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文檔簡介
1、<p><b> 南京大學金陵學院</b></p><p> 本 科 畢 業(yè) 論 文</p><p> 院 系 城市與資源學院 </p><p> 題 目 基于底層的校園智能助手的開發(fā) </p><p> 專 業(yè) 地理信息系統(tǒng)
2、 </p><p> 學生姓名 </p><p> 指導老師 職稱 副教授 </p><p> 職稱 助教 </p><p> 論文提交日期 </
3、p><p> 南 京 大 學 金 陵 學 院</p><p> 本科生畢業(yè)論文(設計)指導情況記錄</p><p><b> - 1 -</b></p><p> 南 京 大 學 金 陵 學 院</p><p> 本科生畢業(yè)論文(設計)評閱意見</p><p><
4、;b> - 2 -</b></p><p> 南 京 大 學 金 陵 學 院</p><p> 本科生畢業(yè)論文(設計)答辯記錄、成績評定</p><p><b> - 3 -</b></p><p> 南京大學金陵學院本科畢業(yè)論文中文摘要首頁用紙</p><p> 畢
5、業(yè)論文題目: 基于底層的校園智能助手的開發(fā) </p><p><b> 摘 要</b></p><p> 校園智能助手是以高校校園地理信息為主要管理內容,并與其他校園學習、生活信息相結合的綜合性軟件系統(tǒng)。南京大學金陵學院校區(qū)龐大、浦苑教學樓設計獨特、結構復雜,給同學們提供優(yōu)越的條件的同時也給同學們帶來一定的麻煩。為了解決同學們在校園生活和
6、校園學習中的一些不方便問題,比如學校各棟教學樓的情況、哪個教室現(xiàn)時段是空置的、如何快速到達你尋覓的教室、校區(qū)內商鋪的有關信息等等,而開發(fā)的一款自主設計研發(fā)基于MFC底層的多平臺校園智能助手軟件。</p><p> 本系統(tǒng)搭建在PC平臺和移動GIS平臺上,具有加載Shapefile格式的數(shù)據(jù)文件、基本地圖操作功能、校園建筑物基本信息查詢功能、2.5D教學樓尋路功能、自習教室查詢與管理、商鋪信息及商品信息查詢功能等
7、。</p><p> 通過該系統(tǒng),用戶只要幾分鐘就能對南京大學金陵學院的綜合情況有一個清楚的認識,大大方便用戶的校園生活。 </p><p> 關鍵詞:底層開發(fā),多平臺,智能助手</p><p> 南京大學金陵學院本科畢業(yè)論文英文摘要首頁用紙</p><p> THESIS: Development of campus intelli
8、gent assistant based on underlying</p><p><b> Abstract</b></p><p> Campus Intelligent Assistant is a comprehensive software system of geographical information of the university cam
9、pus as the main management of content, and learn with other campus life information were combined.The campus of Nanjing University Jinling Collage is very large,the main teaching building-Puyuan has complex structure and
10、 unique design.Provide favorable conditions to the students but also to bring some trouble to the scholastics.In order to solve the inconvenient problem of students in</p><p> This software system based on
11、PC platform and mobile GIS platform,has these main function:load and display format of shpfile data,conduct GIS data manipulation on views,display information of building,navigation in teaching building based on 2.5D vie
12、w,inquiry and management of self-study classrooms.inquiry of shop and commodity in the shop.</p><p> Through the system, users will have a a clear understanding of Nanjing University Jinling Collage in a fe
13、w minutes,convenient user campus living.</p><p> Keyword:Underlying development ,Multi-platform ,Intelligent Assistant</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 摘 要I</b
14、></p><p> AbstractII</p><p><b> 目 錄III</b></p><p><b> 第一章 緒論1</b></p><p> 1.1論文研究背景及意義1</p><p> 1.2地理信息系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀概述2</p
15、><p> 1.2.1國外地理信息系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀2</p><p> 1.2.2國內地理信息系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀3</p><p> 1.2.3校園地理信息系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀綜合4</p><p> 1.3論文研究主要內容和目的4</p><p> 1.4系統(tǒng)開發(fā)流程及論文結構4</p><p>
