地理信息系統(tǒng)（GIS）是近年來興起的一門新興技術(shù)，它能夠直觀有效地利用和表達地理信息數(shù)據(jù)，滿足了信息綜合管理和數(shù)據(jù)服務(wù)可視化的需要，在地質(zhì)勘測、交通管理、遙控遙測等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。應(yīng)用型地理信息的開始通常主要有三種方法：⑴獨立開發(fā)；⑵單獨二次開發(fā)；⑶組件式GIS開發(fā)。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，組件式GIS成為當代GIS的重要發(fā)展方向。如果設(shè)計開發(fā)GIS系統(tǒng)時采用嵌入式技術(shù)，既能夠發(fā)揮通用編輯工具的強大程序開發(fā)能力，又能充分利用現(xiàn)有GIS系統(tǒng)的豐富功能，從而給開發(fā)工作帶來極大的方便。

　　1 嵌入式開發(fā)技術(shù)簡介

　　嵌入式開發(fā)技術(shù)是指以在應(yīng)用程序中嵌入由其他程序所提供的數(shù)據(jù)或?qū)ο蟮姆绞絹慝@得特定功能的程序設(shè)計方法。　　嵌入式是當前發(fā)展快、應(yīng)用廣、有發(fā)展前景的信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域之一。它具有以下特點：

　　◆ 它是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟，硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、體積、功耗等要求的專用計算機系統(tǒng)。

　　◆ 嵌入式系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)有著明顯的區(qū)別。

　　◆ 它由嵌入式處理器，嵌入式軟件，嵌入式應(yīng)用軟件組成。

　　◆ 隨著微電子技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展微控制芯片的功能越來越強大，而嵌入式設(shè)備也逐漸出現(xiàn)在人們的日常生活中。

     本文將以目前流行的MapInfo地理信息系統(tǒng)和Visual Basic 5.0程序設(shè)計語言為例，系統(tǒng)地介紹利用嵌入式技術(shù)開發(fā)GIS應(yīng)用軟件的方法。

　　MapInfo是一個功能強大的通用地理信息和空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，能提供豐富的地理信息數(shù)據(jù)編輯轉(zhuǎn)換、分析處理、瀏覽顯示、查詢檢索等功能，是目前應(yīng)用為廣泛的GIS基礎(chǔ)平臺之一。為了支持二次開發(fā)，MapInfo提供了簡單易用的MapBasic語言，并在4.0以后的版本中全面支持嵌入式技術(shù)。在應(yīng)用程序中嵌入MapInfo系統(tǒng)所使用的主要方法有OLE自動化、回應(yīng)廣泛和動態(tài)數(shù)據(jù)交換三種。

　　2 OLE自動化技術(shù)

　　OLE自動化技術(shù)是在微軟公司的對象鏈接和嵌入（OLE）技術(shù)和組件對象模型技術(shù)（COM）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種程序設(shè)計標準，它允許一個程序模塊控制其他程序模塊的執(zhí)行。換句話說，支持自動化的程序模塊的行為是可以通過編程來控制的，這種控制通過應(yīng)用程序?qū)ψ詣踊С殖绦蛩峁┑膶ο蟮脑L問來完成。OLE自動化實質(zhì)上是兩個不同的應(yīng)用程序之間以客房機/服務(wù)器方式進行的動態(tài)信息交換過程，作為服務(wù)器一方的應(yīng)用程序提供一組具有特定方法和屬性的對象模型，客房程序則使用標準的通信接口對其進行訪問和控制。MapInfo所提供的OLE自動化對象模型如圖1所示。

　　從圖1可以看出，MapInfo提供的OLE自動化對象體系具有很明顯的層次結(jié)構(gòu)。層是Application對象即MapInfo系統(tǒng)本身的運行實例，其下是MapBasic應(yīng)用程序?qū)ο蠹螹BApplications及其公共變量對象集合MBGlobals.所有的對象和對象集合都有相應(yīng)的方法和屬性，應(yīng)用程序可以調(diào)用這些方法和屬性來實現(xiàn)特定的功能。以VB5.0為例，要想在程序中嵌入MapInfo對象，首先要聲明一個ActiveX對象變量并用其創(chuàng)建MapInfo運行實例，方法如下：

