基于ARM的智能電子導(dǎo)游系統(tǒng)設(shè)計(jì)的開發(fā)與實(shí)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(shè)計(jì)（論文）題目：基于ARM的智能電子導(dǎo)游系統(tǒng)的研發(fā)——嵌入式GIS及路徑優(yōu)化模塊設(shè)計(jì)院（系）：專業(yè)：班級：學(xué)生姓名：導(dǎo)師姓名：職稱：起止時間：2011

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書學(xué)生姓名指導(dǎo)教師職稱講院(系)專業(yè)題目基于ARM的智能電子導(dǎo)游系統(tǒng)的研發(fā)—嵌入式GIS及路徑優(yōu)化模塊設(shè)計(jì)任務(wù)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(yīng)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(shí)現(xiàn)GIS基本功能。5.完成嵌入式GIS模塊的設(shè)計(jì)路徑優(yōu)化模塊設(shè)計(jì)。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(shè)計(jì)(論文)工作計(jì)劃2011年1月3日學(xué)生姓名指導(dǎo)教師職稱院（系）專業(yè)題目基于ARM的智能電子導(dǎo)游系統(tǒng)的研發(fā)—嵌入式GIS及路徑優(yōu)化模塊設(shè)計(jì)工作進(jìn)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(wù)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(dǎo)師建議對論文進(jìn)行修改。5月21日至5月6月1日至6月10日準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2003.5[2]蔣波濤.GISforWeb應(yīng)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(chǔ)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.8主要儀器設(shè)備及材料主要儀器設(shè)備及材料1.計(jì)算機(jī)一臺2.2410ARM平臺論文(設(shè)計(jì))過程中教師的指導(dǎo)安排論文(設(shè)計(jì))過程中教師的指導(dǎo)安排每周指導(dǎo)一次，主要解答學(xué)生問題，指導(dǎo)研究進(jìn)度，并檢查閱讀資料筆記。對計(jì)劃的說明對計(jì)劃的說明本計(jì)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(shè)計(jì)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(dǎo)游系統(tǒng)的研發(fā)—嵌入式GIS及路徑優(yōu)化模塊設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)號:指導(dǎo)教師：報(bào)告日期：1．本課題所涉及的問題及應(yīng)用現(xiàn)狀綜述隨著全球化進(jìn)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(jī)遇，已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展中勢頭最強(qiáng)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(fèi)，推動城市化建設(shè)進(jìn)程，推進(jìn)文化建設(shè)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(wù)不周到，信息獲取難等問題導(dǎo)致許多旅客的不滿和抱怨。很多旅客不愿意跟旅游團(tuán)，喜歡獨(dú)自旅游，但對景區(qū)景點(diǎn)不熟悉，經(jīng)常出現(xiàn)迷失方向，景點(diǎn)游玩不全等不稱心之事?，F(xiàn)有的旅游服務(wù)模式有諸多弊端，該如何解決呢?雖然近幾年計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)信息就難以獲得。隨著科學(xué)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(jī)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(jì)算機(jī)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(dǎo)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(wù)概念，完善旅游服務(wù)體系，促進(jìn)旅游業(yè)的更大發(fā)展。所以研究嵌入式電子導(dǎo)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(diǎn)研究的關(guān)鍵問題、解決的思路及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)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(shí)現(xiàn)嵌入式GIS的景區(qū)地圖數(shù)字化2.實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃算法1）研究旅行商算法（TSP）2)實(shí)現(xiàn)景點(diǎn)地區(qū)的路徑規(guī)劃算法預(yù)期目標(biāo)的可行性分析：1.景點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)的樂趣。景點(diǎn)分類，按多級菜單查詢，選擇景點(diǎn)后，此景點(diǎn)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(jì)算任意兩點(diǎn)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(jì)算出游客在景區(qū)游玩所有景點(diǎn)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(wù)書，了解嵌入式GIS在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，明確實(shí)習(xí)要求，對涉及內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，提交開題報(bào)告。3月27日至4月10日復(fù)習(xí)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(zhǔn)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(zhǔn)備答辯。4．指導(dǎo)教師審閱意見開題報(bào)告對基于ARM的智能電子導(dǎo)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(wù)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(jìn)度安排合理，同意開題。在畢設(shè)的過程中，需要重點(diǎn)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(diǎn)和難點(diǎn)，畢設(shè)過程中要合理安排時間。