16、; 第二章 底層技術及理論基礎6</p><p> 2.1開發(fā)語言C++及VC++開發(fā)平臺6</p><p> 2.1.1 C++語言的優(yōu)點6</p><p> 2.1.2 VC++開發(fā)平臺7</p><p> 2.2微軟基礎類庫MFC8</p><p> 2.2.1 MFC概述8</p&
17、gt;<p> 2.2.2 MFC與VC++平臺8</p><p> 2.2.3底層GIS的消息映射機制8</p><p> 2.3移動智能平臺開發(fā)9</p><p> 2.3.1移動智能設備開發(fā)概述9</p><p> 2.3.2 Visual Stdio與移動智能設備開發(fā)的結合10</p>
18、<p> 2.4地理信息系統(tǒng)算法10</p><p> 2.4.1地理信息系統(tǒng)基本算法10</p><p> 2.4.2平面數(shù)據(jù)的變換算法10</p><p> 2.4.3路徑分析算法11</p><p> 2.5 數(shù)據(jù)的采集和輸入12</p><p> 第三章 校園智能助手的設計與實現(xiàn)
19、15</p><p> 3.1校園智能助手介紹15</p><p> 3.1.1校園智能助手的概念15</p><p> 3.1.2 校園智能助手的特征15</p><p> 3.1.3 校園智能助手的軟硬件組成15</p><p> 3.2 PC平臺的校園智能助手的設計與實現(xiàn)16</p&g
20、t;<p> 3.2.1 PC平臺系統(tǒng)整體設計16</p><p> 3.2.2 PC平臺系統(tǒng)功能設計17</p><p> 3.2.3 PC平臺系統(tǒng)界面設計32</p><p> 3.3移動GIS平臺的校園智能助手的設計與實現(xiàn)32</p><p> 3.3.1移動GIS平臺系統(tǒng)整體設計32</p>
21、;<p> 3.3.2移動GIS平臺系統(tǒng)功能設計33</p><p> 3.3.3移動GIS平臺系統(tǒng)界面設計35</p><p> 第四章 總結與展望36</p><p><b> 4.1總結36</b></p><p><b> 4.2展望36</b></p
22、><p><b> 參考文獻38</b></p><p><b> 致謝40</b></p><p><b> 第一章 緒論</b></p><p> 1.1論文研究背景及意義</p><p> 地理信息系統(tǒng)(GIS)作為獲取、存儲、分析和管理
23、地理空間數(shù)據(jù)的重要工具、技術和學科[],近年來得到了廣泛關注和迅猛發(fā)展。這種發(fā)展不僅僅是地理信息系統(tǒng)有關概念的發(fā)展,更是地理信息系統(tǒng)相關軟件的發(fā)展。借助著計算機技術的日新月異,各種地理信息系統(tǒng)軟件也應運而生。這些軟件解決了許多人們在日常生活中遇到的種種難題,或是方便了人們的生活,提升了人們的生活質量。大體來說,地理信息系統(tǒng)軟件的開發(fā)可以分為:測繪、規(guī)劃、遙感等等多個方向,但這些方向并不孤立存在,很多時候它們相互結合,形成一個綜合的地理信
24、息系統(tǒng)[]。舉個例子,就拿近些年得到廣泛應用的汽車導航尋路系統(tǒng)來說,涉及GPS定位與導航,道路最優(yōu)路徑分析、即時分析等多方面。如果說汽車導航尋路系統(tǒng)是為有車一族準備的,那么離同學大學生活比較近貼近的地理信息系統(tǒng)開發(fā)方面的應用又有哪些呢?比較有代表性的要數(shù)數(shù)字校園系統(tǒng)了。數(shù)字校園是由數(shù)字地球演化而來,從概念上來說,數(shù)字校園以網(wǎng)絡為基礎,利用先進的信息化手段和工具,實現(xiàn)從環(huán)境、資源到活動的全部數(shù)字化,最終實現(xiàn)信息全面數(shù)字化,從而提升校園管理
25、水平和效益的目的[]。從效果上來看,數(shù)字校園以信息可視化的形式向用戶展示</p><p> 先拿校園尋路導航技術來說。如今,由于信息技術的發(fā)展,數(shù)字時代的來臨,人們對導航技術的要求也越來越高,以前流行的在同一平面上的導航尋路已經(jīng)不能滿足客戶日益增長的需要,人們迫切需要多空間的尋路方式。大學教師和同學或許有這樣的感覺,學校越來越大了,教學樓也隨著不斷擴建結構變得越來越復雜,找教室變成了一件比較頭疼的事情。而教學樓
26、每層的單一的平面圖沒法滿足老師和同學“看圖知路”的需要,都期盼著有所改變??偠灾?,人們對校園教學樓導航的需求和要求也越來越高。</p><p> 信息可視化技術主要旨在研究大規(guī)模非數(shù)值型信息資源的視覺呈現(xiàn),幫助人們理解和分析數(shù)據(jù)。信息可視化囊括了數(shù)據(jù)可視化、信息圖形、知識可視化、科學可視化以及視覺設計方面的所有發(fā)展與進步[]。在這種層次上,如果加以充分適當?shù)慕M織整理,任何事物都是一類信息:表格、圖形、地圖,甚
27、至包括文本在內,無論其是靜態(tài)的還是動態(tài)的,都將為我們提供某種方式或手段,從而讓我們能夠洞察其中的究竟,找出問題的答案,發(fā)現(xiàn)形形色色的關系,或許還能讓我們理解在其他形式的情況下不易發(fā)覺的事情??梢暬谋磉_形式與交互技術則是利用人類眼睛通往心靈深處的廣闊帶寬優(yōu)勢,使得用戶能夠目睹、探索以至立即理解大量的信息[]。大學校園里每天都有大量的信息在流動,如何將重要的、有用的信息提取出來,以適當?shù)男问礁嬷瑢W們,成為信息可視化在校園應用方面需要解決
28、的問題。借助計算機技術和信息管理技術的發(fā)展,許多學校都開發(fā)了適合自己學校的信息發(fā)布和管理平臺,讓同學們足不出戶便知校園事[]。</p><p> 虛擬現(xiàn)實技術是利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界,提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬,讓使用者如同身歷其境一般,可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物[]。將校園的整體情況借助虛擬現(xiàn)實技術展示給用戶,可以加深用戶對學校環(huán)境的了解。</p>
29、<p> 拿我校南京大學金陵學院為例,學院有多棟建筑物構成,光教學區(qū)就有浦苑教學區(qū)、玉輝樓教學區(qū)和西平教學區(qū)三部分。其中以浦苑教學區(qū)結構最為復雜,由三棟結構各異的建筑物連成一體,給同學們提供優(yōu)越的自習環(huán)境的同時也給同學們帶來一定的麻煩。同時,校園內各主要建筑的尋路對于那些不太熟悉校園的老師和同學也是一大難題,同時,還面臨著校園信息發(fā)布形式老舊、不通暢、不能快速及時的發(fā)布等問題。如何開發(fā)一個合適的校園地理信息系統(tǒng)軟件,解決這些
