基础地图信息动态采集和维护方法

专利名称：基础地图信息动态采集和维护方法
技术领域：
本发明属于电子地图和(GIS)地理信息系统应用范畴，涉及一种基础地理信息采集和维护的方法。
背景技术：
电子地图就是利用成熟的网络技术、通信技术、GIS(地理信息系统)技术，实现一种新的地图服务方式。电子地图没有了纸的质感，却重新诠释了人们心目中地图的概念。
与纸地图、光盘地图相比，网上电子地图具有信息无限、可随意添加的特点。它不受比例尺、图形样式的限制，抽象化更低，对象化更好，可以根据您的意图智能化的显示您需要的信息。
由于有专人负责搜集各种数据，因而网上电子地图可以随时更新新开通的道路、规划中的小区、暂时缓行的路段，都可以在网上地图中及时得到反应。
随着GPS、WAP技术的成熟，地理信息系统(GIS)作为一个重要的组成部分，可以直观、实时地显示与位置有关的信息，是提供GPS应用服务的重要保证。
电子地图服务系统充分运用GIS技术和网络技术，能将空间信息与属性信息的处理完美地结合起来，以直观的方式显示所有移动目标、固定目标的位置和状态，并直接在地图上对受控目标进行管理，系统具备界面友好、操作便捷、实时性强、信息量大、稳定可靠的特点。目前国外已广泛应用于车辆智能导航系统、GPS定位服务系统和GPS型便携式信息终端产品。
随着无线互联协议的制定与实施，WAP已经成为市场的热点。移动与互联网的融合将带来潜力无限的市场前景，手机、呼机、掌上电脑……各种手持终端设备都能够承载INTERNET地图。例如可以为您提供″最佳路径″的设计并显示在地图上，查询出您正寻找的餐馆、剧院，指引您通过前方复杂的立交桥，告诉您“离您最近”的加油站、汽车维修点，帮助您测量两地之间的距离……。
现在，随着计算机及网络技术的迅速发展和普及，电子地图会逐渐被人们认知，成为相关行业领域的一个高科技助手。
然而，地理信息系统在实施和应用过程中面临的最大的一个问题就是基础地图的维护问题。电子地图的更新、维护太专业，操作过于复杂，导致基层用户没有几个能掌握好电子地图的制作。由于经济的飞速发展，城市建设日新月异，电子地图更新远远跟不上城区经济发展变化，地图上标注的信息每天都在发生变化，如何及时采集经常变化的地理信息，是地理信息系统应用需要解决的关键问题。

发明内容
本发明的目的是提供一种能够快速采集和随时更新基础地图信息的方法。
为此，本发明采用如下的技术方案一种基础地图信息动态采集和维护方法，在掌上电脑安装嵌入式地图平台，在计算机上安装主系统地图平台，在掌上电脑上安装嵌入式GPS接收机，在计算机里设置有存储基础地图空间信息和属性信息的数据库；实施外业采集之前，先执行导出操作，将要采集的原始地图以分幅导出的方式从计算机的数据库中导出到掌上电脑上；实施外业采集时，手持掌上电脑在现场绘制各类基础地图，需要精确定位时，利用嵌入式GPS接收机确定基准点，直接采集地图对象的位置信息，并将采集到的位置信息以矢量地图的形式直接存入基础地图的相应的图层；外业采集结束后，执行导入操作，将采集到的基础地图导入数据库中，实现基础地图信息的动态维护和维护。
上述的计算机可以是由服务器和两台或两台以上的客户机构成，支持多台客户机同时对存储在服务器里的数据库进行维护。
用于外业采集的掌上电脑可以为两个或两个以上，所述主系统地图平台最好以分幅存放的形式组织地图数据，对每个掌上电脑执行的导出操作最好为分幅导出方式。
在需要高强度或远程采集时，最好采用如下的方法采用分幅导出的方式将所要采集的原始地图从计算机的数据库导出到笔记本电脑上，再从笔记本电脑以分幅导出的形式将所要采集的原始地图导出到各个掌上电脑；通过各个掌上电脑采集到的基础地图首先导入笔记本电脑，利用笔记本电脑将各个掌上电脑采集到的基础地图进行综合处理，处理完毕后，将基础地图从笔记本电脑再导入到计算机中。
