焦振城 張朝珠 林燦 李正東

【摘 要】隨著第二次全國(guó)土地調(diào)查的順利完成，年度的土地變更調(diào)查是對(duì)土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)的關(guān)鍵。通過(guò)土地變更調(diào)查，可以適時(shí)掌握土地利用動(dòng)態(tài)變化情況，保持土地利用現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性和準(zhǔn)確性。變更調(diào)查的結(jié)果是衡量各地非農(nóng)業(yè)建設(shè)占用耕地是否實(shí)現(xiàn)占補(bǔ)平衡的依據(jù)，也是各級(jí)政府及有關(guān)部門制定規(guī)劃、計(jì)劃及科學(xué)決策的可靠依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】土地；解決方案

Abstract：along with the second national land survey completed, annual land use change survey of land investigation database maintenance key. Through the survey of land use changes, timely grasp the dynamic change of land use, land use survey data to maintain the reality and accuracy. Change the results of the survey is a measure of all blame agriculture construction takes up farmland occupies filling balance is achieved on the basis of governments at all levels and the relevant departments, but also the planning, plan and scientific and decision-making basis.

Key words：land; solution

中途分類號(hào)：X32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

傳統(tǒng)土地調(diào)查模式依賴國(guó)家下發(fā)的的遙感影像數(shù)據(jù)、各類二調(diào)土地利用等紙質(zhì)成果，增加了現(xiàn)場(chǎng)核查定位的難度，需要專業(yè)測(cè)量人員進(jìn)行定位調(diào)查，這種方法，人為干擾大，復(fù)雜新增地物測(cè)量難。數(shù)據(jù)處理速度慢，對(duì)業(yè)務(wù)處理職能的滯后。

近年來(lái)，手持設(shè)備處理能力升級(jí)換代，為手持設(shè)備高要求應(yīng)用提供了硬件平臺(tái)。另一方面，定位技術(shù)的發(fā)展為手持設(shè)備提供了可靠的實(shí)時(shí)差分源。(目前存在的技術(shù)主要有三種：SBAS技術(shù)、PPP技術(shù)和RTD技術(shù)。)

一、熱門的星站差分技術(shù)---- SBAS

SBAS（Satellite Based Augmentation Systems），即基于衛(wèi)星的增強(qiáng)系統(tǒng)。是利用地球靜止軌道衛(wèi)星建立的地區(qū)性廣域增強(qiáng)系統(tǒng)。由已知其準(zhǔn)確地理位置的地面固定基站系統(tǒng)，探測(cè)、計(jì)算出GPS信號(hào)中的誤差。并通過(guò)地球同步通訊衛(wèi)星以GPS信號(hào)同樣的頻率向地面廣播增強(qiáng)信息，若終端的定位主板支持該增強(qiáng)信號(hào)的，可以實(shí)時(shí)的提高定位精度。該技術(shù)自從建立后，因?yàn)榧嫒軬PS信號(hào)較好，很快被應(yīng)用在手持機(jī)GPS領(lǐng)域，成為熱門的GPS終端（手持GPS）實(shí)時(shí)改正技術(shù)。

SBAS系統(tǒng)屬于區(qū)域性的增強(qiáng)系統(tǒng)，專為指定區(qū)域的GPS終端（手持GPS）提供增強(qiáng)改正信息，可以提供米級(jí)的定位改正。目前全球發(fā)展的SBAS系統(tǒng)有：歐洲 (EGNOS)；美國(guó) (WAAS)，日本（MSAS）；

目前我國(guó)的一部分GPS用戶可以使用到日本的MSAS系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際測(cè)試情況，中國(guó)東部可以全時(shí)搜索到該信號(hào)，最高可使GPS達(dá)到1-3米的實(shí)時(shí)定位精度，但是中、西部用戶，SBAS的可用性和可靠性較差，不能滿足要求。而且目前的SBAS主要支持GPS系統(tǒng)，對(duì)于新興的星系尚不支持，受到一定的局限。

