版物實(shí)際上是從傳統(tǒng)出版到網(wǎng)絡(luò)出版的過(guò)渡階段，即從內(nèi)容形式上是數(shù)字的，但在物流上仍然運(yùn)用傳統(tǒng)模式，也便于統(tǒng)計(jì)分析。這兩點(diǎn)也恰是筆者選擇光盤(pán)電子出版物作為研究對(duì)象的原因。
筆者發(fā)現(xiàn)《中國(guó)國(guó)土資源年鑒》雖有涉及電子地圖品種、數(shù)量及總定價(jià)的指標(biāo)，但數(shù)據(jù)明顯缺失，而且據(jù)筆者事后的調(diào)查，其權(quán)威性也值得質(zhì)疑。筆者遂從國(guó)家圖書(shū)館電子信息中心以及其他公共圖書(shū)館、各出版社網(wǎng)站進(jìn)行電子地圖的檢索。
2 市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)態(tài)勢(shì)
2.1 出版單位層面
地圖出版行業(yè)是國(guó)家特許的行業(yè)，公開(kāi)地圖應(yīng)當(dāng)由國(guó)務(wù)院新聞出版行政主管部門(mén)批準(zhǔn)的具有地圖出版權(quán)的出版社出版。根據(jù)性質(zhì)來(lái)分，可以把地圖出版社分為四大類(lèi)：中央級(jí)專(zhuān)門(mén)地圖出版社、中央級(jí)專(zhuān)業(yè)地圖出版社、地方級(jí)專(zhuān)門(mén)地圖出版社以及地方級(jí)專(zhuān)業(yè)地圖出版社。
此外，由于近年來(lái)地圖市場(chǎng)的迅速膨脹，民營(yíng)地圖出版機(jī)構(gòu)及軟件開(kāi)發(fā)公司也逐漸擠入地圖出版業(yè)，進(jìn)入地圖的編繪、制作流程。
對(duì)于光盤(pán)電子地圖出版，就個(gè)別地圖出版社而言，可以歸納出兩個(gè)特點(diǎn)：
①中國(guó)地圖出版社(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中圖社)一枝獨(dú)秀。由筆者調(diào)查所得的出版名錄可知，中圖社在六年間共出版20種光盤(pán)電子地圖，占所有出版種類(lèi)半數(shù)有余。這與中圖社自身的雄厚實(shí)力及戰(zhàn)略規(guī)劃有密切的關(guān)聯(lián)。
中圖社憑借其在地圖市場(chǎng)的獨(dú)特壟斷地位，自1987年建社以來(lái)，共發(fā)行各類(lèi)地圖30億冊(cè)(幅)，占全國(guó)地圖發(fā)行總量的90%。 另?yè)?jù)開(kāi)卷公司所做的市場(chǎng)調(diào)研，中圖社在國(guó)內(nèi)地圖市場(chǎng)市場(chǎng)占有率為32.4%，遙遙領(lǐng)先于位居第二的廣東省地圖出版社(11%)。 綜合實(shí)力位居全國(guó)出版社前列。
而且中圖社以其敏銳的觸角，自上世紀(jì)90年代初成立了電子地圖編輯室，后又在此基礎(chǔ)上成立了電子信息制作中心，并開(kāi)發(fā)成功集地圖數(shù)據(jù)的獲取、處理、組織、管理和分析于一身的電子地圖平臺(tái)。因而，中圖社在光盤(pán)電子地圖市場(chǎng)中占盡先機(jī)。
②在光盤(pán)電子地圖市場(chǎng)中，地圖出版社整體參與度較低。據(jù)筆者調(diào)查所得，除去中圖社，涉足光盤(pán)電子地圖制作出版的地圖出版社不過(guò)3家，這與中國(guó)46家有資格出版地圖的出版社數(shù)目形成巨大落差。究其原因，筆者以為主要有三點(diǎn)：研發(fā)成本高。要制作電子地圖，就必須首先實(shí)現(xiàn)地圖的數(shù)字化 ，而數(shù)字化所要求的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)加工、軟件開(kāi)發(fā)等需要巨大的物力和財(cái)力；電子地圖市場(chǎng)機(jī)制尚不成熟。盜版現(xiàn)象猖獗，正版產(chǎn)品得不到有效保護(hù)；維護(hù)成本高。電子地圖數(shù)據(jù)需要定期更新，對(duì)于單獨(dú)某個(gè)單位來(lái)說(shuō)確是重負(fù)。因此，開(kāi)發(fā)、出版電子地圖利潤(rùn)微薄。投入多，風(fēng)險(xiǎn)大，產(chǎn)出少，使得各路“口袋不深”的出版社心有余而力不足。