指導(dǎo)教師(簽字)：2011年3月4日說明：本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))課題任務(wù)的學(xué)生在畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))正式開始的第1周周五之前獨(dú)立撰寫完成，并交指導(dǎo)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(xué)生姓名性別學(xué)號課題名稱基于ARM的智能電子導(dǎo)游系統(tǒng)的研發(fā)——嵌入式GIS及路徑優(yōu)化模塊設(shè)計(jì)課題類型難度2011年1月3(職稱講師)課題任務(wù)完成情況19,461(千字)；0(千字)；0(張)；：無指導(dǎo)教師意見分項(xiàng)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(xué)習(xí)態(tài)度分；外文翻譯分指導(dǎo)教師審閱成績：指導(dǎo)教師(簽字)：2011年月日評閱教師意見分項(xiàng)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(yàn)收小組意見分項(xiàng)得分：準(zhǔn)備情況分；畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量分；（操作）回答問題分驗(yàn)收成績：驗(yàn)收教師(組長)(簽字)：2011年月日答辯小組意見分項(xiàng)得分：準(zhǔn)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(jì)算方法指導(dǎo)教師成績20(％)評閱成績30(％)驗(yàn)收成績30(％)答辯成績20(％)學(xué)生實(shí)得成績(百分制)指導(dǎo)教師成績評閱成績驗(yàn)收成績答辯成績總評答辯委員會意見畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))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(xué)院畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))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(dǎo)游系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 21.1.2智能電子導(dǎo)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(diǎn) 62電子導(dǎo)游系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 72.1電子導(dǎo)游系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(diǎn)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(dǎo)游系統(tǒng)的軟件研究與實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn) 233.2.4嵌入式GIS圖形界面實(shí)現(xiàn)各效果圖 243.3景區(qū)路徑優(yōu)化模塊實(shí)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(shí)現(xiàn) 324結(jié)論 40致謝 41參考文獻(xiàn) 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(dǎo)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(shè)的一個重要的組成部分。該系統(tǒng)能給游客提供各種景點(diǎn)的精確定位信息、最佳導(dǎo)游路線圖信息以及旅游景點(diǎn)大致概況信息。為了實(shí)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(jìn)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(dǎo)游應(yīng)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(shí)現(xiàn)了景點(diǎn)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(jìn)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(yīng)用于西安大唐芙蓉園景區(qū)，實(shí)現(xiàn)了如下功能：圖層操作，地圖漫游、放大縮小，景點(diǎn)數(shù)據(jù)庫的查詢、景點(diǎn)信息的介紹，景區(qū)最佳路徑規(guī)劃，距離測量功能。實(shí)際應(yīng)用效果和測試證明了該系統(tǒng)的有效性。關(guān)鍵字：電子導(dǎo)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(jì)的復(fù)蘇，據(jù)報(bào)道2010旅游業(yè)已成為我國經(jīng)濟(jì)的又一主要增長點(diǎn)，作為一個大國，中國擁有著豐富的自然資源，和多元文化，強(qiáng)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(jìn)入中國旅游裝備制造業(yè)、旅游傳媒業(yè)和旅游教育培訓(xùn)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(yùn)會，后是上海世博會，智能導(dǎo)游系統(tǒng)的應(yīng)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(dú)自旅游，又對景區(qū)景點(diǎn)不熟悉，經(jīng)常會出現(xiàn)迷失方向、景點(diǎn)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(luò)，景點(diǎn)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(jìn)程。隨著科學(xué)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(jī)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(jī)上，并不能給旅途中的游客帶來多大的幫助。隨著計(jì)算機(jī)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(dǎo)游系統(tǒng)成為可能。綜上所述，開發(fā)嵌入式GIS的導(dǎo)游系統(tǒng)具有深遠(yuǎn)的意義，其具體表現(xiàn)為：游客通過導(dǎo)游系統(tǒng)自助旅游，提升了旅游的品質(zhì)。導(dǎo)游系統(tǒng)為游客提供相應(yīng)景點(diǎn)的信息，讓游客迅速了解該景點(diǎn)的詳細(xì)情況。這種導(dǎo)游系統(tǒng)促進(jìn)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(jì)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(dǎo)游系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀目前，發(fā)達(dá)國家大都使用講解器，一種非導(dǎo)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(dǎo)游講解。游客進(jìn)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(dǎo)游器，它儲存了35000項(xiàng)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(jì)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(diǎn)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(dāng)?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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)游器。這種電子導(dǎo)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(diǎn)的時候，這款電子導(dǎo)游就會播放一段該景點(diǎn)的語音介紹，講述景點(diǎn)相關(guān)的歷史和故事。此電子導(dǎo)游還能提示游客如何行車到達(dá)目的地、前方有什么景點(diǎn)、餐館或者酒店。