30、困擾老師同學們的問題成了當務之急。</p><p> 1.2地理信息系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀概述</p><p> 地理信息系統(tǒng)的開發(fā)是計算機軟件開發(fā)與地理信息系統(tǒng)相關知識的結合,計算機軟件工程為系統(tǒng)提供框架、數(shù)據(jù)存儲等支持,地理信息系統(tǒng)相關知識為解決具體問題提供方法論的指導。大體來說,地理信息系統(tǒng)開發(fā)可以分為底層開發(fā)和二次開發(fā)。地理信息系統(tǒng)的底層開發(fā)一般采用C或者C++,開發(fā)系統(tǒng)的后臺或是網(wǎng)絡的
31、基端,也可以理解成最接近于硬件的開發(fā),最基礎最重要的開發(fā)。 地理信息系統(tǒng)的二次開發(fā)是指簡單的說就是在現(xiàn)有的地理信息系統(tǒng)軟件如ArcGIS上進行定制修改,功能的擴展,然后達到自己想要的功能,一般來說都不會改變原有系統(tǒng)的內核。就目前的開發(fā)情況來看,地理信息系統(tǒng)的開發(fā)多以二次開發(fā)為主。</p><p> 1.2.1國外地理信息系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀</p><p> 國外因為接觸地理信息系統(tǒng)這一概念比
32、較早,開發(fā)的情況也走在中國前面。美國的ESRI公司是世界上最大的地理信息系統(tǒng)軟件的提供商,其開發(fā)的ArcGIS、ArcInfo、ArcView等軟件更是成為了地理信息系統(tǒng)軟件的代表,ArcGIS所提供的ArcEngine更是為地理信息系統(tǒng)開發(fā)者提供了友好的開發(fā)界面和方便的SDK[]。而MapInfo公司開發(fā)的Mapinfo雖然偏向于數(shù)據(jù)輸入和查詢以及圖形顯示,但其提供的MapBasic語言為Mapinfo二次開發(fā)提供了基礎。二次開發(fā)出的
33、地理信息系統(tǒng)軟件雖然占有很大一部分市場,但底層開發(fā)的地理信息系統(tǒng)軟件依舊在很多領域發(fā)揮作用。</p><p> 就校園地理信息系統(tǒng)開發(fā)來說,國外有很多大學建立了自己學校的數(shù)字校園系統(tǒng),比如澳洲國立大學(Australian National University),在其主頁上ANU Campus Map提供了校區(qū)平面圖,可以進行主要建筑物信息的查詢,并提供簡單的地圖操作功能。其他的諸如加州大學洛杉磯分校分校(U
34、niversity of California, Los Angeles),除了具有校區(qū)平面圖方便用戶進行查詢之外,還提供了用戶所在位置到校區(qū)的導航功能,以文字形式作出指引。而俄亥俄大學(Ohio State University at Columbus)則是用2.5D插畫的形式將校園情況展示出來,表達效果更為突出??傮w來說國外校園地理信息系統(tǒng)開發(fā)還是比較完善的,功能和表現(xiàn)形式都可圈可點。</p><p> 1
35、.2.2國內地理信息系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀</p><p> 國內比較有名的地理信息系統(tǒng)公司要數(shù)超圖公司和中地數(shù)碼公司。超圖公司SuperMap是具有完全自主知識產權的大型地理信息系統(tǒng)軟件平臺。包括組件式GIS開發(fā)平臺、服務式GIS開發(fā)平臺、嵌入式GIS開發(fā)平臺、桌面GIS平臺、導航應用開發(fā)平臺以及相關的空間數(shù)據(jù)生產、加工和管理工具。中地數(shù)碼公司的MapGIS是中國具有完全自主知識版權的地理信息系統(tǒng),是全球唯一的搭建式G
36、IS數(shù)據(jù)中心集成開發(fā)平臺,實現(xiàn)遙感處理與GIS完全融合,支持空中、地上、地表、地下全空間真三維一體化的GIS開發(fā)平臺。國內的二次開發(fā)主要是基于這兩個軟件平臺進行的。</p><p> 目前,越來越多的國內高校也開始了各自的數(shù)字校園建設,紛紛在學校的網(wǎng)絡上發(fā)布各自的校園地圖供用戶使用,展示效果絲毫不遜色于國外。如哈爾濱工業(yè)大學三維虛擬數(shù)字校園,以2.5D結合3D的方式對校園的建筑物進行展示,還提供了導航和地圖直線
37、量算功能。國立臺灣大學雖然校園地圖的形式是以2D展示的,但與其他校園不同的是它提供了面積量算和360度全周天校園街景。中國礦業(yè)大學更是提供了校園真三維漫游功能。但是,從總體來說,國內大學的數(shù)字校園表現(xiàn)形式主要還是以平面圖的單一形式,地圖制作的比較簡單,并只能提供基本建筑物的查詢,而且信息也不夠全面,功能上有所欠缺,使得用戶在使用的時候往往對校園的情況了解不夠。</p><p> 1.2.3校園地理信息系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)
38、狀綜合</p><p> 綜合來看,國內外校園地理信息系統(tǒng)在表現(xiàn)上各有千秋,比如通過三維虛擬現(xiàn)實技術實現(xiàn)高校空間數(shù)據(jù)的制作、2.5D仿真地圖制作、高校校園全景圖片的采集與制作、實現(xiàn)高校校園地圖和三維全景圖片多通道景點信息整合平臺的開發(fā)等。總體來說,這些系統(tǒng)界面很友好,校園也多有三維或二維展示,從表現(xiàn)效果上來說可謂一個比一個漂亮,一個比一個感覺更有真實感。但他們在追求真實感和表現(xiàn)力的同時,往往忽略了空間分析功能,
39、對于諸如最優(yōu)路徑分析、空間量算等方面有所欠缺。而一些同學們在校園生活中常見的問題,這些系統(tǒng)也沒能很好的解決,比如找自習教室問題,校園商鋪商品信息查詢問題等。更值得引起注意的是,絕大多數(shù)系統(tǒng)只建立于一個平臺之上,忽略了其他平臺客戶的需求,給用戶帶來了不方便。</p><p> 1.3論文研究主要內容和目的</p><p> 針對國內外校園地理信息系統(tǒng)現(xiàn)況的分析和南京大學金陵學院校園的實際
