基于平台的G1S系统二次开发与设计 ------以无...

基于平台的G1S系统二次开发与设计
------以无线电测向交会定位系统为例

钟 猛，龚晓峰，王叶红
(四川大学电气信息学院 四川成都 610065)

地理信息系统(Geographical lnformation System，GIS)是20世纪60年代开始迅速发展起来的地理学研究技术，是多种学科交叉的产物。地理信息系统是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统，具有以下3个方面的特征：

(1)具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力，具有空间性和动态性。

(2)以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有区域空间分析、多要素综合分析和动态预测能力，产生高层次的地理信息。

(3)由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。

地理信息系统从外部来看，他表现为计算机软硬件系统；而其内涵是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型，是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。GIS的应用日趋广泛，已成为城市规划、设施管理和工程建设的重要工具，同时还进入到军事战略分析、商业策划、移动通信、文化教育乃至人们的日常生活当中，其社会地位发生了明显的变化。GIS已被公认为21世纪的支柱产业。

2 无线电GIS系统的需求分析

随着无线电通讯技术的发展，使无线电技术和GIS技术的结合成为新的可能，形成了一种新的技术-一无线定位技术，无线定位技术的应用很广泛。利用这种技术，人们可以利用手机查询到自己所在的位置；再利用GIS系统的空间查询分析功能，查到自己所关心的信息等。针对GIS领域这一应用要求，为了满足日益增长的GIS应用要求，笔者设计并开发了基于通用开发平台的无线电测向、交会定位的GIS系统。系统可将GIS与应用模型有机结合起来，充分发挥GIS强大的空间分析功能，根据接收机接收到电磁波传来的信息，测出所接收到信息的方向角，实现在地图上的交汇，确定目标点的地理位置范围，并能根据给出的测向可信度进一步较准确的估计目标点的地理位置。

3 无线电GIS系统的开发模式

GIS软件开发主要有4种开发模式：

(1)独立开发

完全从底层开始，不依赖于任何GIS工具软件，从空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果输出，所有的算法都由开发者独立设计，然后选择某种程序设计语言，按照软件工程的步骤完成系统的开发。这种开发模式适用于开发商品化的GIS软件平台，但其开发难度大、开发周期长、投资大，不适用于一般的GIS开发用户。

(2)单纯的二次开发

基于内外先进的GIS平台，利用其提供的二次开发语言进行开发，如ArcView提供的Anvenue，Maplnfo提供的MapBisic等，开发出具有特定应用功能的GIS软件。该种开发模式简单易行，有很多功能可以直接从原有的平台软件中引用过来，但其移植性差，受开发平台的影响，不能脱离远系统单独运行。

(3)组件GIS技术

在可视化开发环境(如VB，VC"，Delphi等)中，将GIS控件嵌入用户应用程序中，实现GIS一般功能，而且在同一环境下利用开发语言可以实现GIS的应用功能。该模式可缩短程序开发周期，程序也易于移植、便于维护。

(4)通用平台

利用别人开发的商品化的GIS软件平台，而不需要熟悉任何GIS方面的专用语言和控件知识，就可以利用自己熟悉的持续开发语言开发出GIS软件的用户要求的所有功能。此模式可缩短程序开发周期、降低开发难度、减少工作量、也便于维护。

4 无线电GIS系统的结构设计

无线电GIS系统一般由底层数据模块、功能模块、用户图形界面三部分组成。底层数据模块采用由通用平台提供的图形数据、属性数据等，而通用平台已经将图形数据、属性数据等进行软件打包，并以VC"语言编写的动态链接库的方式提供给二次开发用户。在开发的该无线电GIS系统中，所采用的通用平台为：全国无线电管理地理信息系统(ORACLE版)，编程语言为：Visual StudioEnterpriseV6．0Microsoft VC"。该平台的特点：开放了全国无线电管理地理信息系统应用程序的MFC主框架程序，这样做是为了便于二次开发用户理解全国无线电管理地理信息系统的组成，提高编程速度，降低开发难度，减少工作量，若要建立一个VisualC"应用程序时，可利用开发包提供的主框架程序作为主控程序，然后根据应用的具体需要添加或删减相应的头文件和动态链接库，同时开发自己的应用代码；若要建立其他语言的应用程序时，开发用户需自行设计主程序。在此无线电GIS系统中，采用Delphi语言自主进行开发与设计。系统总体结构设计框图如图1所示。

无线电GIS系统功能设计

无线电GIS系统除了包含一般的GIS通用功能，如能够完成地图的读入显示、缩放、游移、测距、指示坐标等功能，并有向导图指示；还包含特有的应用功能：他能够根据接收机所测的方向角，实现在电子地图上的交会定位，确定目标点的地理位置范围，并能根据给出的测向可信度进一步较准确的估计目标点的地理位置，进而提供目标跟踪的功能。系统功能设计结构框图如图2所示。

5．1 关于GIS系统的测向

随着无线电通讯技术的发展，为了节省电台的功率和确保通讯质量，人们曾对电磁波的定向发射和接收即定向天线进行了大量的研究。他为无线电测向奠定了基础。无线电测向的主要目的是借助于电磁波的传播，独立地和无源地确定目标辐射源的位置。每种电磁辐射，无论以何种形式出现，都带有方向信息，处于不同地理位置的测向站对同一辐射源实施测向，通过测向仪器返回的方向信息(示向度值)计算定位点的坐标，在地图上进行实时交会。

5．2 关于GIS系统的交会定位

从系统功能设计框图可以看系统的交会定位功能有两种工作状态选择，选择了功能，也就决定了相关功能。

(1)单机工作方式

不进行联网操作，只需要设置测向参数，并将测向结果保存在指定的表内，保存三次测向结果值之后，就可以在本机用所测数据进行交会定位。该工作方式仅适应于目标点固定，可用资源较少的情况下；但实时性较差。

(2)多机联网工作方式

能弥补单机工作方式的不足，能追踪动态目标，但需要至少三套设备，还要进行实时的网络连接；执行此项功能，首先要设置联网参数，再设置测向参数，用实时测得数据进行交会。

交会定位点可采用一定的算法计算出。这里仅简要介绍两种简单而实用的算法可以对目标点进行估计：

（1）项点平衡法
采用将3个交点坐标先进行加权，再求他们的平均值。其数学表达如下式，

(2)边距平衡法
首先找到区域三角形的角平分线交点O，求出O点到交会三角形各边的距离，然后以每个监测仪器的示向等级作为O点向每条交会线靠近程度的加权系数，采用矢量合成法，求出O点移动的方向和在此方向上移动的距离即为估计的目标点O的坐标 。

其中：d为点o到任一边的距离，e，f，g分别为每个监测仪器示向等级，A，B，C为监测仪器所测的示向度，A＝360一(90一A)，B，C，T，同理。此算法更具合理性，各参数也容易获得。如图3所示。

6 无线电GIS系统的软硬件工作环境

6．1 硬件环境

系统开发基础为微机，内存64MB以上、CPU为Pentium H以上、硬盘20GB以上，并结合输入、输出设