二、新興的單密新興的精密單點(diǎn)定位技術(shù)——PPP

精密單點(diǎn)定位PPP（Precise Point Positioning）技術(shù)其實(shí)早在1997年就由美國(guó)提出。該技術(shù)的思路非常簡(jiǎn)單，在GNSS定位中，主要的誤差來(lái)源于三類，即軌道誤差、衛(wèi)星鐘差和電離層延時(shí)。通過(guò)給定衛(wèi)星的軌道和精密鐘差，采用精密的觀測(cè)模型及算法，消除這些影響，就可以單機(jī)計(jì)算出GNSS接收機(jī)的精確位置。

根據(jù)PPP技術(shù)實(shí)現(xiàn)的要求，定位中需要系統(tǒng)提供“衛(wèi)星的精密軌道和鐘差”。目前，只有國(guó)際GNSS服務(wù)組織（IGS）的幾個(gè)數(shù)據(jù)分析中心及少數(shù)科研機(jī)構(gòu)具備這個(gè)能力提供衛(wèi)星的精密軌道和鐘差，雖然現(xiàn)有的軌道產(chǎn)品能提供足夠高的精度，但是實(shí)時(shí)的高時(shí)間分辨率高精度鐘差產(chǎn)品仍然欠缺。此外，對(duì)比差分技術(shù)而言，PPP通常需要比較長(zhǎng)的收斂時(shí)間（幾分鐘到十幾分鐘）達(dá)到亞米級(jí)精度。這些因素導(dǎo)致了現(xiàn)階段PPP難以大規(guī)模應(yīng)用。

三、成熟的實(shí)時(shí)差分技術(shù)——RTD

實(shí)時(shí)差分（Real Time Difference）技術(shù)，是通過(guò)移動(dòng)站（既手持GNSS設(shè)備），與基準(zhǔn)站（CORS等）同步觀測(cè)相同的GNSS衛(wèi)星的情況下，由基準(zhǔn)站發(fā)射相關(guān)的差分改正信息，當(dāng)移動(dòng)站（或稱手持GNSS設(shè)備）接收到差分改正信號(hào)后，即可進(jìn)行迅速解算，消除衛(wèi)星的軌道誤差、鐘差，接收機(jī)鐘差以及電離層和對(duì)流層的折射誤差等，從而提高移動(dòng)站（或手持GNSS設(shè)備）的實(shí)時(shí)定位精度，可以達(dá)到亞米或更高精度。

國(guó)內(nèi)許多城市都布設(shè)了GPS連續(xù)運(yùn)行參考站(CORS)系統(tǒng)，移動(dòng)端通過(guò)GPRS上網(wǎng)訪問(wèn)其服務(wù)器，獲得實(shí)時(shí)差分信號(hào)。達(dá)到亞米亞米或更高精度

手持GNSS設(shè)備終端要達(dá)到其米級(jí)、亞米級(jí)甚至更高的定位精度，必須要經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)的誤差改正：星站差分SBAS技術(shù)有地域的局限性，精度穩(wěn)定性及可靠性也不高；PPP技術(shù)目前還不成熟，可操作性較差；這樣，實(shí)時(shí)差分RTD技術(shù)成為最適合手持GNSS設(shè)備提高精度的方式。

解決方案

基于實(shí)時(shí)差分的手持GIS采集系統(tǒng)，既可以滿足部分土地業(yè)務(wù)中的精度要求，又為當(dāng)前快速獲取和更新GIS數(shù)據(jù)提供了高效的手段。充分利用手持GIS數(shù)據(jù)采集器（高精度手持GNSS）測(cè)量精度高、圖形處理功能相對(duì)完善、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間大的特點(diǎn)，針對(duì)各單位實(shí)際情況，提出兩種解決方案：①單機(jī)版（單機(jī)作業(yè)，獨(dú)立完成）②網(wǎng)絡(luò)版（單機(jī)作業(yè)、網(wǎng)絡(luò)管理）。