40、情況及廣大師生的需求,南京大學金陵學院校園智能助手軟件應運而生。南京大學金陵學院校園智能助手軟件就是一款滿足人們對校園及教學樓尋路及條件查找的需求的軟件。通過該軟件,用戶只要幾分鐘,就能對南京大學金陵學院的整體情況和浦苑教學樓的內部樓層有一個清楚的認識,可以輕松查找滿足用戶需求條件的教室,讓需要自習的同學不再有四處找教室的煩惱;校園主要建筑物和樓層間的尋路導航,更是讓初到南京大學金陵學院的人員不再有迷路的煩惱。同時,為了方便同學們的校園
41、生活,校園智能助手還提供校內主要商鋪商品信息的查詢及優(yōu)惠信息的發(fā)布。真正做到足不出戶便知校園事。</p><p> 1.4系統(tǒng)開發(fā)流程及論文結構</p><p> 本系統(tǒng)開發(fā)采用底層開發(fā),采用GIS設計課程中學到的原型法開發(fā)方法和計算機編程自底向上的編程方法相結合進行開發(fā)。原型法是指在獲取一組基本的需求定義后,快速地建立一個目標系統(tǒng)的最初版本,并把它反復修改,不斷完善。直到系統(tǒng)完成[]
42、。自底向上是指在設計具有層次結構的大型程序時,先設計一些較下層的程序,即去解決問題的各個不同的小部分,然后把這些部分組合成為完整的程序。論文的具體時間安排為3月份查找大量資料,分析系統(tǒng)可以實現(xiàn)的功能等。4月進行開發(fā),并完成基本開發(fā)文檔,5月初完成畢業(yè)論文的寫作。</p><p> 圖1.1 系統(tǒng)開發(fā)階段流程圖</p><p> Fig 1.1 Flowsheet of system d
43、evelopment</p><p> 在論文結構方面,本論文分為四章,對南京大學金陵學院校園智能助手進行全面的介紹:</p><p> 緒論,主要介紹論文研究的背景和意義、國內外地理信息系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)況等。</p><p> 底層技術及理論基礎,本章介紹底層開發(fā)的平臺、技術、相關算法及數(shù)據(jù)的采集等。</p><p> 校園智能助手的設計
44、與實現(xiàn),本章詳細介紹單機平臺和移動GIS平臺上校園智能助手的各項功能及實現(xiàn)手段</p><p> 總結與展望,本章是對論文研究進行回顧總結和展望未來系統(tǒng)的應用。</p><p> 第二章 底層技術及理論基礎</p><p> 2.1開發(fā)語言C++及VC++開發(fā)平臺</p><p> 美國AT&T貝爾實驗室的本賈尼·斯
45、特勞斯特盧普博士在20世紀80年代初期發(fā)明并實現(xiàn)了C++。一開始C++是作為C語言的增強版出現(xiàn)的,從給C語言增加類開始,不斷的增加新特性。虛函數(shù)、運算符重載、多重繼承、模板、異常、RTTI、命名空間逐漸被加入標準。1998年國際標準組織(ISO)頒布了C++程序設計語言的國際標準ISO/IEC 1988-1998。C++是具有國際標準的編程語言,通常稱作ANSI/ISOC++[]。 </p><p> Micr
46、osoft Visual C++是Microsoft公司推出的開發(fā)Win32環(huán)境程序,面向對象的可視化集成編程系統(tǒng)。它不但具有程序框架自動生成、靈活方便的類管理、代碼編寫和界面設計集成交互操作、可開發(fā)多種程序等優(yōu)點,而且通過簡單的設置就可使其生成的程序框架支持數(shù)據(jù)庫接口、OLE2,WinSock網(wǎng)絡、3D控制界面[]。 </p><p> 2.1.1 C++語言的優(yōu)點</p><p>
47、; C++語言是對C語言的擴展,是C語言的超集。簡單來說,C++與C完全兼容。C++既可用于結構化程序設計,又可用于面向對象的程序設計。C++對C的增強和擴展,主要表現(xiàn)在兩個方面:1、在原來面向過程的機制基礎上,對C語言的功能做了不少擴充。2、增加了面向對象的機制。</p><p> 具體來說,C++與C相比,其優(yōu)點在于:</p><p> C++與C語言兼容,既支持面向對象的程序設
48、計,也支持結構化的程序設計。同時,熟悉C語言的程序員,能夠迅速掌握C++語言。</p><p> C++修補了C語言中的一些漏洞,提供更好的類型檢查和編譯時的分析。使得程序員在C++環(huán)境下繼續(xù)寫C代碼,也能得到直接的好處。</p><p> C++生成目標程序質量高,程序執(zhí)行效率高。一般來說,用面向對象的C++編寫的程序執(zhí)行速度與C語言程序不相上下。</p><p&
49、gt; C++提供了異常處理機制,簡化了程序的出錯處理。利用throw、try和catch關鍵字,使出錯處理程序不必與正常的代碼緊密結合,提高了程序的可靠性和可讀性。</p><p> C++函數(shù)可以重載。重載允許相同的函數(shù)名具有不同參數(shù)表,系統(tǒng)根據(jù)參數(shù)的個數(shù)和類型匹配相應的函數(shù)。</p><p> C++在一定程度上可以和C語言很好的結合,甚至目前大多數(shù)C語言程序是在C++的集成開
50、發(fā)環(huán)境中完成的。C++相對眾多的面向對象的語言,具有相當高的性能。</p><p> C++引入了面向對象的概念,使得開發(fā)人機交互類型的應用程序更為簡單、快捷。很多優(yōu)秀的程序框架包括MFC、QT、wxWidgets就是使用的C++。</p><p> C++提供了模板機制。模板包括類模板和函數(shù)模板兩種,它們將數(shù)據(jù)類型作為參數(shù)。對于具體數(shù)據(jù)類型,編譯器自動生成模板類或模板函數(shù),它提供了源
51、代碼復用的一種手段[]。</p><p> 2.1.2 VC++開發(fā)平臺</p><p> 本系統(tǒng)單機部分采用Visual C++ 6.0版本進行開發(fā)。手機部分采用Visual Stdio 2008進行開發(fā)。</p><p> Visual C++6.0由Microsoft開發(fā), 它不僅是一個C++ 編譯器,而且是一個基于Windows操作系統(tǒng)的可視化集成開發(fā)
52、環(huán)境(integrated development environment,IDE)。Visual C++6.0由許多組件組成,包括編輯器、調試器以及程序向導AppWizard、類向導Class Wizard等開發(fā)工具。 這些組件通過一個名為Developer Studio的組件集成為和諧的開發(fā)環(huán)境。Visual C++6.0以擁有“語法高亮”,自動編譯功能以及高級除錯功能而著稱。比如,它允許用戶進行遠程調試,單步執(zhí)行等。還有允許用戶在
