謝　偉

摘要:根據(jù)土地變更調(diào)查的需要,將GIS控件嵌入到移動設(shè)備,結(jié)合GPS定位功能實現(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)的移動式計算系統(tǒng)的日益普及,土地利用現(xiàn)狀調(diào)查以不僅僅局限于測繪學科,與測量學、計算機制圖、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)取得了突破性進展,集成了3S技術(shù)的移動數(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)全國第二次國土利用現(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),實現(xiàn)土地資源信息的社會化服務(wù),滿足經(jīng)濟社會發(fā)展與國土資源管理的需要。

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,且與PC機Windows兼容性較好,并且考慮到從PC機上Windows系統(tǒng)的開發(fā)很容易過渡到Windows CE,因此選取Windows CE作為該系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺。

地理信息系統(tǒng)是用于采集、模擬、處理、檢索、分析和表達地理空間數(shù)據(jù)的計算機信息系統(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)計與開發(fā)層次上的應(yīng)用,是一個軟硬件混合的系統(tǒng),它是導航、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通過集成先進的個人化計算機技術(shù)PDA、移動通信技術(shù)(GSM/CDMA)和衛(wèi)星導航定位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)處理的方便性和實時性。本文以Mapinfor公司推出的MapX3.0為數(shù)據(jù)承載平臺建立土地變更調(diào)查系統(tǒng),方便用戶快捷、可靠的進行數(shù)據(jù)采集及信息查詢。

2系統(tǒng)設(shè)計

軟件開發(fā)主要是針對土地二次調(diào)查的業(yè)務(wù)要求,完成對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,變更線狀地物和零星地物的量測,以及遙感未發(fā)現(xiàn)的遺漏圖斑的補測。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)實際需要制定基于常規(guī)測繪(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。系統(tǒng)主要由GPS接收機和PDA電子手簿等部分組成。GPS接收機模塊用于實現(xiàn)獲取地理位置坐標的功能。PDA電子手簿用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、通訊、顯示等功能,便于核查地理位置的邏輯性錯誤,應(yīng)用在室外有其優(yōu)勢。

2.2 系統(tǒng)的功能設(shè)計。合理的功能模塊劃分有助于系統(tǒng)的擴展、更新、后期維護等。為實現(xiàn)系統(tǒng)的總體目標,將系統(tǒng)主要劃分為: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)計模塊、GPS功能模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊,通信模塊。系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

3 模塊設(shè)計

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

3.2 圖層數(shù)據(jù)管理模塊。為提高空間數(shù)據(jù)在移動設(shè)備上的分析處理的速度與效率,對空間數(shù)據(jù)圖層進行分級、分塊管理。采用不同比例尺的空間圖層進行分級管理,采用網(wǎng)格方法進行分塊管理,其中格網(wǎng)的大小取決于移動設(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)庫管理模塊。主要實現(xiàn)土地變更屬性信息的錄入、保存、更新、查詢統(tǒng)計等功能,保存數(shù)據(jù)庫中。土地權(quán)屬等屬性信息的錄入主要由工作人員通過PDA現(xiàn)場入庫更新使用信息,空間幾何數(shù)據(jù)的采集由控制手簿PDA通過藍牙模塊控制GPS接收機自動測量并保存數(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、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)點位環(huán)境選擇適宜數(shù)據(jù)采集方式。當以GPS方式采集時,首先將GPS與PDA聯(lián)接,導入當前地點的土地利用現(xiàn)狀圖后,利用定位功能,可快速定位到當前的工作地點。GPS接收機以RTK模式接入VRS參考站,實現(xiàn)動態(tài)高精度定位;獲得厘米級WGS-84界址點坐標后,對WGS-84坐標做相應(yīng)的轉(zhuǎn)換得到地圖坐標,完成繪圖及地理位置動態(tài)顯示。

3.5 通信模塊。主要實現(xiàn)PDA對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)采集時以自由設(shè)站方式進行,土地界址點坐標、拐點坐標均以自由坐標方式錄入,在保證相對位置正確的情況下,通過RTK坐標聯(lián)測將圖形整體旋轉(zhuǎn)即可。這種模式避免了常規(guī)技術(shù)中首級控制測量后再進行圖根點加密的工作。其工作流程圖見圖3。

4 實例分析

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PDA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)現(xiàn)場勾繪,野外數(shù)據(jù)采集回來后,把PDA系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)上傳至電腦,進行后續(xù)的內(nèi)業(yè)編輯整理、入庫,完成土地利用現(xiàn)狀調(diào)查,更新數(shù)據(jù)庫,生成新的土地利用現(xiàn)狀。為了驗證該系統(tǒng)的正確性,在運用該系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集的同時,以常規(guī)方式重復進行一次,其結(jié)果如下:

4.1 界址點和地物點檢核

在界址點和地物點檢核方面,我們選取以圍墻拐點為主的界址點和明顯地物點(如門墩拐點、房角點等)36個與傳統(tǒng)方式所測結(jié)果進行比較,其結(jié)果見表1。

由表1可以看出:點位坐標差大多在5cm以內(nèi),個別在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)生的偏心誤差及測點周圍有樹木遮擋衛(wèi)星信號導致GPS測量精度降低所致。但總體上,界址點精度一致,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13個地物間的實地距離,并與所測地籍圖中相應(yīng)距離作了比較,差值最小為2cm,最大為14cm,基本符合1:500地籍圖測繪精度要求。統(tǒng)計信息見表2。

5結(jié)束語

把地理信息系統(tǒng)與GPS嵌入到PDA等移動計算設(shè)備中,是解決人們對空間信息依賴的有效途徑,特別是在移動過程中以及在野外需要記錄這些空間信息的時候。通過以上研究與實例驗證,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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