本发明提出的基础地图信息采集和维护方法，由于采用了基于嵌入式操作系统和地图平台，在PDA上应用地理信息系统技术，能够实现外业实时动态地采集矢量化的基础地图，从而实现基础地图信息的动态管理和及时更新。本发明的采集和维护方法，还允许多个PDA同时进行数据采集，也允许支持多台客户机同时对存储在服务器里的地理信息数据库进行维护，在多人突击采集某一特定地区时，还可安排多台PDA在某一区域同时分头采集，选择笔记本电脑进行业务的辅助设备，为高强度、远距离数据采集提供了便利和可能性。本发明的方法，地图在主系统里是分幅存放的，数据导出也采用分幅导出的原则，这样避免了系统运行迟缓，使导出和导入操作得以快速执行。


图1工作内容分布图；图2系统工作流程图；图3PDA结合GPS采集地图的工作流程图；图4数据导入流程图。
具体实施例方式
本发明提出一种基础地图信息动态采集和维护方法，并利用现有的硬件设备和软件，开发了一套基础地图信息动态管理系统，在对本发明的实施例进行详细介绍之前，首先介绍一下本发明的方法所采用的主要硬件和软件设备掌上电脑、GPS接收机、嵌入式地图平台软件和主系统地图平台软件等。
(1)PDA设备PDA，英文全称Personal Digital Assistant，译为个人数字助理。具有操作系统、提供应用程序开发能力的PDA，可称之为掌上电脑。掌上电脑的突出特点是它既拥有计算机的智能，同时具备计算机不具备的移动能力。它主要靠手写及其他定点设备，完全依赖于触摸屏技术进行输入。尤其适合于那些严禁用电的地方和室外使用。如厂房仓库货物清点、野外信息采集等。
本发明实施例开发的基础地图信息动态管理系统，选用的PDA操作系统支持主流的嵌入式地理信息系统平台，能与Windows操作系统无缝连接，能非常方便的支持Office格式文档，而且能直接支持PC格式的AVI、RM、MPG、WMV等多媒体软件。
主要技术指标采用400MHz Intel PXA255以上处理器、32MB Flash ROM/64 MB SDRAM内存，拥有CompactFlash记忆卡插槽、红外线接口，配置多媒体耳机和充电器。屏幕分辨率达到240*320，65536色。
(2)GPS接收机GPS，英文全称Global Positioning System，译为全球定位系统。最早是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。欧洲后续也推出了自己的GPS系统。
客观地说，GPS接收机的精度主要依赖于天空中可见的卫星的数量，因此在城市中楼群密集的地方精度很低，是无法采集诸如建筑物的具体形状的。但是可以用来确定基准位置，以及非常适合在野外采集。
■辅助PDA，丰富地图采集手段■适合在本地网市区外采集公路、乡村等信息■在市区内进行基准定位，采集道路信息(3)将GPS接收机嵌入PDA单独的PDA无法提供经纬度采集定位功能，而单独的GPS无法与应用程序结合使用。如果能将二者一体化，当然更为理想。值得庆幸的是，业界已经提供了成熟的相关产品和解决方案使用嵌入式GPS设备(也称夹克式GPS)嵌入PDA。在这种状态下，由GPS将采集到的经纬度信息存放到PDA的模拟COM口，通过PDA上的软件程序读取数据，完成数据采集和录入。本发明实施例采用GM-270U型嵌入式GPS接收机。