　　Public MapInfo As Object

　　Set MapInfo=CreateObject（'MapInfo.Application'）

　　上述代碼將使MapInfo系統(tǒng)啟動并自動在后臺運行。與獨立運行時相比，作為自動化對象的MapInfo系統(tǒng)沒有自己的啟動窗體和用戶界面（菜單、工具條等），其行為完全由調(diào)用它的應(yīng)用程序控制。通過訪問Application對象的屬性和方法可以獲得MapInfo系統(tǒng)的絕大多數(shù)功能。常用的方法主要有三種：Do方法將一個代表MapBasic語句的字符串傳遞給MapInfo系統(tǒng)執(zhí)行：Eval方法將一個代表MapBasic表達式的字符串傳遞給MapInfo系統(tǒng)并返回其值：RunMenuCommand方法通知MapInfo系統(tǒng)執(zhí)行指定的菜單功能項。如果需要使用MapInfo的地圖顯示功能，可以把其他圖窗口嵌入到指定的窗體或圖形控件中。例如，下面的代碼可以使MapInfo的地圖窗口顯示在應(yīng)用程序窗體2的Picture控件中：

　　MapInfo.Do"Set Application Window"& Form2. Picture 1.hwnd

　　MapInfo.Do"Set Next Docment Parent"& Form2. Picture1.hwnd &"Style 1"

　　在地圖窗口嵌入后，應(yīng)用程序還可以象對待正常窗口一樣對其進行放大、縮小和移動操作。同樣的方法也可以用來嵌入MapInfo系統(tǒng)所能提供的其他，如圖例窗口、布局窗口、信息窗口和數(shù)據(jù)瀏覽窗口等。

　　在進行一些比較復雜的地理信息操作時，僅僅使用Do方法一條條地發(fā)送MapBasic指令顯示是不方便的，應(yīng)當采用編寫Mapbasic程序的方式處理，并把執(zhí)行結(jié)果返回給應(yīng)用程序。這樣能夠避免在應(yīng)用程序和MapInfo系統(tǒng)之間過于頻繁的數(shù)據(jù)交換，從而節(jié)省了系統(tǒng)資源、提高了運行效率。調(diào)用MapBasic程序的代碼如下：

　　MapBasic.Do"Run Application" & Mbfilename

　　要實現(xiàn)對MapBasic程序的控制并從中獲取數(shù)據(jù)，可以使用MBApplications對象集合。把MBApplications稱作對象集合是因為它代表了當前所有在MapInfo系統(tǒng)中運行的MapBasic程序。與Application對象的使用方法相同，我們首先要創(chuàng)建MBApplications對象，然后再訪問其屬性和方法。如果要訪問一個具體的MapBasic程序?qū)ο螅梢栽诩蠈ο蠛蠹由闲蛱杹碇付āＯ旅娴拇a通過訪問MBApplication對象集合把當前正在運行的所有MapBasic程序名稱返回給數(shù)組Mbfilename（）：

　　Dim MbApplist As Object

　　Set MbApplist=MapInfo.MBApplications

　　i=1

　　Do While i <=MbApplist.Count

　　Mbfilename（i）=MbApplist（i）。Name

　　i=i+1

　　Loop

　　MBApplications對象集合的屬性是只讀的，其值不能由應(yīng)用程序改變。如果要對某一MapBaisc程序?qū)ο筮M行控制，必須使用其Do方法。MapBasic程序?qū)o方法的響應(yīng)是通過執(zhí)行RemoteMsgHandler（）過程來完成的。在Do方法被調(diào)用的，MapInfo會自動執(zhí)行指定程序的RemoteMsgHandler（）過程，這時可以用CommandInfo（）函數(shù)來獲得Do方法的調(diào)用參數(shù)，加以判斷后再轉(zhuǎn)到相應(yīng)的執(zhí)行代碼。類似的，要從MapBasic程序中返回數(shù)據(jù)可以使用其Eval方法，而程序返回什么值由其RemoteQueryHandler（）函數(shù)中的代碼決定。對于在MapBasic程序中使用的公共變量，應(yīng)用程序也可以通過MBGlobals對象集合來直接訪問。比如要將序號為1的MapBasic程序中的公共變量global 1的值加1,可以使用下面的代碼：