電子導(dǎo)游系統(tǒng)己經(jīng)是一些發(fā)達(dá)國家發(fā)展旅游業(yè)的一大熱點(diǎn)，在英國，旅游產(chǎn)業(yè)及支持它的公共和私營部門組織設(shè)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(xiàng)目之首。在我國，電子導(dǎo)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(yīng)用主要還停留在數(shù)碼按鍵播放機(jī)和觸摸式視頻講解系統(tǒng)上，前者大部分旅游景點(diǎn)采用的是數(shù)碼按鍵播放機(jī)，在景點(diǎn)按一下相應(yīng)的鍵，就可以聽到導(dǎo)游詞；后者使用的電子導(dǎo)游機(jī)，游客通過觸摸屏幕上的按鈕，能得到景區(qū)景點(diǎn)、娛樂購物、交通出行等各方面的咨詢服務(wù)。真正的電子導(dǎo)游應(yīng)有智能性，一是智能引導(dǎo)功能，比如電子地圖功能和語音導(dǎo)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(zhǔn)確的介紹景點(diǎn)。智能電子導(dǎo)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(dǎo)游的企業(yè)不到十家，啟東市遠(yuǎn)卓電腦工程有限公司開發(fā)的電子導(dǎo)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(dǎo)講設(shè)備。1.1.2智能電子導(dǎo)游技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀在電子導(dǎo)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(jìn)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(biāo)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(chǔ)，在計(jì)算機(jī)硬，軟件環(huán)境的支持下，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)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(jià)、管理、定量分析和決策服務(wù)而建立起來的一類計(jì)算機(jī)應(yīng)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(jì)算機(jī)硬件環(huán)境、軟件環(huán)境、地理空間數(shù)據(jù)、系統(tǒng)維護(hù)和使用人員。硬件環(huán)境：主機(jī)外部設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)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(shí)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(jìn)行系統(tǒng)組織、管理、維護(hù)和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴(kuò)充完善、應(yīng)用程序開發(fā)。c.地理信息系統(tǒng)的功能由計(jì)算機(jī)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。總結(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(jì)算機(jī)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(fù)雜的地理系統(tǒng)進(jìn)行空間定位和過程動態(tài)分析。（3）由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計(jì)算機(jī)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(wù)。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(dú)立功能的專用計(jì)算機(jī)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(yán)格的要求的專用計(jì)算機(jī)。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(shè)備相配合的功能。第二階段是以嵌入式CPU為基礎(chǔ)、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(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)。第四階段是以基于Internet為標(biāo)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(shè)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(jì)算機(jī)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(dá)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(yīng)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(jī)交互界面和網(wǎng)絡(luò)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(shè)備集成的產(chǎn)物，是GIS的一個新興應(yīng)用領(lǐng)域。典型的嵌入式GIS應(yīng)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(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，可以應(yīng)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(jì)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(jìn)入20世紀(jì)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(yùn)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(luò)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(shè)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(shí)時的地理信息，尤其是與當(dāng)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(yīng)用領(lǐng)域，掌上電腦的嵌入式GIS也是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。它通過手機(jī)或PDA等嵌入式設(shè)備結(jié)合GPS定位向個人提供隨時隨地的位置服務(wù)，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(yīng)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(qiáng)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(yīng)用設(shè)計(jì)、開發(fā)服務(wù)、維護(hù)、培訓(xùn)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(yīng)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(shè)備上提供地理信息以及位置信息服務(wù)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(shè)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(shè)計(jì)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(jìn)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(jì)信息產(chǎn)業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。