(4)嵌入式地图平台嵌入式地理信息应用是当前地理信息技术发展的一个热点，可广泛应用于军事、测绘、医疗、汽车导航等领域，个人汽车导航和PDA(或手机)定位服务(LBS)的出现与发展更是把嵌入式地理信息技术与人们的日常生活紧密联系。目前，各大地图平台提供商的产品线中都包含“嵌入式地图平台”这一成熟产品。如MapInfo的MapX Mobile，SuperMap的eSuperMap等。本发明实施例采用MapInfo公司的MapX Mobile。该软件同属MapInfo产品线，全面兼容MapX，而且性价比较高，是本方案的首选。
(5)笔记本电脑外业使用，不是必要设备，在某些特殊情况下采用。品牌的笔记本电脑均可，象IBM、TOSHIBA，以及国内的联想、清华同方等。
(6)主系统地图平台主系统地图平台，简称主系统，指的是与地理信息数据库相连的应用程序，安装在机房内的PC机上或服务器上，该程序除了可以对系统的全部基础地图进行维护、查询等操作，还负责保证数据的有效性并提供分布式地图分发功能。其主要功能如下a.地图手工维护◆维护的内容维护的内容可以是全部基础地图种类。如建筑物、街道、绿地、水系等。
◆维护手段维护的手段丰富，包括新建、修改(含修改属性和修改图形)、删除、平移。支持对象的拷贝、粘贴。允许同时删除多个对象。
◆图层的组织对于建筑物等图层，其数据量非常庞大，目前没有采用空间数据库的情况下，如果存放成单个文件，其性能过低，将严重影响系统的使用。这类图层的地图组织方式是将其分幅存放，即将整幅图按照地理位置切割成若干幅较小的地图文件，系统的性能就上升了。
但是，这种地图分幅的组织方式带来的是程序控制的复杂化。例如要搜索一个建筑物，程序需要在全部图幅中遍历。系统自动搜索当前图幅，完成相关的维护和查询。
◆并发性主系统在设计上充分考虑了多人同时维护的需要，全部维护工作均与后台数据库相关联，既在数据库中存放着全部的维护内容。在地图部分，采用中间层程序控制各个维护终端的维护请求，保证数据的完整性和一致性。为避免两台以上的终端同时维护一个地图对象，特增加锁定功能。当一个用户对某地图对象进行维护操作时，其他用户将不能维护，但可以查询。
◆分发就是说，系统在服务器端保留的是最新的地图，客户端可以根据需要随时“同步”到最新地图。“同步”不同于文件拷贝，因为文件拷贝的网络流量太大，而“同步”仅将客户端不同的部分更新。
b.地图综合查询统计基础地图综合查询统计提供以下相关功能
◆系统支持对各图层的数据按编码查询定位。支持模糊匹配，可以将符合条件的多个对象列表显示，定位到屏幕中心并高亮闪烁。
◆系统支持对各图层对象的详细属性信息查询。通过鼠标双击地图对象等方式，可以方便地显示地图对象的详细信息。
◆系统提供面向数据维护的简单的统计功能。可分类、分区域统计基础数据的数量、变动情况等。
本发明实施例的基础地图信息动态管理系统是一套对基础地图进行动态维护和及时更新的信息管理系统。该系统基于嵌入式操作系统和地图平台，在PDA上应用地理信息系统技术，实现外业实时动态采集矢量化的基础地图。系统利用嵌入式GPS采集地图对象的经纬度坐标，并将采集到的位置信息直接存成矢量化的基础地图。系统将采集到的矢量地图批量导入到地理信息数据库中，实现基础地图信息的动态管理和及时更新。整个系统由外业采集系统、导入导出系统、主系统地图平台、PDA终端、嵌入式GPS、嵌入式地图平台组成。
下面根据本发明实施例的主要功能模块对本发明的基础地图信息动态采集和维护方法做进一步详细介绍。
基础地图信息动态管理系统是由相对独立，而又密切配合的众多模块组合而成，可以集中分成外业数据采集和室内数据管理两大部分。为更清楚地表述各种手段及其使用方式，给出各相关工作模块的位置分布图，即图1。图2以工作流程图的角度对上面的工作内容进行了解释。整个系统的主系统地图平台主要包括基础地图维护主程序、基础地图动态维护导入导出程序、资源管理系统平台。