高精度手持GIS數(shù)據(jù)采集器主要特點(diǎn)：①專業(yè)的測(cè)量型GPS天線及定位主板，比導(dǎo)航型GPS主板搜星更迅速穩(wěn)定，定位更精確可靠。②內(nèi)置GPRS模塊，可以接入CORS系統(tǒng)，通過(guò)穩(wěn)定連接，獲取精確可靠的實(shí)時(shí)差分改正信號(hào)。③專業(yè)化的軟件，GIStar軟件利用GIS，技術(shù)來(lái)采集、管理、導(dǎo)入與導(dǎo)出GIS數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)圖形和數(shù)據(jù)采集功能。對(duì)現(xiàn)實(shí)世界GIS信息進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化信息處理。④高端的系統(tǒng)配置，Intel處理器、512MB內(nèi)存、480 x 640高分辨率，3.7英寸超大VGA彩色液晶顯示器，更強(qiáng)的圖形處理能力，更容易的在各種界面下隨意點(diǎn)觸操作，輕松的打開、導(dǎo)入多種格式的圖形圖片文件，即使處在強(qiáng)日光下，也可自然讀寫。⑤卓越的野外性能，GPS天線、解算主板、主機(jī)控制器全集成，融合成符合人體工程學(xué)的一體化主機(jī)，工業(yè)級(jí)三防設(shè)計(jì)，配備可供野外全天候使用的鋰電池，使其具備出色的野外性能，可以在惡劣的野外工作環(huán)境中使用。⑥500W像素?cái)z像頭，可以在野外數(shù)據(jù)采集時(shí)進(jìn)行拍照。

方案特點(diǎn)

方案主要功能

數(shù)據(jù)管理對(duì)變化地物采集數(shù)據(jù)與土地調(diào)查底圖數(shù)據(jù)進(jìn)行管理

導(dǎo)航定位GPS定位與目標(biāo)圖斑的導(dǎo)航

變化地物采集GPS測(cè)量、屏幕調(diào)繪、

變化屬性編輯現(xiàn)狀地類、變化類型、權(quán)屬等編輯

方案設(shè)備選擇

面向土地利用變化圖斑調(diào)查不同層次精度要求，主要有以下三種

方案準(zhǔn)備工作

數(shù)據(jù)處理 主要是手持GIS數(shù)據(jù)采集器內(nèi)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，把相對(duì)復(fù)雜的工作由專業(yè)人員完成，給實(shí)際作業(yè)人員提供良好的數(shù)據(jù)環(huán)境。主要分矢量數(shù)據(jù)處理、柵格數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)字典的建立。

手持GIS數(shù)據(jù)采集器工作環(huán)境設(shè)置 主要是轉(zhuǎn)換參數(shù)的求?。?954北京坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)、1980西安坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)）和測(cè)量成果誤差分析（用于實(shí)際檢驗(yàn)實(shí)測(cè)精度）。

技術(shù)培訓(xùn) 主要是培訓(xùn)操作人員設(shè)置手持GIS數(shù)據(jù)采集器工作環(huán)境、野外實(shí)地?cái)?shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)導(dǎo)出 。

實(shí)施步驟 ①數(shù)據(jù)導(dǎo)入在機(jī)內(nèi)原有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，導(dǎo)入本次項(xiàng)目所需數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，②建立工程文件，③工作環(huán)境設(shè)置，④實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)（實(shí)地檢核與對(duì)比實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)），⑤內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。

方案關(guān)鍵問(wèn)題及技術(shù)

1、加載地圖大小的問(wèn)題：在處理圖形方面，GIS數(shù)據(jù)采集器內(nèi)置軟件GIStar可以導(dǎo)入超大航片和SHP文件數(shù)據(jù)（也就是背景圖和矢量數(shù)據(jù)），能將17G的影像圖壓縮到原圖內(nèi)存的1/20,而且能順利在GIStar中打開，280M的SHP，經(jīng)過(guò)建立索引文件后，可以流暢地在GIStar中瀏覽。