與此同時(shí)，民營(yíng)資本的介入也是值得重視的。盡管電子地圖市場(chǎng)門(mén)檻高、風(fēng)險(xiǎn)大，但豐厚利潤(rùn)的前景使得部分民營(yíng)性質(zhì)的出版機(jī)構(gòu)也要進(jìn)軍電子地圖市場(chǎng)，另一方面筆者認(rèn)為也是電子制圖專(zhuān)業(yè)的需求使得地圖出版社不得不與一些專(zhuān)業(yè)性質(zhì)的機(jī)構(gòu)合作。比如人民交通出版社出版的《中國(guó)電子地圖：交通旅游版》就是由北京靈圖軟件技術(shù)有限公司制作，中圖社的《DVD Voice Navigation System》則是由北京四維圖新導(dǎo)航信息技術(shù)有限公司編制。
2.2 市場(chǎng)層面
(1)尚未普及。
隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快，特別是近年來(lái)，城鄉(xiāng)道路建設(shè)投入加大，以及旅游事業(yè)的蓬勃發(fā)展，旅游、地圖市場(chǎng)迅速膨脹。近年來(lái)傳統(tǒng)地圖市場(chǎng)規(guī)模呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，2005年其總品種數(shù)為1760種，總定價(jià)數(shù)達(dá)83363.2萬(wàn)元。
而國(guó)內(nèi)的光盤(pán)電子地圖出版規(guī)模只能算傳統(tǒng)地圖出版的零頭。每年出版光盤(pán)電子地圖基本不超過(guò)10種。
綜合各方觀點(diǎn)，筆者以為電子地圖市場(chǎng)不能鋪開(kāi)主要有以下三點(diǎn)原因：
①客觀條件的制約。紙質(zhì)地圖有攜帶方便，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，不受時(shí)間地點(diǎn)和各種條件的限制，而且符合人們的使用習(xí)慣。而電子地圖必須借助于計(jì)算機(jī)這種工具。由于計(jì)算機(jī)價(jià)格高，家庭普及率較低，從而制約了電子地圖的銷(xiāo)售。
②實(shí)用性不強(qiáng)。目前市場(chǎng)銷(xiāo)售的電子地圖部分是從紙質(zhì)地圖直接掃描而成，僅僅滿足于瀏覽，查詢等功能很少。由于實(shí)用性差，自然就沒(méi)有市場(chǎng)。
③市場(chǎng)監(jiān)管無(wú)力。地圖侵權(quán)盜版是一個(gè)難解之題，新興的電子地圖更是如此。且光盤(pán)電子地圖的前期制作投入。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)電子出版物市場(chǎng)上，正版電子出版物的市場(chǎng)占有率一般不到10%，最高不超過(guò)30%。
(2)作為過(guò)渡性產(chǎn)品的軟肋。
光盤(pán)出版是傳統(tǒng)出版到網(wǎng)絡(luò)出版的過(guò)渡階段。光盤(pán)電子地圖所使用的電子技術(shù)日新月異，更新較快，但傳統(tǒng)物流模式卻限制了其作為電子出版物本應(yīng)有的優(yōu)勢(shì)。相反，網(wǎng)絡(luò)電子地圖則能夠?qū)崿F(xiàn)徹底的電子化，信息共享程度最高、傳播最快、應(yīng)用最廣。而且網(wǎng)絡(luò)電子地圖大都是免費(fèi)的，因而擠壓了光盤(pán)電子地圖的利潤(rùn)空間。更確切地說(shuō)，由于現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)出版秩序尚未規(guī)范，光盤(pán)電子地圖不過(guò)是暫時(shí)填補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)出版留出的市場(chǎng)空白，從長(zhǎng)期來(lái)看，光盤(pán)電子地圖作為過(guò)渡性產(chǎn)品終將壽終正寢。
(3)銷(xiāo)售渠道不夠活躍。
各家地圖出版社往往是按照傳統(tǒng)的發(fā)行渠道來(lái)銷(xiāo)售光盤(pán)電子地圖――主渠道(新華書(shū)店渠道)和二渠道(民營(yíng)書(shū)商的發(fā)行渠道)。用既成銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行市場(chǎng)運(yùn)作，可以節(jié)約成本，以便于出版單位可以將精力集中到投入內(nèi)部生產(chǎn)管理和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)上，但是，由于出版體制尚未成熟，傳統(tǒng)發(fā)行渠道均在一定程度上存在著問(wèn)題。