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(jìn)一步拓展和完善嵌入式GIS的應(yīng)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(dǎo)老師的幫助下，做了大量的工作，最終完成，實(shí)現(xiàn)如下功能：景點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)的樂趣。景點(diǎn)分類，按多級菜單查詢，選擇景點(diǎn)后，此景點(diǎn)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(jì)算任意兩點(diǎn)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(diǎn)的經(jīng)緯度。景區(qū)最佳旅游路線推薦。計(jì)算出游客在景區(qū)游玩所有景點(diǎn)所需的最佳路徑。1.3本文的創(chuàng)新點(diǎn)本文的創(chuàng)新點(diǎn)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(yùn)行效率更高更適應(yīng)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(yīng)用在旅游行業(yè)中，方便游客使用，彌補(bǔ)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(biāo)，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(shí)現(xiàn)經(jīng)緯度到屏幕像素點(diǎn)，像素點(diǎn)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(qiáng)大的功能。（3）路徑優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用在GIS系統(tǒng)中，使得導(dǎo)游系統(tǒng)更加人性化。

2電子導(dǎo)游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1電子導(dǎo)游系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jìn)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(dǎo)游系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)過程中分為幾個模塊進(jìn)行開發(fā)，以下是電子導(dǎo)游結(jié)構(gòu)圖：圖2-1電子導(dǎo)游結(jié)構(gòu)圖2.1.1硬件模塊電子導(dǎo)游系統(tǒng)以ARM微處理器為硬件基礎(chǔ)，外擴(kuò)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(xiàng)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(yùn)行軟件提供服務(wù)。本文2.2節(jié)將會詳細(xì)介紹嵌入式Linux。2.1.3嵌入式GIS模塊嵌入式GIS模塊用標(biāo)準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)C++開發(fā)，具有自主產(chǎn)權(quán)和跨平臺性，可運(yùn)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(yīng)用軟件或個人只需調(diào)用接口就可以實(shí)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(biāo)準(zhǔn)C++開發(fā)而成，可跨平臺使用，用來實(shí)現(xiàn)景區(qū)路徑規(guī)劃的功能，從而滿足游客對于智能導(dǎo)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(jìn)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(jìn)行配準(zhǔn)；然后，按照景點(diǎn)層，道路層，水層等對地圖進(jìn)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(diǎn)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(diǎn)介紹方式，同時有最佳旅游路線推薦窗口。將GIS生成的景點(diǎn)信息、路線以及相應(yīng)的圖片、文本、視頻，按照不同景點(diǎn)分類存儲。景點(diǎn)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(jī)中，應(yīng)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(diǎn)。本論文選用的嵌入式Linux是開源的，可免費(fèi)使用的操作系統(tǒng)，它具有以下特點(diǎn)：具有非常高的適應(yīng)性和可靠性，與其他運(yùn)行于PC上的操作系統(tǒng)相比，由于繼承了Unix的優(yōu)點(diǎn)，在穩(wěn)定性和適應(yīng)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(diǎn)：可以裁剪內(nèi)核，根據(jù)不同的任務(wù)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(shè)備，Linux上的驅(qū)動十分豐富了，他們支持各種主流硬件設(shè)備和最新硬件技術(shù)；價(jià)格低廉，作為開源的系統(tǒng)，任何人都可免費(fèi)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(yīng)用軟件，不僅適應(yīng)國家軟件業(yè)發(fā)展方向，而且可將開發(fā)費(fèi)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(xiàng)目。本論文的嵌入式GUI選擇使用QT/Embedded設(shè)計(jì)，有幾大優(yōu)點(diǎn)，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(jìn)行校正。考慮這些因素，選擇了QT/Embedded，實(shí)際應(yīng)用效果較好。信號((signal)/(slot)機(jī)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(jī)制來代替回調(diào)。這個特殊機(jī)制非常適合嵌入式系統(tǒng)的使用。