　　Dim globinfo As Object,Oldval As Integer

　　Set globinfo=Mapinfo.MBApplications（1）。MBGlobals

　　Oldval=globinfo（"global 1"）。Value

　　globinfo（"global 1"）。Value-Oldval+1

　　通過OLE自動化技術(shù)，應(yīng)用程序可以使用MapInfo系統(tǒng)幾乎所有的功能。不過，由于采用了客戶機/服務(wù)器的運行模式，在OLE自動化方式下應(yīng)用程序總是處于主動的地位，而MapInfo系統(tǒng)只能作為被動的服務(wù)提供方。這樣在實際應(yīng)用中，一些需要由MapInfo主動提供信息的情況就變得很難處理了。因此僅使用OLE自動化技術(shù)還不能完全滿足應(yīng)用需要，必須用其他方法來補充其功能。采用下面要介紹的CallBack（回應(yīng)）方法可以很好地解決這一問題。

　　3 回應(yīng)方法

　　為完成某些功能，有時我們要允許用戶對以自動化方式嵌入應(yīng)用程序中的MapInfo系統(tǒng)進行直接操作。

　　在MapInfo系統(tǒng)中，回應(yīng)方法通過使用OLE技術(shù)實現(xiàn)。引發(fā)回應(yīng)信息的事件主要有三類：地圖窗口狀態(tài)的改變、特定功能控制（菜單、按鈕、工具條）的選擇以及在繪圖對象選擇等特定狀態(tài)下地圖窗口內(nèi)的用戶輸入事件。要在應(yīng)用程序中使用回應(yīng)方法，首先要創(chuàng)建一個專門負責回應(yīng)信息接收和處理的OLE對象類（class），然后在其中定義不同的方法以處理不同類型的回應(yīng)信息。以獲取地圖窗口狀態(tài)變化的回應(yīng)信息為例，首先在VB工程中添加一個自定義類MIResponder,并在其中添加如下過程：

　　Public Sub WindowContertsChanged （RyVal CommandInfoStr As Integer）

　　然后創(chuàng)建接收CallBack信息的OLE類對象theResponder:

　　Set theResponder=New MIResponder

　　MapInfo.SetCallback theResponder

　　則當某一地圖窗口狀態(tài)因用戶操作而改變時，theResponder對象的WindowContertsChanged方法就會因MapInfo系統(tǒng)的調(diào)用而自動執(zhí)行。此時的CommandInfoStr參數(shù)就是MapInfo傳來的一個整數(shù)值即通知窗口狀態(tài)改變的回應(yīng)信息，代表發(fā)生變化的地圖窗口的標識號，而WindowChanged方法中的代碼就可以利用這個參數(shù)從MapInfo中獲取詳細的信息并作出處理。

　　在絕大多數(shù)情況下，使用OLE自動化技術(shù)和回應(yīng)方法已經(jīng)可以實現(xiàn)MapInfo系統(tǒng)與應(yīng)用程序的完美集成。在OLE自動化方式下，作為服務(wù)器程序的MapInfo系統(tǒng)只能被動接受應(yīng)用程序的操控，即使用回應(yīng)方式也只是做到了主動通知，真正的數(shù)據(jù)交換還是必須由應(yīng)用程序控制完成。為了讓MapBasic程序在自動化方式下取得數(shù)據(jù)交換的主動權(quán)，可以采用標準的進程間通信方式：運態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）技術(shù)。

　　4 動態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)

　　DDE是Windows環(huán)境下不同應(yīng)用程序之間通過主動鏈接完成數(shù)據(jù)交換的協(xié)議標準，它可以讓兩個應(yīng)用程序通過一條即時建立的數(shù)據(jù)通道進行動態(tài)實時的信息傳遞。MapInfo系統(tǒng)和使用VB開發(fā)的應(yīng)用程序都支持DDE功能，并且定義了一套會話主題供其他程序使用。

　　要實現(xiàn)DDE會話，應(yīng)用程序首先要向Windows操作系統(tǒng)申請建立數(shù)據(jù)通道，并提供會話對象的名稱和主題作為參數(shù)。操作系統(tǒng)隨后將這一請求轉(zhuǎn)發(fā)合擁有該名稱和主題的應(yīng)用程序。在得到響應(yīng)后就在內(nèi)存中建立一個數(shù)據(jù)交換通道，并把標識返回給會話雙方。數(shù)據(jù)通道建立后，會話雙方就可以互相傳遞數(shù)據(jù)項完成信息交換。只要服務(wù)器程序支持，在一個數(shù)據(jù)通道內(nèi)可以傳遞多個數(shù)據(jù)項。在數(shù)據(jù)交換完成后，客戶程序應(yīng)當主動提出內(nèi)存資源。以MapBasic程序向VB應(yīng)用程序申請數(shù)據(jù)交換服務(wù)的DDE會話為例，建立數(shù)據(jù)交換通道的程序代碼如下：