對(duì)于主渠道，大多數(shù)的新華書(shū)店由于其傳統(tǒng)的體制，憑借計(jì)劃經(jīng)濟(jì)條件下形成的有利市場(chǎng)地位，對(duì)產(chǎn)品銷(xiāo)售仍以守株待兔的辦法進(jìn)貨，以只贏不虧的態(tài)度代銷(xiāo)，以姜太公釣魚(yú)式的方式接待顧客。這種銷(xiāo)售渠道在目前的情況下對(duì)出版社的市場(chǎng)開(kāi)拓存在著制約作用。在資金結(jié)算方面也存在普遍拖欠的現(xiàn)象(半年內(nèi)不與出版社結(jié)算)，使出版社資金周轉(zhuǎn)困難。
對(duì)于二渠道，由于大部分是個(gè)體戶，承擔(dān)市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)之余有竭力尋求利潤(rùn)最大化，因此在銷(xiāo)售折扣上競(jìng)相壓價(jià)，大打折扣仗，這些經(jīng)銷(xiāo)商很少考慮自己的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，更不可能考慮出版社的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，短期行為十分突出。此外，有些經(jīng)銷(xiāo)商為了在短期內(nèi)獲得盡可能高的回報(bào)，往往不顧與出版社在市場(chǎng)區(qū)域劃分上達(dá)成的約定，“串貨銷(xiāo)售現(xiàn)象”時(shí)有發(fā)生。
也有出版社嘗試軟件專(zhuān)賣(mài)店的銷(xiāo)售渠道，但由于針對(duì)性較弱，市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)始終不太理想。
另外由于地圖的編制有可能涉及國(guó)家安全及測(cè)繪的合法性，管理部門(mén)對(duì)其出版限制諸多，使得原本不暢通的銷(xiāo)售渠道更加阻塞。
參考文獻(xiàn)
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[4]楊建生. 電子出版的困境和前景[J].中國(guó)電子出版，2001(2).
[論文摘要]GPS車(chē)載導(dǎo)航設(shè)備作為一種全新概念的汽車(chē)電子用品，可以在地理信息服務(wù)、城市導(dǎo)航、自駕遠(yuǎn)游等方面為車(chē)主提供諸多便利。在歐美、日本等國(guó)，GPS車(chē)載導(dǎo)航儀已經(jīng)成為大眾的一個(gè)生活輔助工具，甚至是必需品。通過(guò)對(duì)日常生活的客觀狀況的了解，提出自己粗略的見(jiàn)解。
目前，隨著私家車(chē)保有量的大幅提升，參與國(guó)內(nèi)GPS市場(chǎng)角逐的企業(yè)也如雨后春筍，GPS車(chē)載導(dǎo)航儀產(chǎn)品不再是少數(shù)專(zhuān)業(yè)人士及探險(xiǎn)家手里的“發(fā)燒”級(jí)裝備。選購(gòu)此類(lèi)高科技產(chǎn)品時(shí)，消費(fèi)者往往處于“一知半解”的狀態(tài)，容易產(chǎn)生困惑和迷茫。
一、GPS地圖衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)內(nèi)容簡(jiǎn)介
（一）GPS技術(shù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
GPS（GlobalPositioningSystem），一般譯為“全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)”，是美國(guó)國(guó)防部安排部署的，其首要的任務(wù)是為美軍及其盟軍提供全球范圍內(nèi)不間斷的定位、導(dǎo)航等數(shù)據(jù)。GPS系統(tǒng)包括GPS衛(wèi)星、GPS監(jiān)控站，以及用戶接收設(shè)備和GPS應(yīng)用軟件等部分。GPS系統(tǒng)目前共有24顆衛(wèi)星分布在6條固定的軌道上，繞地球運(yùn)行。軌道距地面約20400km，每顆星以12h為周期，連續(xù)向地面發(fā)送關(guān)于時(shí)間和自身位置的精確信息。
由于地球上任一點(diǎn)到衛(wèi)星的距離不等，且都有一組相對(duì)應(yīng)的比較確定的數(shù)據(jù)，因此在實(shí)際應(yīng)用中在用手持接收器于測(cè)式點(diǎn)接收到這一組數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，即可用這組數(shù)據(jù)到達(dá)的時(shí)間差來(lái)計(jì)算該點(diǎn)相對(duì)衛(wèi)星的距離，并以此來(lái)確定該點(diǎn)的相對(duì)位置，從而達(dá)到定位的目的。根據(jù)計(jì)算公式，定位有二維和三維之分，二維定位至少需要接收三顆衛(wèi)星的星歷；而三維定位至少要接收四顆衛(wèi)星的星歷。