下而结合本发明的采集和维护方法对各个功能模块进行说明。
1、基础地图数据外业采集该模块运行在PDA上。在PDA上安装嵌入式地图平台后，手持PDA现场绘制各类基础地图；在需要精确定位时，安装并开启嵌入式GPS，可确定基准点并直接采集各类基础地图。采集到的信息以矢量地图的形式直接存入相应的图层。地图数据兼容MapInfo的TAB地图格式。
对于数据的采集工作，主要有以下两种手段1)使用PDA，结合应用程序手工采集矢量数据；2)结合嵌入式GPS手工或自动采集矢量数据，适合使用PDA+嵌入式GPS设备采集的数据包括市区的建筑物、街道、绿地、水系、围墙、铁路、标注等。标注指的是市区的主要地点。
结合嵌入式GPS手工或自动采集矢量数据的软件流程如图3所示。
本发明实施例提供方便强大的维护功能新建地图对象、修改地图对象属性和图形、地图对象的拷贝和粘贴、地图对象模板、地图对象的批量删除。软件提供的功能如下基本地图操作矢量放大、矢量缩小、屏幕漫游、前一视图、图层控制、量距工具等。
维护方式维护点、线、区域，提供新建、修改(含修改属性和修改图形)、删除、平移等功能。
查询方式提供按编码模糊查询定位功能。定位后提供点击查询详细属性信息功能。
网格工具提供网格背景，方便使用者确定基准，测算长度，是该软件的特色功能。
2、基础地图数据导入导出该模块运行在PC机或笔记本电脑上。在外业采集前，先在机房内执行系统的导出功能将要采集的原始地图从PC机导出到PDA或者笔记本电脑上。外业采集完成后，将PDA中采集到的地图通过数据校验后导入PC机或导入笔记本电脑，或将笔记本电脑中的地图通过数据校验后导入主系统。
PC机的导入模块的软件流程图如图4所示。导入工作是批量的，在导入过程中可设定导入的过滤条件(包括全部导入、增量导入即处理新建、修改和删除的地图对象、自定义导入)，将兼容格式的地图文件导入到主系统中，并且导入的数据可与导入前的数据进行重叠、重名、及类型(点、线、区域)的检验工作。本软件流程支持手工修改。
由于基础地图数据量很大(几十兆甚至上百兆)，因此PC机中的地图是分幅存放的，否则将会导致系统反应迟钝。在这种情况下，数据导出也采用分幅导出的原则，每次只能导出几幅(此处受PDA存储容量限制，不大于三十兆)到PDA，可以将多幅导出到笔记本电脑，在室外从笔记本电脑导出到PDA。
导出模块在导出前做PC与PDA两端的数据对比，判断是否具有导出的条件，对比通过后将PC端数据导出到PDA上；导入模块在导入前做两端的对比，判断是否具有导入的条件，对比通过后可将选定的数据导入到本地，并可进行重叠、重名及类型的检验工作。
3、地图对象的综合处理该模块运行在PC机上。将导入的基础地图数据，有效地维护到地理信息数据库服务器中；并将地理信息数据库服务器中废弃的对象删除，实现基础地图的更新。
系统将基础地图的空间信息按特定格式存储到大型关系型数据库中，支持多台机器同时维护地图。此时的上位机设备为服务器-客户机模式，服务器的存储设备里存储有大型关系型数据库，服务器读取这些格式化的数据并还原到客户机，可以方便地实现地图的分发，保证地理信息数据库的任何一台客户机，都可以方便地将服务器上的最新地图同步更新到本地。
此外，本系统还提供手工维护地图的功能，数据维护人员可以对照图纸等资料手工进行基础地图数据的维护。并且手工维护和批量导入是兼容的。
系统保留备份更新前的地图，可查询备份地图。
