謝　偉

摘要:根據(jù)土地變更調(diào)查的需要,將GIS控件嵌入到移動(dòng)設(shè)備,結(jié)合GPS定位功能實(shí)現(xiàn)了集數(shù)據(jù)采集、信息錄入、查詢等多功能的野外土地變更調(diào)查系統(tǒng)。實(shí)例證明該系統(tǒng)能夠滿足1:500比例尺城鎮(zhèn)土地變更調(diào)查的精度要求,利用GPS/GIS/PDA進(jìn)行土地利用現(xiàn)狀調(diào)查的技術(shù)方法可行。

關(guān)鍵詞:GPS/GIS/PDA;土地變更調(diào)查;數(shù)據(jù)采集

前言

隨著微電子技術(shù)、通信技術(shù)發(fā)展,以及掌上電腦(PDA)的移動(dòng)式計(jì)算系統(tǒng)的日益普及,土地利用現(xiàn)狀調(diào)查以不僅僅局限于測(cè)繪學(xué)科,與測(cè)量學(xué)、計(jì)算機(jī)制圖、3S技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有緊密聯(lián)系,土地利用現(xiàn)狀調(diào)查理論和技術(shù)取得了突破性進(jìn)展,集成了3S技術(shù)的移動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已成為一種新的調(diào)查技術(shù)。本文根據(jù)全國(guó)第二次國(guó)土利用現(xiàn)狀調(diào)查的需要開發(fā)出集GPS/TS/PDA為一體的土地變更調(diào)查系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)土地資源信息的社會(huì)化服務(wù),滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與國(guó)土資源管理的需要。

1 基于嵌入式GIS的開發(fā)技術(shù)

嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)工具的選取在很大程度上取決于移動(dòng)智能終端所使用的嵌入式操作系統(tǒng),目前PDA采用的主要有Palm OS和Windows CE兩大操作系統(tǒng)?；赑alm OS操作系統(tǒng)開發(fā)不是很方便且較困難,而Windows CE適用于多種CPU和多種硬件平臺(tái),且與PC機(jī)Windows兼容性較好,并且考慮到從PC機(jī)上Windows系統(tǒng)的開發(fā)很容易過(guò)渡到Windows CE,因此選取Windows CE作為該系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺(tái)。

地理信息系統(tǒng)是用于采集、模擬、處理、檢索、分析和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。嵌入式地理信息系統(tǒng)(Embedded GIS)是集成GIS功能的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品,是系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)層次上的應(yīng)用,是一個(gè)軟硬件混合的系統(tǒng),它是導(dǎo)航、定位、地圖查詢和空間數(shù)據(jù)管理的一種理想解決方案。嵌入式GIS通過(guò)集成先進(jìn)的個(gè)人化計(jì)算機(jī)技術(shù)PDA、移動(dòng)通信技術(shù)(GSM/CDMA)和衛(wèi)星導(dǎo)航定位GPS技術(shù),以拓展GIS系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域,提高GIS信息采集和數(shù)據(jù)處理的方便性和實(shí)時(shí)性。本文以Mapinfor公司推出的MapX3.0為數(shù)據(jù)承載平臺(tái)建立土地變更調(diào)查系統(tǒng),方便用戶快捷、可靠的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及信息查詢。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件開發(fā)主要是針對(duì)土地二次調(diào)查的業(yè)務(wù)要求,完成對(duì)可疑變化圖斑的地類變更、權(quán)屬變更、行政轄區(qū)變化境界的調(diào)查核實(shí),變更線狀地物和零星地物的量測(cè),以及遙感未發(fā)現(xiàn)的遺漏圖斑的補(bǔ)測(cè)。采集系統(tǒng)包括PDA電子手簿和采集軟件兩部分,用戶可根據(jù)實(shí)際需要制定基于常規(guī)測(cè)繪(全站儀)、GPS等多種采集方式,主要完成土地外業(yè)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)更新等功能。