3智能電子導(dǎo)游系統(tǒng)的軟件研究與實(shí)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(jìn)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(chǔ)。本論文以西安大唐芙蓉園作實(shí)際例子進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，首先利用Windows桌面軟件MapInfo對大唐芙蓉園景區(qū)地圖進(jìn)行配準(zhǔn)，然后對其進(jìn)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(diǎn)，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(jìn)行地圖輸入和編輯操作，可通過以下多種方式進(jìn)行地圖數(shù)據(jù)采集和輸入，并對其進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(dú)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(xì)小的點(diǎn)（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(zhǔn)芙蓉園景區(qū)柵格地圖配準(zhǔn)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(zhǔn)柵格地圖。（1）在MapInfo中打開芙蓉園景區(qū)柵格地圖，以便配準(zhǔn)。（2）創(chuàng)建控制點(diǎn)信息。一般選擇創(chuàng)建4個或者更多控制點(diǎn)，四個控制點(diǎn)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(jìn)制的經(jīng)緯度換算為10進(jìn)制的經(jīng)緯度，進(jìn)行配準(zhǔn)。（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(shí)際上是一種等距離柱面投影，使用經(jīng)/緯度坐標(biāo)系。該投影被稱為Longitude/Latitude，這表示當(dāng)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(diǎn)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(diǎn)，而2410微處理器不帶有浮點(diǎn)運(yùn)算，直接用經(jīng)緯度計(jì)算會使運(yùn)算效率明顯下降。實(shí)際操作中，在GIS系統(tǒng)中編入程序先對經(jīng)緯度進(jìn)行處理的代碼使運(yùn)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(xiàng)”和“選擇顏色”可選擇圖上的一種顏色設(shè)為透明色，設(shè)定好后可選“確定”或“取消”操作。配準(zhǔn)成功后，即可進(jìn)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(jìn)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(yīng)一張數(shù)據(jù)表。最后，就可以依據(jù)柵格圖加入點(diǎn)、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(dú)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(fù)雜，為了方便智能電子導(dǎo)游系統(tǒng)的便操作，創(chuàng)建多個層，交通層、水域?qū)?、亭臺樓閣層、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(biāo)實(shí)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(yùn)行速度比較慢，為了減少點(diǎn)的數(shù)量，在進(jìn)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(jì)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(jìn)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(diǎn)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(jìn)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(dǎo)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(diǎn)屬性信息文件電子導(dǎo)游能通過文字、圖片、聲音、視頻介紹景點(diǎn)，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(diǎn)英文名命名的文件夾中。創(chuàng)建景點(diǎn)屬性信息文件主要是供景點(diǎn)查詢與介紹模塊使用，它收集了所有景點(diǎn)的屬性信息。如此，這個模塊才能實(shí)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(diǎn)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(shí)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(shí)現(xiàn)跨平臺和可移植性，嵌入式GIS模塊用標(biāo)準(zhǔn)C/C++語言實(shí)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(yīng)的數(shù)據(jù)模型，開發(fā)GIS算法，實(shí)現(xiàn)GIS各項(xiàng)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(biāo)信息，畫筆、畫刷信息。MID文件則是對應(yīng)記錄著與MIF相應(yīng)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(yīng)是保存圖形的一種文件格式，它由9種圖形組成：point(點(diǎn))、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(lán)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(jì)算：（紅色*65536）＋（綠色*256）＋藍(lán)色(3-1)解析出三原色的程序?yàn)椋簆3->color.color1=c/65536;//紅色p3->color.color2=c%65536/256;//綠色p3->color.color3=c%256;//藍(lán)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(yīng)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(biāo)點(diǎn)、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(diǎn)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(biāo)點(diǎn)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(diǎn)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(lán)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(diǎn)中文名字charnum;//景點(diǎn)標(biāo)號doublex,y;//點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)myColorcolor;//點(diǎn)的顏色structmypoint*next;//下一點(diǎn)的指針}myPoint;定義景點(diǎn)結(jié)構(gòu)體每個景點(diǎn)對應(yīng)一個結(jié)構(gòu)體包含景點(diǎn)的屬性信息和空間信息。typedefstructregionpoint{doublex,y;//區(qū)域點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)structregionpoint*next;//下一點(diǎn)的指針}regionPoint;定義區(qū)域點(diǎn)結(jié)構(gòu)體，其中包括它的經(jīng)緯度坐標(biāo)。typedefstructmypline{intcname;//中文名，該路徑的標(biāo)號intquan;//直線的權(quán)值regionPoint*p;////直線的起始點(diǎn)與終點(diǎn)坐標(biāo)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(yīng)一個標(biāo)號。