53、調試期間重新編譯被修改的代碼,而不必重新啟動正在調試的程序。其編譯及創(chuàng)建預編譯頭文件(stdafx.h)、最小重建功能及累加連結(link)著稱。這些特征明顯縮短程序編輯、編譯及連結的時間花費,在大型軟件計劃上尤其顯著。</p><p> Visual Studio 2008是微軟公司推出的開發(fā)環(huán)境,可以用來創(chuàng)建 Windows 平臺下的 Windows 應用程序和網(wǎng)絡應用程序,也可以用來創(chuàng)建網(wǎng)絡服務、智能設備
54、應用程序和 Office 插件。Visual Studio 是目前最流行的 Windows 平臺應用程序開發(fā)環(huán)境。Visual Studio 2008 包括各種增強功能,例如可視化設計器(使用 .NET Framework 3.5 加速開發(fā))、對 Web 開發(fā)工具的大量改進,以及能夠加速開發(fā)和處理所有類型數(shù)據(jù)的語言增強功能。它為開發(fā)人員提供了所有相關的工具和框架支持,幫助創(chuàng)建引人注目的、令人印象深刻并支持 AJAX 的 Web 應用程序
55、。開發(fā)人員能夠利用這些豐富的客戶端和服務器端框架輕松構建以客戶為中心的 Web 應用程序,這些應用程序可以集成任何后端數(shù)據(jù)提供程序、在任何當前瀏覽器內運行并完全訪問 ASP NET 應用程序服務和 Microsoft 平臺[]。</p><p> 2.2微軟基礎類庫MFC</p><p> 2.2.1 MFC概述</p><p> MFC(Microsoft
56、Foundation Classes),是一個微軟公司提供的類庫(class libraries),以C++類的形式封裝了Windows的API,并且包含一個應用程序框架,以減少應用程序開發(fā)人員的工作量。其中包含的類包含大量Windows句柄封裝類和很多Windows的內建控件和組件的封裝類。類庫提供一組通用的可重用的類庫供開發(fā)人員使用。大部分類均從CObject 直接或間接派生,只有少部分類例外。MFC 應用程序的總體結構通常由開發(fā)人
57、員從MFC類派生的幾個類和一個CWinApp類對象(應用程序對象)組成。MFC 提供了MFC AppWizard 自動生成框架。此外MFC的部分類為MFC/ATL 通用,可以在Win32 應用程序中單獨包含并使用這些類[] 。</p><p> 2.2.2 MFC與VC++平臺</p><p> MFC是微軟用于在C++環(huán)境下編寫應用程序的一個框架和引擎,VC++是Windows下開發(fā)
58、人員使用的專業(yè)C++ SDK(Standard SoftWare Develop Kit,專業(yè)軟件開發(fā)平臺),MFC就是掛在它之上的一個輔助軟件開發(fā)包。作為與VC++血肉相連的部分,將Win API與C++緊密結合,隱藏了在Windows下編譯時的大量細節(jié),如應用程序實現(xiàn)消息的處理,設備環(huán)境繪圖等。簡單的說,MFC為使用VC++平臺開發(fā)Windows應用程序提供了類庫上的支持。</p><p> 2.2.3底層
59、GIS的消息映射機制</p><p> MFC利用ClassWizard來幫助實現(xiàn)消息映射,ClassWizard會在源碼中添加一些消息映射的內容,并聲明和實現(xiàn)消息響應函數(shù)。一個消息,是系統(tǒng)定義的一個32位的值,他唯一的定義了一個事件,向Windows發(fā)出一個通知,告訴應用程序某個事情發(fā)生了。例如,單擊鼠標、改變窗口尺寸、按下鍵盤上的一個鍵都會使Windows發(fā)送一個消息給應用程序。消息可以由系統(tǒng)或者應用程序產
60、生。系統(tǒng)在發(fā)生輸入事件時產生消息。所謂消息映射,就是把Windows系統(tǒng)的各種消息映射到MFC類庫的成員函數(shù)上的一種機制。MFC提供了幫助工具ClassWizard來實現(xiàn)消息映射,在處理消息的類中添加一些有關消息映射的內容,并添加一些處理消息的成員函數(shù)。</p><p> 圖2.1 MFC消息映射原理</p><p> Fig 2.1 Principle of message mapp
61、ing based on MFC</p><p> 2.3移動智能平臺開發(fā)</p><p> 2.3.1移動智能設備開發(fā)概述</p><p> 智能終端設備是指那些具有多媒體功能的移動智能設備這些設備支持音頻、視頻、數(shù)據(jù)等方面的功能.如:智能手機、可視電話、PDA等。而移動智能設備開發(fā)則是指開發(fā)在設備本身上運行的基于相應操作系統(tǒng)的胖客戶端應用程序。目前的主流移
62、動智能設備的操作系統(tǒng)有蘋果的iso、谷歌的安卓、微軟的Windows Mobile、諾基亞的塞班等。本系統(tǒng)手機客戶端運行于微軟Windows Mobile5.0操作系統(tǒng)上,Windows Mobile(簡稱:WM)是微軟針對移動設備而開發(fā)的操作系統(tǒng)。該操作系統(tǒng)的設計初衷是盡量接近于桌面版本的Windows,微軟按照電腦操作系統(tǒng)的模式來設計WM,以便能使得WM與電腦操作系統(tǒng)一模一樣。WM的應用軟件以Microsoft Win32 API為
63、基礎。WM的應用軟件以Microsoft Win32 API為基礎。</p><p> 2.3.2 Visual Stdio與移動智能設備開發(fā)的結合</p><p> Visual Studio 為開發(fā)在基于 Windows Mobile的智能設備上運行的軟件提供了豐富的集成化支持。可以使用 Visual C# 或 Visual Basic 編寫在 .NET Compact Frame
64、work 上運行的托管應用程序,也可以使用 Visual C++ 編寫本機應用程序。無論選擇何種語言,開發(fā)者都將使用開發(fā)桌面應用程序時所使用的相同代碼編輯器、設計器和調試器界面。只要選擇一種可供所選語言使用的智能設備項目模板,然后開始編寫代碼即可。Visual Studio 提供了用于在開發(fā)計算機上運行和調試代碼的仿真程序。此外,Visual Studio 還提供了相應的工具,用于簡化將應用程序及其資源打包到 CAB 文件中以便部署到最
65、終用戶設備的工作。</p><p> 2.4地理信息系統(tǒng)算法</p><p> 算法是指完成一個任務所需要的具體的步驟和方法。算法是計算機處理信息的本質,告訴計算機以確切的步驟來執(zhí)行一個指定的任務。隨著地理信息系統(tǒng)在各個領域中更為廣泛的應用,對GIS算法的研究變得日益重要。GIS算法作為處理地理科學領域中各種問題的分析求解方法,有著鮮明的特點。首先,雖然GIS算法用來解決地學領域的問題