2.1 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)。系統(tǒng)主要由GPS接收機(jī)和PDA電子手簿等部分組成。GPS接收機(jī)模塊用于實(shí)現(xiàn)獲取地理位置坐標(biāo)的功能。PDA電子手簿用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、通訊、顯示等功能,便于核查地理位置的邏輯性錯(cuò)誤,應(yīng)用在室外有其優(yōu)勢(shì)。

2.2 系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)。合理的功能模塊劃分有助于系統(tǒng)的擴(kuò)展、更新、后期維護(hù)等。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總體目標(biāo),將系統(tǒng)主要?jiǎng)澐譃?文件管理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、圖層數(shù)據(jù)管理模塊、查詢統(tǒng)計(jì)模塊、GPS功能模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊,通信模塊。系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

3 模塊設(shè)計(jì)

3.1 文件管理模塊。其主要功能為實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)文件的管理操作,如導(dǎo)入、導(dǎo)出及存貯等。數(shù)據(jù)主要以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式存儲(chǔ),即ESRI定義shp格式文件,由一個(gè)后綴名為shp的主文件、一個(gè)后綴名為shx的索引文件、一個(gè)后綴名為dbf的dBASE表組成,并且這三個(gè)文件具有相同的文件名。shp主文件描述了其對(duì)象類型及每個(gè)空間對(duì)象記錄值,其記錄的長(zhǎng)度為變化值; shx索引文件記錄了每個(gè)空間對(duì)象在主文件中的起始與偏移地址;dbf表文件記錄了每個(gè)空間對(duì)象的屬性特征。同時(shí),系統(tǒng)為CASS7.0提供了數(shù)據(jù)接口,可直接導(dǎo)出DAT格式的數(shù)據(jù)文件用于CASS成圖。另外,系統(tǒng)在工作時(shí)為了方便勾繪土地變更信息,系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)了測(cè)區(qū)底圖功能,測(cè)區(qū)底圖數(shù)據(jù)為DWG格式的CAD圖形,方便實(shí)用,簡(jiǎn)單明了。

3.2 圖層數(shù)據(jù)管理模塊。為提高空間數(shù)據(jù)在移動(dòng)設(shè)備上的分析處理的速度與效率,對(duì)空間數(shù)據(jù)圖層進(jìn)行分級(jí)、分塊管理。采用不同比例尺的空間圖層進(jìn)行分級(jí)管理,采用網(wǎng)格方法進(jìn)行分塊管理,其中格網(wǎng)的大小取決于移動(dòng)設(shè)備的屏幕尺寸或者圖幅分幅的大小,視空間數(shù)據(jù)的具體情況而定。另外,還包括地圖縮放、漫游、全圖顯示、多邊形選取等圖層操作功能。

3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊。主要實(shí)現(xiàn)土地變更屬性信息的錄入、保存、更新、查詢統(tǒng)計(jì)等功能,保存數(shù)據(jù)庫(kù)中。土地權(quán)屬等屬性信息的錄入主要由工作人員通過(guò)PDA現(xiàn)場(chǎng)入庫(kù)更新使用信息,空間幾何數(shù)據(jù)的采集由控制手簿PDA通過(guò)藍(lán)牙模塊控制GPS接收機(jī)自動(dòng)測(cè)量并保存數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)的查詢,如土地使用者的信息查詢;空間數(shù)據(jù)查詢,屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)交叉查詢,如土地使用者的宗地圖,點(diǎn)、線、多邊形方式查詢空間數(shù)據(jù)的屬性信息等。

3.4 數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集形式以GPS與全站儀兩種方式,根據(jù)點(diǎn)位環(huán)境選擇適宜數(shù)據(jù)采集方式。當(dāng)以GPS方式采集時(shí),首先將GPS與PDA聯(lián)接,導(dǎo)入當(dāng)前地點(diǎn)的土地利用現(xiàn)狀圖后,利用定位功能,可快速定位到當(dāng)前的工作地點(diǎn)。GPS接收機(jī)以RTK模式接入VRS參考站,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)高精度定位;獲得厘米級(jí)WGS-84界址點(diǎn)坐標(biāo)后,對(duì)WGS-84坐標(biāo)做相應(yīng)的轉(zhuǎn)換得到地圖坐標(biāo),完成繪圖及地理位置動(dòng)態(tài)顯示。