4、权限管理该模块运行在PC机上。系统具有对基础地图分级分层管理的授权机制。分级主要为超级用户、管理员、操作员三级，上级具有下级的权限分配权；分层主要对于建筑物和围墙这两类分幅存放的地层，在权限上可以具体分配到某一幅地图的维护权限。其它图层(包括铁路、水系、绿地、街道、设备标记、标注及网格)则可控制是否允许维护。
5、日志管理该模块运行在PC机上。对于手工维护和批量导入操作，在操作过程中记录维护日志。日志可方便地查询。
6、数据查询该模块在PDA和PC机上都适用。提供对各图层对象按编码查询定位的功能。提供对各图层对象的详细属性信息查询的功能。
7、外业数据现场处理该模块仅在特定的情况下有作用。考虑多人突击采集某一特定地区(如某新建的小区)的情况。此时，会安排多台PDA在某一区域同时分头采集，选择笔记本电脑进行业务的辅助设备。在机房将若干幅地图导出到笔记本电脑(单个的PDA可能容量不足)，再从笔记本电脑导出到各个PDA。在外业，利用笔记本电脑可以将各个PDA采集的地图数据进行综合处理。全部完成后，回到机房，将地图从笔记本电脑导入到系统中。这种方式为高强度、远距离数据采集提供了便利和可能性。
权利要求
1.一种基础地图信息动态采集和维护方法，其特征在于，在掌上电脑安装嵌入式地图平台，在计算机上安装主系统地图平台，在掌上电脑上安装嵌入式GPS接收机，在计算机里设置有存储基础地图空间信息和属性信息的数据库；实施外业采集之前，先执行导出操作，将要采集的原始地图以分幅导出的方式从计算机的数据库中导出到掌上电脑上；实施外业采集时，手持掌上电脑在现场绘制各类基础地图，需要精确定位时，利用嵌入式GPS接收机确定基准点，直接采集地图对象的位置信息，并将采集到的位置信息以矢量地图的形式直接存入基础地图的相应的图层；外业采集结束后，执行导入操作，将采集到的基础地图导入数据库中，实现基础地图信息的动态维护和维护。
2.根据权利要求1所述的基础地图信息动态采集和维护方法，其特征在于，所述计算机由服务器和两台或两台以上的客户机构成，支持多台客户机同时对存储在服务器里的数据库进行维护。
3.根据权利要求1所述的基础地图信息动态采集和维护方法，其特征在于，用于外业采集的掌上电脑为两个或两个以上，所述主系统地图平台以分幅存放的形式组织地图数据，对每个掌上电脑执行的导出操作为分幅导出方式。
4.根据权利要求3所述的基础地图信息动态采集和维护方法，其特征在于，采用分幅导出的方式将所要采集的原始地图从计算机的数据库导出到笔记本电脑上，再从笔记本电脑以分幅导出的形式将所要采集的原始地图导出到各个掌上电脑；通过各个掌上电脑采集到的基础地图首先导入笔记本电脑，利用笔记本电脑将各个掌上电脑采集到的基础地图进行综合处理，处理完毕后，将基础地图从笔记本电脑再导入到计算机中。
全文摘要
本发明属于电子地图和地理信息系统应用范畴，涉及一种基础地理信息采集和维护的方法。在掌上电脑安装嵌入式地图平台，在计算机上安装主系统地图平台；实施外业采集之前，先执行导出操作，将要采集的原始地图从计算机的数据库中导出到掌上电脑上；实施外业采集时，手持掌上电脑在现场绘制各类基础地图，需要精确定位时，利用嵌入式GPS接收机确定基准点，直接采集地图对象的位置信息，并将采集到的位置信息以矢量地图的形式直接存入基础地图的相应的图层；外业采集结束后，执行导入操作，实现基础地图信息的动态维护和维护。采用本发明提出的方法，能够实现基础地图信息的动态管理和及时更新，并为高强度、远距离数据采集提供了便利和可能性。
文档编号G06F17/30GK101079052SQ20071006225
公开日2007年11月28日 申请日期2007年7月6日 优先权日2007年7月6日
发明者杜太航 申请人:石家庄汉佳信息技术有限公司