66、的,但許多算法都不是孤立存在的,而是借鑒和發(fā)展了其他學科的研究成果;其次,GIS算法處理的往往是海量的地理信息,涉及許多復雜的空間運算,不同于簡單的數(shù)據(jù)查詢、編輯操作;再次,地理信息系統(tǒng)與實際應用、工程開發(fā)有著密切的關系,GIS算法與一般算法很重要的一個區(qū)別就是處理問題的不確定性,它無法被定性、定量成一個非常明確的純算法問題[]。</p><p> 2.4.1地理信息系統(tǒng)基本算法</p><
67、p> 地理信息系統(tǒng)主要算法有:空間數(shù)據(jù)的變換算法、空間數(shù)據(jù)的轉換算法、空間數(shù)據(jù)的組織算法、空間數(shù)據(jù)的索引算法、空間數(shù)據(jù)的內插算法、空間度量算法、緩沖區(qū)分析算法、網(wǎng)格分析算法、地形分析算法、空間數(shù)據(jù)挖掘算法等。</p><p> 2.4.2平面數(shù)據(jù)的變換算法</p><p> 平面數(shù)據(jù)的變換算法是建立在直角坐標系的基礎上,以平面上一點O為直角坐標原點,過O作相互垂直的兩軸x
68、9;Ox和y'Oy而建立平面直角坐標系,規(guī)定Ox、Oy為正方向,Ox'、Oy'為負方向,因此在坐標系中一個已知點P,它的位置便可由該點對Ox與Oy軸垂線長度唯一的確定,即x=AP,y=BP通常記為P(x,y)。</p><p> 建立平面坐標變換矩陣:</p><p> T= (2-1)</p><p
69、> 變換功能上可把T分成四個矩陣,是對圖形進行縮放、旋轉、對稱、錯切等變換;是對圖形進行平移變換;是對圖形做投影變換,g的作用是在x軸的1/g處產生一個滅點;h的作用是在y軸的1/h處產生一個滅點;是對整體圖形做伸縮變換。</p><p> T為單位矩陣即定義二維空間中直角坐標系,此時T可看做3個行矢量,其中表示x軸上無窮遠點,表示y軸上無窮遠點,表示坐標原點。</p><p>
70、 設待求點P'的坐標為(x',y'),OP、OP'在平面坐標系下的向量表示為、。變換可以表示為OP'=OP×T,即:</p><p> =× (2-2)</p><p> 2.4.3路徑分析算法</p><p> 路徑分析是GIS中最基本的功能,其核心是對最佳路徑和最短路徑的
71、求解。從網(wǎng)絡模型的角度看,最佳路徑求解就是在指定網(wǎng)絡中兩節(jié)點間找一條阻礙強度最小的路徑。最佳路徑的產生基于網(wǎng)線和截點轉角的阻礙強度。比如,如果要找最快的路徑,阻礙強度要預先設定為通過網(wǎng)線或在結點處轉彎所花的時間;如果要找費用最小的路徑,阻礙強度就應該是費用。當網(wǎng)線在順逆兩個方向上的阻礙強度都是該網(wǎng)線的長度,而結點無轉角數(shù)據(jù)或轉角數(shù)據(jù)都是零時,最佳路徑就變成了最短路徑。</p><p> 另一種路徑分析功能是最佳
72、游歷方案的求解、網(wǎng)線最佳游歷方案求解,是給定一個網(wǎng)線集合和一個結點,求最佳路徑,使之由指定結點出發(fā)至少經(jīng)過每條網(wǎng)線一次而回到起始結點。結點最佳方案求解,則是給定一個起始結點、一個終止結點和若干中間結點,求解最佳路徑,使之由起點出發(fā)遍歷全部中間結點而達終點。</p><p> 路徑分析的主要方向有:</p><p> 靜態(tài)求最佳路徑:由用戶確定權值關系后,即給定每條弧段的屬性,當需求最佳
73、路徑時,讀出路徑的相關屬性,求最佳路徑;</p><p> 動態(tài)分析技術:給定一條路徑由多段聯(lián)系組成,要求標注出這條路上的千米點或要求定位某一公路上的某一點,標注出某條路上從某一千米數(shù)到另一千米數(shù)的路段;</p><p> N條最佳路徑分析:確定起點、終點,求代價較小的幾條路徑,因為在實踐中往往僅求出最佳路徑并不能滿足要求,可能因為某種因素不走最佳路徑,而走近似最佳路徑;</p&
74、gt;<p> 最短路徑:確定起點、終點和所要經(jīng)過的中間點、中間連線,求最短路徑;</p><p> 動態(tài)最短路徑分析:實際網(wǎng)絡分析中權值是隨著權值關系式變化的,而且可能會臨時出現(xiàn)一些障礙點,所以往往需要動態(tài)地計算最佳路徑。</p><p> 2.5 數(shù)據(jù)的采集和輸入</p><p> 數(shù)據(jù)的采集和輸入主要是用ArcGIS 9.3對原有地圖進行
75、數(shù)字化完成的,數(shù)字化的結果以.shp格式的數(shù)據(jù)輸出,被本系統(tǒng)接收進行展示。</p><p> 以教學樓的數(shù)據(jù)采集為例,首先我們從學校相關部門獲得了浦苑教學樓的柵格影像數(shù)據(jù)。</p><p> 圖2.2 浦苑教學樓的柵格影像數(shù)據(jù)</p><p> Fig 2.2 Raster data of Puyuan Teaching Building</p>
76、<p> 第一步 對柵格影像添加投影(地理)坐標系統(tǒng)。利用ArcCatalog,找到柵格文件,從屬性選項中選擇Spatial Reference下的edit按鈕,點擊Select,選擇Geographic Coordinate Systems下的World中的WGS 1984坐標系。</p><p> 圖2.3 選擇坐標系</p><p> Fig 2.3 Choose
77、Coordinate System</p><p> 第二步 新建矢量文件(shapefile)。利用ArcCatalog,在指定文件夾里,選擇Contents,在空白處右鍵,從彈出的對話框中選擇New,選擇Shapefile命名為“教學樓”,格式是Polygon,添加和第一步相同的地理坐標系。</p><p> 圖2.4 新建Shpfile文件</p><p>
78、; Fig 2.4 New shapefile</p><p> 第三步 添加到ArcMap。將柵格文件和.shp文件添加到ArcMap的工程中,拖動文件將.shp文件疊與柵格文件上方。</p><p> 圖2.5 添加到ArcMap</p><p> Fig 2.5 Add to ArcMap</p><p> 第四步 進行數(shù)字化
79、。點擊Editor工具條的下拉菜單,選擇Start Editing,點擊右側的畫筆按鈕,從右側的Target下拉列表中選擇“教學樓”。在相應區(qū)域進行數(shù)字化,雙擊結束數(shù)字化。</p><p> 圖2.6 進行數(shù)字化</p><p> Fig 2.6 Process in digitization</p><p> 第五步 檢查。全部數(shù)字化完成后,檢查是否有區(qū)域存