2、安全性問(wèn)題：國(guó)土部門數(shù)據(jù)涉密較多，設(shè)備在國(guó)土部門中使用必須保證其數(shù)據(jù)安全性。一方面影像數(shù)據(jù)通過(guò)專門軟件處理后，生成獨(dú)有的gcp索引文件來(lái)實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全保證。另一方面通過(guò)轉(zhuǎn)換參數(shù)加密，軟件進(jìn)行打開權(quán)限、機(jī)器ID號(hào)綁定，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換參數(shù)以*號(hào)方式顯示，保證轉(zhuǎn)換參數(shù)不會(huì)被泄露。另外，所有使用數(shù)據(jù)都存在TF（存儲(chǔ)卡）內(nèi)，對(duì)TF卡進(jìn)行加密，防止被他人打開。

3、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移問(wèn)題：方案關(guān)鍵的數(shù)據(jù)即為采集的結(jié)果數(shù)據(jù)，而采集數(shù)據(jù)導(dǎo)出方式可以分為離線式和在線式。離線式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移方式是利用PC端工具與手持GIS采集器進(jìn)行同步方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入導(dǎo)出，或者是通過(guò)TF卡來(lái)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出；在線式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移方式是利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)(3G 、GPRS、CDMA)連接Internet網(wǎng)，上發(fā)至指定的FTP服務(wù)器。

方案特色總結(jié)

1、統(tǒng)計(jì)分析：把測(cè)量圖斑與土地利用現(xiàn)狀圖層進(jìn)行疊加，現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)出測(cè)量圖斑所包含的各類現(xiàn)狀地類與面積比例，統(tǒng)計(jì)結(jié)果自動(dòng)保存。

2、SHP圖層處理功能：通過(guò)專門處理軟件，除了能在圖層上標(biāo)注出定義的字段外，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)圖層進(jìn)行相同字段（例如DLMC)顏色定義。不同字段的圖斑定義不同的顏色。方便野外查看SHP圖形。

3、具有定位功能的照相機(jī)：野外調(diào)查時(shí)，通過(guò)手持采集器自帶攝像頭拍照，能將拍照時(shí)間、日期、地理坐標(biāo)寫入照片，保證實(shí)地調(diào)查的真實(shí)性。為違法用地案件調(diào)查取證提供法律依據(jù)。

結(jié)語(yǔ)

高精度手持GIS采集器，利用其自帶的GPS功能模塊,使得3S技術(shù)在現(xiàn)在的數(shù)據(jù)采集中發(fā)揮其應(yīng)有的作用。在信號(hào)比較差時(shí)，可以使用外接天線來(lái)確保其正常使用，精度可以到RTK的精度。其價(jià)格相對(duì)專業(yè)的RTK產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，又有很大優(yōu)勢(shì)。

該方案可以應(yīng)用土地管理工作以下領(lǐng)域:①農(nóng)村土地確權(quán)外業(yè)調(diào)查；②土地利用現(xiàn)狀更新調(diào)查；③項(xiàng)目可行性研究現(xiàn)場(chǎng)踏查；④違法用地巡查⑤規(guī)劃用地執(zhí)行情況現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)；⑥礦產(chǎn)采礦探礦范圍核查；⑦其他應(yīng)用領(lǐng)域。

該方案解放了土地采集人員的工作量以及需攜帶設(shè)備的負(fù)擔(dān)量，降低了作業(yè)人員對(duì)專業(yè)人員的技術(shù)上的要求，提升了采集數(shù)據(jù)在使用上的效率，為土地管理工作帶來(lái)巨大的轉(zhuǎn)變：①改變紙質(zhì)圖件“放不大、看不清、查不出”的弊端，減少了判讀底圖上的困難度；②從模糊判斷到清楚認(rèn)定，從定性到定量；③給行政行為提供實(shí)時(shí)依據(jù)支持。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]張勇政；SDAS系統(tǒng)的技術(shù)理論及實(shí)踐應(yīng)用，南方測(cè)繪報(bào)，2011

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。