　　Dim channelID As Integer

　　ChannelID=DDEInitiate（"vbappname","form 1"）

　　其中vbappname是VB應(yīng)用程序的名稱，form1是其擁有的一個支持DDE功能的窗體。由于VB對DDE的支持是以控件為單位，因此其提供的DDE會話數(shù)據(jù)項就是擁有所請求數(shù)據(jù)的控件，而該控制所在的窗體就是會話主題。一旦與窗體建立了DDE數(shù)據(jù)通道，就可以與該窗體中所有支持DDE功能的控件進行數(shù)據(jù)交換。在MapBasic程序中，如果要從數(shù)據(jù)項獲取數(shù)據(jù)可以使用函數(shù)DDERequest$（），發(fā)送數(shù)據(jù)則使用DDEPoke語句。例如，下面的代碼將讀取VB文本控件Text1的值，隨后返回一個新的字符串值：

　　Dim Oldtext As string,Newtext as string

　　Oldtext=DDERequest$（ChannelID,"text1"）

　　Newtext=Oldtext &"newstring"

　　DDEPoke ChannelID,"text1",Newtext

　　數(shù)據(jù)交換結(jié)束后，可以用DDETerminate語句來終止對話：

　　DDETerminate ChannelID

　　對于同時有多個DDE會話的情況，也可以用DDETerminateAll來關(guān)閉所有的會話。

    本文以MapInfo系統(tǒng)和VB5.0為例，詳細介紹了三種主要的嵌入式集成設(shè)計技術(shù)：OLE自動化、回應(yīng)方法和動態(tài)數(shù)據(jù)交換。這些方法已經(jīng)被應(yīng)用在智能交通調(diào)度系統(tǒng)、車輛監(jiān)控系統(tǒng)、油田綜合信息管理系統(tǒng)等多項GIS工程項目中，實踐證明效果良好。

　　5 嵌入式GIS的應(yīng)用

　　嵌入式GIS開發(fā)在測繪、智能交通（ITS）、海事、國防、公安等領(lǐng)域都有無限廣闊的應(yīng)用前景，可廣泛應(yīng)用于軍事、野外測繪、醫(yī)療、汽車導航等領(lǐng)域；個人汽車導航和PDA（或手機）定位服務(wù)（LBS）的出現(xiàn)與發(fā)展更是將嵌入式地理信息技術(shù)深入到每個人的日常生活。目前主要的應(yīng)用領(lǐng)域有：

　　（1）智能交通（交通信息管理系統(tǒng)、車輛導航系統(tǒng)等大量嵌入式GIS軟件在交通部門的應(yīng)用將大大提高交通系統(tǒng)的智能化程度）；

　　（2）野外數(shù)據(jù)采集和各種普查（公路普查、環(huán)保普查等）；

　　（3）軍事國防領(lǐng)域（步兵裝備、裝甲、坦克、情報收集等）；

　　（4）智能汽車（集通信、信息、導航、地圖、娛樂和各類安全電子系統(tǒng)于一體的智能汽車將是未來汽車的發(fā)展方向）；

　　（5）個人用戶（結(jié)合手機和個人PDA的應(yīng)用，將提供實時的地圖信息和出行參考，大大提高人們的生活質(zhì)量）。

　　隨著定位手段的多樣性（美國GPS 、俄羅斯的GLONASS、歐盟的Galileo、中國的"北斗"、基站）、通信網(wǎng)路的廣泛性（GPRS、CDMA、CDPD等無線公網(wǎng)）、用戶終端的廣泛性（手機、PDA）以及巨大市場潛力的無限性（以我國兩億手機用戶一個月5元的地理信息服務(wù)，一年將是120億的市場），我們可以看到嵌入式GIS的前景廣闊，由于嵌入式GIS市場巨大，因此競爭非常激烈，國外的GIS巨頭紛紛投入巨資開發(fā)自己的嵌入式GIS產(chǎn)品，國內(nèi)也有近十家企業(yè)進行相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)工作。