80、在漏畫、錯畫等情況,如有進行改正。</p><p> 第六步 保存。點擊File下的Save進行文件的保存。</p><p> 圖2.7 數(shù)字化結果</p><p> Fig 2.7 Result of digitization</p><p> 第三章 校園智能助手的設計與實現(xiàn)</p><p> 3.1校園
81、智能助手介紹</p><p> 3.1.1校園智能助手的概念</p><p> 校園智能助手是以高校校園地理信息為主要管理內容,并與其他校園學習、生活信息相結合的綜合性軟件系統(tǒng)。校園地理信息是校園管理的重要資源之一,利用地理信息系統(tǒng)對地理坐標和空間位置的表示能力,我們可以將學校的教學樓及各個重要設施的分布情況與其相關屬性數(shù)據(jù)結合起來,并實現(xiàn)地圖的尋路及相關屬性的查詢,使學校的領導、教職
82、工和廣大的同學可方便的了解學校的有關信息。而且,利用最新的軟件技術如多媒體技術、軟件復用技術,我們可以進一步拓展校園智能助手的功能,使之具有多媒體功能、鏈接與嵌入功能(OLE)等[]。簡而言之,校園智能助手可以將地圖、圖形、多媒體信息如和屬性資料有機的結合起來進行綜合管理,以清楚明了的方式展現(xiàn)給使用者,不但加深了使用者對校園的了解,更通過從系統(tǒng)中獲得的有效信息,合理的安排自己的校園生活,充實的過好每一天的大學生活。</p>
83、<p> 3.1.2 校園智能助手的特征</p><p> 校園智能助手應具有如下特征:</p><p> 1.提供校園各個地點詳細位置及營業(yè)或運作時間。主要地點及教學樓內部教室的尋路查詢。</p><p> 2.提供自習教室查詢和全校的課程詳表,自動加載你已選課程,參與課程討論區(qū)、管理該課程的作業(yè)安排??商砑悠渌n程到你的“旁聽計劃”。<
84、/p><p> 3.校內主要商鋪商品信息的查詢及優(yōu)惠信息的發(fā)布。</p><p> 3.1.3 校園智能助手的軟硬件組成</p><p> 本系統(tǒng)的一個設計目的就是為了讓更多的用戶可以在低配置情況下使用本系統(tǒng)。經(jīng)過代碼優(yōu)化、內存分配優(yōu)化及顯示優(yōu)化設計,該軟件經(jīng)測試可在Windows NT、Windows 2003、Windows XP、Windows Vista和
85、Windows 7等操作系統(tǒng)環(huán)境下運行,并能滿足較低硬件配置的要求,免去用戶升級硬件的煩惱。具體硬件要求如下:</p><p> 表3.1 PC校園智能助手硬件環(huán)境</p><p> Table 3.1 Hardware environment of Campus Intelligent Assistant </p><p> 表3.2 智能手機運行環(huán)境<
86、;/p><p> Table 3.2 Operating environment of smartphone</p><p> 3.2 PC平臺的校園智能助手的設計與實現(xiàn)</p><p> 3.2.1 PC平臺系統(tǒng)整體設計</p><p> PC平臺因為有著較好的處理器和顯示設備,有利于數(shù)據(jù)的維護更新,同時也能較好的保護數(shù)據(jù)不被惡意篡改及
87、攻擊。因此適合在此平臺上進行較多功能的實現(xiàn)。</p><p> 圖3.1 系統(tǒng)總體設計</p><p> Fig 3.1 General system-design</p><p> 總的來說,PC平臺的系統(tǒng)主要是是接受用戶的需求,調用相應的模塊進行處理,再將處理后的結果反饋給用戶[]。</p><p> 本系統(tǒng)PC部分分為三個主要功
88、能模塊。</p><p> 第一模塊(SHP模塊):地圖的基本操作功能</p><p> 該模塊主要負責shape files格式數(shù)據(jù)的讀取,并可以對讀取的視圖對象進行放大、縮小、漫游、全局視圖等操作。</p><p> 第二模塊(校園應用模塊):提供學校主要建筑物情況</p><p> 該模塊主要負責介紹校園情況,在校園衛(wèi)星影像圖上
89、點擊相應的地點可從彈出的對話框中了解到對應建筑物的信息。</p><p> 第三模塊(尋路視圖模塊):2.5D教學樓導航和陽光教室查詢與管理功能</p><p> 該模塊主要負責教學樓內的尋路,以及陽光教室信息的查詢、管理。如果用戶對該區(qū)路徑不熟悉,可以通過路徑檢索,系統(tǒng)會為其設計一條最優(yōu)路徑。如果用戶需要尋找陽光教室(即自習教室),則系統(tǒng)會根據(jù)用戶選擇的條件進行篩選,最終將滿足條件的
90、教室顯示,以供用戶選擇。</p><p> 3.2.2 PC平臺系統(tǒng)功能設計</p><p> 圖3.2 系統(tǒng)功能模塊設計</p><p> Fig 3.2 System function module design</p><p> 數(shù)據(jù)輸入:shapefile格式的讀取及顯示,2D圖像到2.5D圖像的投影轉變。</p>
91、<p> 條件查詢:陽光教室的查詢與管理功能、校園建筑物信息查詢功能。</p><p> 尋路導航:2.5D教學樓導航功能。</p><p> 功能上,讀取shapefile用于顯示教學樓整體結構圖,一目了然。條件查詢及檢索作用使得學校建筑物情況及自習教室的查詢作用發(fā)揮到了極致,為日常自習上課帶來了便利。尋路導航,不僅可以在同一層面中進行尋路導航,還可以實現(xiàn)跨層式導航。
92、各個作用之間相互影響,相輔相成,彼此相協(xié)調。</p><p> 1、基本地圖操作功能</p><p> ?。?)基于底層開發(fā)的地圖基本操作</p><p> 基于二次開發(fā)的地圖視圖操作功能只需使用系統(tǒng)已有控件,再調用相應函數(shù)進行關聯(lián)即可實現(xiàn)。相較二次開發(fā),基于底層開發(fā)的地圖視圖操作的實現(xiàn)較為復雜,沒有系統(tǒng)自帶控件,需要自行獨立編程開發(fā),利用獲取當前視圖范圍大小,
93、圖形坐標位置改變,橫縱比例等的轉變而實現(xiàn)。雖然實現(xiàn)過程復雜,但是其靈活度較大,讓編程開發(fā)者擁有更為廣闊的發(fā)展空間。</p><p><b> I、放大縮小功能</b></p><p> MFC中對視圖對象進行放大的原理有很多,該軟件采用的是點擊放大的辦法,通過改變視圖比例尺來進行視圖范圍的改變,在這種放大方式下,用鼠標點中圖中的一個點,系統(tǒng)會計算放大窗口屏幕坐標會
