嵌入式GIS地图快速显示方法的应用

嵌入式GIS地图快速显示方法的应用

1 问题描述

地理信息系统（Geographic Information System, 简称GIS）产品被广泛应用于交通、测绘、环境、国防、航空航天等与国民经济乃至国家命脉相关的重要领域，带来了显著的经济和社会效益。近年来随着嵌入式技术的迅猛发展， GIS 技术也逐步应用于以手机、掌上电脑为代表的移动终端，使得嵌入式GIS 成为当今GIS 研究领域的一个重要趋势。当前地图数据量巨大，要求地图刷新频率高、实时性强，普通桌面系统的地图显示方法很难适用于存储器容量小、处理器性能低的嵌入式系统，提高地图的显示效率成为嵌入式GIS产品研发的首要问题。矢量地图拥有数据结构紧凑，冗余度低；图形显示质量好，精度高，不失真等优点，目前已被广泛应用与嵌入式移动终端。故设想利用针对矢量电子地图的地图显示数学模型，设计基于LOD的逐层分块的地图数据组织结构，并以此为基础建立网格索引，通过此方法提高地图显示速度。

2 需要解决的问题

（1）地图的数据组织结构是影响地图显示速度的核心因素。因此，如何对矢量地图显示数学模型进行分析研究，合理组织地图数据是首要问题。

由于电子地图的数据量较大，嵌入式设备的地图数据一般会存放在外存储器中，系统显示地图时需要先将地图数据读入内存，再由地图绘制程序解析内存中的数据，将地图显示在屏幕上。假设某矢量地图数据占用物理存储空间为D, 数据读入内存速度为V1,显示速度为V2, 数据读取准备时间为f （n） , 用户可等待时间为T, 嵌入式设备内存容量为R, 则有以下公式成立：

嵌入式设备内存容量一定，若V1, V2, T 为常数，则必须减少D 和f （n）才能满足数据显示和处理的要求，提高地图的显示速度。

通过对地图显示数学模型的分析可以发现，要使地图的显示速度达到最快，需要解决两个问题：一是尽量减少地图非屏幕显示区域的数据量，即根据显示范围限制读入的数据量；二是要能以最快的速度从庞大的地图数据中找到当前显示范围所涉及的相关数据。

（2）在建立地表模型时，应充分考虑人的视觉特点，但如何对处于视觉不同区域的模型采用不同的分辨率表示，即如何参考地图地理要素的规范，根据要素的重要程度将不同比例尺地图中的图层划分为不同的显示层次。

（3）在地图的显示过程中，地图缩小时屏幕覆盖地图的范围增大，只需显示主要地理要素对象，相对次要的地理要素可隐藏而不显示；地图放大显示时屏幕覆盖范围减小，在当前已显示的地理要素基础上，相对次要的地理要素也需显示出来。在此基础上，如何将地图数据所描述的地理要素依据其重要性特征分为多个数据层次。

（4）要提高地图的显示速度，应尽量减少地图非屏幕显示区域的数据量，因此需对矢量地图进行分割形成地理范围更小的图块，并将图块作为嵌入式GIS 系统地图数据处理的基本单元。怎样对矢量地图进行分割也是重要的问题。

（4）如何使地图显示时能快速的从外存检索和调度当前显示范围所涉及的矢量数据，即怎样建立一个“空间索引”。

3自我评价

为使矢量地图能够在嵌入式GIS 平台上实现快速显示，本文设想了对矢量地图显示构建数学模型，从减少地图非屏幕显示区域的数据量和快速检索并调度当前显示数据两方面入手，此方法能够很好地满足嵌入式环境下地图快速显示的要求，有效提高地图操作效率，但涉及的知识较为深入和复杂，相对于只懂皮毛的我们来说很难完成，希望通过以后深入的学习可以完成。