论文总字数：28206字

摘 要

随着空间信息获取深度与广度的不断提升,航空摄影测量因其高效率、速度快的数据获取特点，逐渐成为主流的地理信息获取方式。为了使飞行员能够更好的完成测量的任务，必须精确规划飞行的航线，获得飞机的实时坐标数据以进行实时导航，并在不同航线进行切换时计算辅助航线。本文旨在建立一个C#窗体应用程序，基于串口通信和MapWinGIS的航空摄影测量导航系统。

本文在分析现有的导航系统的基础上，结合基于ArcEngine的二次开发、串口通信技术、MapWinGIS等多种技术，详细论述了与航空摄影测量导航系统相关的关键技术问题，进行了系统的总体设计和详细设计，基于C#与ASP.NET平台，进行了编程，实现了航空摄影测量导航系统。该系统采用串口通信进行飞机坐标的实时发送，方便快捷；利用MapWinGIS API设计地图界面，并进行地理要素的显示和操作，美观友好。

关键字：C# 串口通信 MapWinGIS 导航系统

The Design and Realization of Aerial Photogrammetry Navigation System Based on GIS

Abstract

With the growing demand for space information in various fields, aerial photogrammetry has been developed as a fast and efficient data acquisition and updating method. In order to make the pilot can better to complete the task of measuring, must be accurate planning of flight routes, obtain real-time coordinate data for real-time of the aircraft's navigation, and when switching is calculated in different routes to auxiliary line. This paper aims to establish a C# form application based on serial communication and MapWinGIS's aerial photogrammetry navigation system. Based on the analysis of the existing navigation system on the basis of combining with the secondary development based on ArcEngine, serial port communication technology, a variety of technologies, such as MapWinGIS related to aviation photogrammetry navigation system was described in detail the key technical problems, has carried on the system overall design and detailed design, based on c # and ASP. NET platform, programming, aerial survey navigation system is realized. The system adopts the serial communication to send the plane coordinate in real time. MapWinGIS API is used to design the map interface, and the display and operation of the geographical elements are beautiful and friendly.

Key Words: C# Serial Communication MapWinGIS Navigation System

目录

基于GIS的航空摄影测量导航系统的设计与实现 I

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究进展 1

1.3 课题研究的目的 2

第二章 系统关键技术研究 3

2.1 串口通信技术 3

2.1.1 基本原理 3

2.1.2 数据格式及相关参数 3

2.2 MapWinGIS 3

2.3 GPS导航定位 5

2.3.1 GPS的组成 5

2.3.2GPS导航定位方法的分类及原理 6

第三章 导航系统的主要技术实现 8

3.1串口通信—数据接收与发送 8

3.2 地图端—MapWinGIS 11

第四章 系统功能设计 13

4.1 系统需求分析 13

4.2 系统总体设计 13

4.2.1 开发环境 13

4.2.2系统开发模式 13

4.2.2系统功能设计 14

第五章 系统功能实现 15

5.1 导入规划航线 15

5.2 绘制地图要素 16

5.3 串口通信模块 17

5.4 导航模块 21

5.4.1十字丝坐标系 21

5.4.2偏差计算 22

5.5辅助航线模块 27

第六章 总结与展望 31

6.1 总结 31

6.2 展望 31

参考文献 32

致 谢 33

第一章 绪论

1.1 研究背景

从整个的GIS发展过程来看，地理信息始终是最为基础的一环。没有地理数据的支撑，就不可能构成功能繁多，应用广泛的地理信息系统。传统的地理信息的获取方式主要有原始的纸质数据、电子数据的矢量化、平面控制测量、高程控制测量、利用全站仪等测量仪器进行测量。而随着现代社会智能化与专业化的加快，人们进入了大数据时代，地理信息获取的方式也发生了巨大的革命，例如航空、航天摄影测量、GPS测量、遥感等。就航空摄影测量而言，是目前使用最为广泛的一种地理信息获取方式之一。而航空摄影测量的飞行控制对于整个的测量任务来说是至关重要的，一旦飞行的路线与规划航线发生偏差，就可能造成巨大的经济和安全损失。因此，在进行航空摄影测量的飞机上安装特定的导航系统，可以帮助飞行员更好的完成测量任务。目前的导航系统主要是车载导航，广泛应用于基础设施的监测、交通运输的管理、水文、气象、防灾减灾等领域。飞机上的导航系统相对而言并不是十分完善，传统的飞行任务面临着巨大的挑战。特别是针对航空摄影测量这种高精度的，专业性强的任务而言，建立一个界面友好、操作便捷、精确实用的导航系统迫在眉睫。在信息化的大背景之下，建立这样的系统符合实际的需要，切实解决了测量中的相关问题，不仅为飞行员带来了便利，也大大提高了测量的效率，降低了测量的成本。本次研究将从目前国内外的研究情况出发，结合目前的MapWinGIS的等技术，建立一个科学、实用、合理的航空摄影测量导航系统。

1.2 国内外研究进展

摄影测量引入我国以来，不仅在理论上有了巨大的创新和发展而且经过无数次的实践，已经能够完成相对比较高精度的地理信息获取。1978年，王之卓提出“全数字自动化测图系统概念”^[18]。使得航空摄影测量得到了前所未有的发展，成果逐渐应用到生活的方方面面，并且相应的带动了相关摄影测量仪器的发展。

另一方面，随着摄影测量的迅猛发展，飞机上所携带的导航系统也步入了新的阶段。智能化时代的导航系统已经变得更加成熟了，目前美国的GPS卫星定位导航系统是世界上最为先进的导航定位系统。GPS系统主要由卫星星座部分、地面监控部分和用户三部分组成^[1]。系统的主要特点是：24小时工作、覆盖全球的范围、高精度定位、坐标三维、效率高、用时短等。另一方面，中国的北斗卫星导航系统也是整个导航系统中不可或缺的一环，它是中国根据经济社会发展的需要，由一大批科技人才自主研发、独立工作的一种卫星导航系统。其功能基本与GPS卫星导航系统类似，虽然工作的时间不长，但却因为强大的导航定位服务为各式各样的行业和人员所使用。随着北斗卫星导航系统的飞速发展，相关产品已广泛应用于交通运输、海洋渔业、水文监测、气象预报、测绘地理信息、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾、应急搜救等领域^[2]，逐渐与人类生活息息相关，为全球经济和社会发展带来了强劲的动力和美好的前景。

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