94、把圖形放大一個固定的比例,鼠標按中點處于放大后的圖形屏幕的中心,具體代碼參見CMyMapView類中的ZoomIn函數(shù)。</p><p> void CMyMapView::ZoomIn()</p><p><b> {</b></p><p> double dblX,dblY;</p><p> CMyPoi
95、nt pt,ptCenter;</p><p> //移動鼠標點擊點到屏幕中心</p><p> dblX=(m_StartPt.x-m_DrawParam.m_ScreenWidth/2)*m_DrawParam.m_Scale; dblY=(m_StartPt.y-m_DrawParam.m_ScreenHeigh/2) *m_DrawParam.m_Scale;</p&g
96、t;<p> m_DrawParam.m_StartX+ dblX;</p><p> m_DrawParam.m_StartY-=dblY;</p><p> //計算放大窗口屏幕坐標</p><p> m_StartPt.x=m_DrawParam.m_ScreenWidth/2-m_DrawParam.m_ScreenWidth /(
97、2*m_FixedScale);</p><p> m_StartPt.y = m_DrawParam.m_ScreenHeigh/2- m_DrawParam.m_ScreenHeigh/(2*m_FixedScale);</p><p> m_SecondPt.x=m_DrawParam.m_ScreenWidth/2+m_DrawParam.m_ScreenWid
98、th /(2*m_FixedScale);</p><p> m_SecondPt.y=m_DrawParam.m_ScreenHeigh/2+ZoomInWindows(); </p><p><b> }</b></p><p> 對視圖對象縮小的原理也類似,同樣采用點擊縮小的方式,用鼠標點中圖中的一個點,系統(tǒng)會去獲取當前地圖最大
99、矩形范圍,然后把圖形縮小一定比例,鼠標按中點同樣處于縮小后的圖形屏幕中心,具體代碼參見CMyMapView類中的ZoomOut函數(shù)。</p><p> void CMyMapView::ZoomOut()</p><p><b> {</b></p><p> double dblX,dblY,dblXScale,dblYScale;&l
100、t;/p><p> CMyPoint pt,ptCenter;</p><p> CMyPoint ptFirst,ptSecond;</p><p> CMapRectangle mapExtent;</p><p> CMyMapDoc* pDoc = GetDocument();</p><p> ASSE
101、RT_VALID(pDoc);</p><p> //獲得當前地圖最大矩形范圍</p><p> pDoc->m_MapLayers.GetAllExtent(mapExtent);</p><p> dblXScale = m_DrawParam.m_Scale+ (mapExtent.GetWidth()/m_FixedScale)
102、/m_DrawParam.m_ScreenWidth;</p><p> dblYScale = m_DrawParam.m_Scale + (mapExtent.GetHeight()/m_FixedScale)/m_DrawParam.m_ScreenHeigh; </p><p> if ( dblXScale < dblYScale )</p
103、><p><b> { </b></p><p> m_DrawParam.m_StartX -=(dblXScale-m_DrawParam.m_Scale)*m_DrawParam.m_ScreenWidth/2;</p><p> m_DrawParam.m_StartY += (dblXScale-
104、m_DrawParam.m_Scale)*m_DrawParam.m_ScreenHeigh/2;</p><p> m_DrawParam.m_Scale = (float)dblXScale;</p><p><b> }</b></p><p><b> else</b></p>
105、<p><b> { </b></p><p> m_DrawParam.m_StartX -=(dblYScale - m_DrawParam.m_Scale)*m_DrawParam.m_ScreenWidth/2;</p><p> m_DrawParam.m_StartY += (dblYScale -
106、m_DrawParam.m_Scale)*m_DrawParam.m_ScreenHeigh/2;</p><p> m_DrawParam.m_Scale = (float)dblYScale;</p><p><b> }</b></p><p> //移動鼠標點擊點到屏幕中心 </p><p> d
107、blX= (m_StartPt.x - m_DrawParam.m_ScreenWidth /2)*m_DrawParam.m_Scale; dblY=(m_StartPt.y - m_DrawParam.m_ScreenHeigh/2) *m_DrawParam.m_Scale;</p><p> m_DrawParam.m_StartX += dblX;</p><p> m_D
108、rawParam.m_StartY -= dblY;</p><p> Invalidate(TRUE);</p><p><b> }</b></p><p><b> II、漫游功能</b></p><p> 對視圖對象進行漫游,原理如下,當鼠標點中屏幕進行拖動時,原來位于左上角的坐標系
109、原點也發(fā)生了相應的移動,坐標系中的其他點也同時移動,從而達到對象平移的目的,具體代碼參見CMyMapView類中的Pan函數(shù)。</p><p> void CMyMapView::Pan()</p><p><b> {</b></p><p> double dblX,dblY;</p><p> CMyPoi
110、nt ptFirst,ptSecond;</p><p><b> CRect rc;</b></p><p> dblX = m_DrawParam.m_StartX + m_StartPt.x*m_DrawParam.m_Scale; </p><p> dblY = m_DrawParam.m_StartY - m_StartP
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