（二）其他衛(wèi)星定位系統(tǒng)
GPS地圖導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)除美國(guó)的GPS衛(wèi)星系統(tǒng)外，能與其比擬的就是俄國(guó)的GLONASS衛(wèi)星系統(tǒng)，也是24顆衛(wèi)星組成的系統(tǒng)，由于經(jīng)費(fèi)困難，缺乏維護(hù)和補(bǔ)充，目前可能有19顆可用，隨著俄國(guó)經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇和軍事上的需要，將會(huì)得到完善和健全。GLONASS系統(tǒng)是開(kāi)放性，有利于使用，許多GPS生產(chǎn)廠商，為了提高GPS接收機(jī)使用性能和精度，都積極地研究GPS與GLONASS結(jié)合雙系統(tǒng)應(yīng)用軟件，充分地利用GLONASS系統(tǒng)，已初見(jiàn)成效。如美國(guó)JAVAD公司GPS接收機(jī)，利用超級(jí)集成技術(shù)，在芯片中集成40個(gè)通用信道，把GPS與GLONASS的差異無(wú)端地縮小了，結(jié)合起來(lái)使用，使觀測(cè)衛(wèi)星增多。
歐洲的GNSS系統(tǒng)：歐洲的策略是盡可能地利用GPS的星基或空基導(dǎo)航取代陸基導(dǎo)航，以達(dá)到最大的成本效益比。但也堅(jiān)信不能依靠由他國(guó)軍方控制的衛(wèi)星系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)本國(guó)的導(dǎo)航，所以，正在積極建立自己衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GNSS，它的目標(biāo)是分二步走，首先發(fā)展一個(gè)民間GNSS－1，其主要內(nèi)容是對(duì)現(xiàn)有GPS和GLONASS的星基進(jìn)行增強(qiáng)，即利用靜止衛(wèi)星，面向歐洲范圍內(nèi)的導(dǎo)航提供服務(wù)，即EGNOS計(jì)劃，已于95年啟動(dòng)，99年實(shí)現(xiàn)初始運(yùn)行能力，2002年實(shí)現(xiàn)全運(yùn)行能力。第二個(gè)目標(biāo)建成GNSS－2，從區(qū)域性漸進(jìn)地?cái)U(kuò)展成全球系統(tǒng)。日本也正在積極籌劃建立日本的多功能衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)（MSAS）。在我國(guó)GPS的開(kāi)發(fā)研究與應(yīng)用不斷在深化和廣化。特別是建立了全國(guó)永久性GPS跟蹤網(wǎng)和相應(yīng)的通訊網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理設(shè)施，并發(fā)展成為我國(guó)GPS的綜合體系，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和社會(huì)進(jìn)步提供了服務(wù)。GPS接收機(jī)制造與生產(chǎn)也從無(wú)到有，工藝水平也不斷在提高，價(jià)格大大地低于進(jìn)口的同類(lèi)產(chǎn)品。在不久的將來(lái)我國(guó)也將有自己制造和發(fā)射的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。
二、車(chē)載導(dǎo)航GPS地圖的應(yīng)用原理及其應(yīng)用模式
（一）車(chē)載導(dǎo)航GPS地圖的應(yīng)用原理
利用GIS中的電子地圖和GPS接收機(jī)的實(shí)時(shí)定位技術(shù)，組成GPS+GIS的各種電子導(dǎo)航系統(tǒng)。
（二）車(chē)載導(dǎo)航電子地圖的應(yīng)用模式