typedefstructmyregion{doublecenterX,centerY;//區(qū)域中心坐標(biāo)intnums;//個數(shù)myPenpen;//線條顏色myBrushbrush;//區(qū)域顏色regionPoint*p;//下一區(qū)域點(diǎn)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(biāo)及顏色等信息。typedefstructmyrect{longx0,y0,x1,y1;//矩形的左上點(diǎn)和右下點(diǎn)坐標(biāo)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(diǎn)和右下點(diǎn)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(biāo)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(diǎn)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(diǎn)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(biāo)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(jìn)行經(jīng)緯度與像素點(diǎn)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(dāng)前地圖中心點(diǎn)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(diǎn)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(dāng)前鼠標(biāo)所在位置的橫坐標(biāo)值，得出該點(diǎn)的經(jīng)度；doublegetw(intn);//傳入當(dāng)前鼠標(biāo)所在位置的縱坐標(biāo)值，得出該點(diǎn)的緯度；doublegetx(doublej);//傳入一個點(diǎn)的經(jīng)度，得到它的橫坐標(biāo)；doublegety(doublew);//傳入一個點(diǎn)的緯度，得到它的縱坐標(biāo)；voidmove(intm,intn);//傳入當(dāng)前鼠標(biāo)所在位置的橫縱坐標(biāo)，該函數(shù)完成此點(diǎn)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(diǎn)距離時調(diào)用pointnmove(char*name);//已知景點(diǎn)名，將其移到屏幕中心點(diǎn)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(dú)立的鏈表，scenes則指向該圖層的各個景點(diǎn)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(shí)現(xiàn)。myPicture類內(nèi)封裝的各個函數(shù)的功能以上已經(jīng)標(biāo)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(yīng)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(shí)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(biāo)的各點(diǎn)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(biāo)用來獲得各點(diǎn)的信息，比如距離等。b.地圖漫游重新設(shè)置中心點(diǎn)可以將任意景點(diǎn)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(jìn)行設(shè)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(diǎn)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(diǎn)1的經(jīng)緯度，x2，y2是點(diǎn)2的經(jīng)緯度，每當(dāng)旅客點(diǎn)擊觸摸屏上的一點(diǎn)時，通過事件響應(yīng)得到該像素點(diǎn)，利用GIS算法得到該點(diǎn)的經(jīng)緯度然后計(jì)算兩點(diǎn)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(jì)算兩點(diǎn)間距離，考慮到ARM是定點(diǎn)CPU每次的浮點(diǎn)運(yùn)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(jì)算量較高斯投影運(yùn)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(jìn)行比對誤差保證在3m3.2.4嵌入式GIS圖形界面實(shí)現(xiàn)各效果圖界面左側(cè)由上到下第一個按鈕實(shí)現(xiàn)距離測量：圖3-4兩點(diǎn)間距離該圖是點(diǎn)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(diǎn)擊確定按鈕之后的效果圖片，顯示彩霞亭與旗亭兩點(diǎn)間的距離是411米。第二個按鈕實(shí)現(xiàn)景點(diǎn)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(diǎn)，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(dāng)點(diǎn)擊確定按鈕時，則顯示文本，是該景點(diǎn)的文字介紹，該景點(diǎn)會實(shí)現(xiàn)漫游功能，即對應(yīng)景點(diǎn)漫游到地圖的中心位置（即地圖上標(biāo)記紅十字處）。圖3-6漫游效果圖該圖是在點(diǎn)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(diǎn)擊確定按鈕后的效果圖片，顯示的是旗亭的景點(diǎn)介紹同時地圖上的旗亭景點(diǎn)移動地圖的中心位置。第三個按鈕是各景點(diǎn)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(diǎn)，同時該下拉式菜單顯示的景點(diǎn)與景點(diǎn)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(dāng)點(diǎn)擊不同的按鈕實(shí)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(biāo)記按鈕和清除標(biāo)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(dāng)在地圖上雙擊對應(yīng)的景點(diǎn)時該景點(diǎn)會漫游到地圖的中心位置（紅線標(biāo)記的位置），同時對應(yīng)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(shí)現(xiàn)大唐芙蓉園路徑復(fù)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(diǎn)，又能節(jié)省時間體力，不把時間花費(fèi)在路途中。在本論文的研究中，花費(fèi)了大量的時間研究智能路徑算法，最終將此算法運(yùn)用到電子導(dǎo)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(fù)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(diǎn)只能經(jīng)歷一次。而景區(qū)路徑十分復(fù)雜，缺乏理論上的約束條件。見下圖，是芙蓉園景點(diǎn)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(diǎn)出發(fā)游玩所有景點(diǎn)經(jīng)t，j點(diǎn)回到k點(diǎn)?；蛘哂慰椭粚Σ糠志包c(diǎn)感興趣比如k，t，o，p，q，r，g然后走回頭路返回a點(diǎn)。針對景區(qū)各種路徑的復(fù)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(diǎn)不同：路徑不對稱，起點(diǎn)未必就是終點(diǎn)