3.5 通信模塊。主要實(shí)現(xiàn)PDA對(duì)GPS與全站儀的控制,以及PDA與數(shù)據(jù)處理中心的數(shù)據(jù)交換。

3.6 圖形旋轉(zhuǎn)模塊。數(shù)據(jù)采集時(shí)以自由設(shè)站方式進(jìn)行,土地界址點(diǎn)坐標(biāo)、拐點(diǎn)坐標(biāo)均以自由坐標(biāo)方式錄入,在保證相對(duì)位置正確的情況下,通過(guò)RTK坐標(biāo)聯(lián)測(cè)將圖形整體旋轉(zhuǎn)即可。這種模式避免了常規(guī)技術(shù)中首級(jí)控制測(cè)量后再進(jìn)行圖根點(diǎn)加密的工作。其工作流程圖見圖3。

4 實(shí)例分析

以深圳市某小區(qū)土地變更調(diào)查為例,按照《第二次全國(guó)土地調(diào)查技術(shù)規(guī)程》,開展1:500比例尺城鎮(zhèn)土地變更調(diào)查。通過(guò)PDA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)勾繪,野外數(shù)據(jù)采集回來(lái)后,把PDA系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)上傳至電腦,進(jìn)行后續(xù)的內(nèi)業(yè)編輯整理、入庫(kù),完成土地利用現(xiàn)狀調(diào)查,更新數(shù)據(jù)庫(kù),生成新的土地利用現(xiàn)狀。為了驗(yàn)證該系統(tǒng)的正確性,在運(yùn)用該系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的同時(shí),以常規(guī)方式重復(fù)進(jìn)行一次,其結(jié)果如下:

4.1 界址點(diǎn)和地物點(diǎn)檢核

在界址點(diǎn)和地物點(diǎn)檢核方面,我們選取以圍墻拐點(diǎn)為主的界址點(diǎn)和明顯地物點(diǎn)(如門墩拐點(diǎn)、房角點(diǎn)等)36個(gè)與傳統(tǒng)方式所測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較,其結(jié)果見表1。

由表1可以看出:點(diǎn)位坐標(biāo)差大多在5cm以內(nèi),個(gè)別在10cm左右,經(jīng)分析,較大的差值的主要由于站位及棱鏡自身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的偏心誤差及測(cè)點(diǎn)周圍有樹木遮擋衛(wèi)星信號(hào)導(dǎo)致GPS測(cè)量精度降低所致。但總體上,界址點(diǎn)精度一致,能夠滿足1:500比例尺土地變更調(diào)查的應(yīng)用。

2.相對(duì)地物檢核

為了檢核宗地內(nèi)部不相關(guān)地物間的符合關(guān)系,我們用鋼卷尺量測(cè)13個(gè)地物間的實(shí)地距離,并與所測(cè)地籍圖中相應(yīng)距離作了比較,差值最小為2cm,最大為14cm,基本符合1:500地籍圖測(cè)繪精度要求。統(tǒng)計(jì)信息見表2。

5結(jié)束語(yǔ)

把地理信息系統(tǒng)與GPS嵌入到PDA等移動(dòng)計(jì)算設(shè)備中,是解決人們對(duì)空間信息依賴的有效途徑,特別是在移動(dòng)過(guò)程中以及在野外需要記錄這些空間信息的時(shí)候。通過(guò)以上研究與實(shí)例驗(yàn)證,該系統(tǒng)能夠滿足城鎮(zhèn)土地變更調(diào)查的精度要求;利用GPS/PDA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行土地利用現(xiàn)狀調(diào)查的技術(shù)路線合理、技術(shù)方法可行。

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