車(chē)載導(dǎo)航電子地圖的應(yīng)用模式主要有如下二種：一是GPS單機(jī)定位＋矢量電子地圖。該系統(tǒng)可根據(jù)目標(biāo)位置（工作時(shí)輸入）和車(chē)船現(xiàn)位置（由GPS測(cè)定）自動(dòng)計(jì)算和顯示最佳路徑，引導(dǎo)司機(jī)最快地到達(dá)目的地，并可用多媒體方式向駕駛員提示。制作矢量地圖數(shù)據(jù)庫(kù)需要花費(fèi)較大成本。二是GPS差分定位＋矢量電子地圖。該系統(tǒng)通過(guò)固定站與移動(dòng)車(chē)船之間的兩臺(tái)GPS偽距差分技術(shù)，可使定位精度達(dá)到1～3M，當(dāng)采用雙向通訊方式時(shí)，則可構(gòu)成車(chē)船的自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)，又可將移動(dòng)車(chē)船上的GPS定位結(jié)果準(zhǔn)確實(shí)時(shí)地傳送到控制中心，并在電子地圖上顯示出來(lái)，構(gòu)成交通網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控指揮系統(tǒng)。為了防止在樓群遮擋時(shí)收不到足夠的GPS衛(wèi)星信號(hào)，在車(chē)上除裝有GPS接收機(jī)以外，還裝有低價(jià)格的壓電振蕩陀螺。利用卡爾曼濾波算法同時(shí)處理GPS、里程計(jì)和陀螺儀的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行運(yùn)載體的實(shí)時(shí)定位。
三、GPS定位過(guò)程簡(jiǎn)介
GPS結(jié)合電子地圖能夠?qū)崿F(xiàn)城市交通管理、車(chē)輛調(diào)度管理，公安、銀行車(chē)輛，港口、河流船舶的自動(dòng)導(dǎo)引與監(jiān)控，具有巨大的應(yīng)用潛力。根據(jù)地形圖制作而成的矢量電子地圖，GPS坐標(biāo)還需經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換才能正確與之匹配。下面將從GPS定位坐標(biāo)系、WGS-84大地坐標(biāo)、地圖投影、平面坐標(biāo)變換等幾方面詳細(xì)討論坐標(biāo)匹配問(wèn)題。GPS定位過(guò)程主要有如下幾個(gè)步驟：
1.確定用戶的宇宙直角坐標(biāo)系位置，即用戶的X、Y、Z位置。
2.宇宙直角坐標(biāo)系至WGS-84大地坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，既求出用戶的WGS-84大地坐標(biāo)位置λ、φ、h。
3.坐標(biāo)投影轉(zhuǎn)換，即將球面坐標(biāo)λ、φ、h轉(zhuǎn)換成平面電子地圖投影坐標(biāo)，如高斯-克呂格投影坐標(biāo)。
4.二維平面相似性變換，即經(jīng)過(guò)平移、旋轉(zhuǎn)、縮放運(yùn)算，達(dá)到其與GPS地圖的配準(zhǔn)。上述四個(gè)過(guò)程全部都是由計(jì)算機(jī)用程序自動(dòng)計(jì)算獲得，具體算法這里介紹從略。
四、基于GPS和電子地圖的車(chē)輛自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的組成及功能
（一）基于GPS和電子地圖的車(chē)輛自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的組成
整個(gè)GPS電子地圖車(chē)輛動(dòng)態(tài)引導(dǎo)系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示，它由主控計(jì)算機(jī)、液晶顯示器、語(yǔ)音報(bào)警器、遙控器、組合導(dǎo)航處理器、GPS傳感器、速率陀螺儀、光驅(qū)等組成。主控計(jì)算機(jī)視用戶需求不同，可以是通用計(jì)算機(jī)，也可以是專(zhuān)用處理器。
（二）基于GPS和電子地圖的車(chē)輛自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)的功能
本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)車(chē)、船等運(yùn)動(dòng)載體的電子地圖中的實(shí)時(shí)跟蹤顯示、最優(yōu)路徑選擇及導(dǎo)引、顯示導(dǎo)航信息、地圖檢索、語(yǔ)音提示告警、矢量圖分層顯示及縮放顯示；可以滿足城市車(chē)輛，港口、河流、海用船只的導(dǎo)引與監(jiān)視，GPS＋航跡推算組合導(dǎo)航功能即使在信號(hào)不正常的條件下也能正確引導(dǎo)。電子地圖存儲(chǔ)于光盤(pán)中，可存儲(chǔ)大容量矢量電子地圖。矢量電子地圖生成點(diǎn)陣形式存放于主機(jī)內(nèi)存中，可達(dá)到地圖檢索和車(chē)輛跟蹤的平滑效果。車(chē)船行至地圖邊緣時(shí)，將自動(dòng)從光盤(pán)中調(diào)入下一幅新的矢量圖，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。
