基于ＧＰＳ／ＧＩＳ／ＰＤＡ的土地变更调查系统

谢　伟

摘要:根据土地变更调查的需要,将GIS控件嵌入到移动设备,结合GPS定位功能实现了集数据采集、信息录入、查询等多功能的野外土地变更调查系统。实例证明该系统能够满足1:500比例尺城镇土地变更调查的精度要求,利用GPS/GIS/PDA进行土地利用现状调查的技术方法可行。

关键词:GPS/GIS/PDA;土地变更调查;数据采集

前言

随着微电子技术、通信技术发展,以及掌上电脑(PDA)的移动式计算系统的日益普及,土地利用现状调查以不仅仅局限于测绘学科,与测量学、计算机制图、3S技术、网络技术有紧密联系,土地利用现状调查理论和技术取得了突破性进展,集成了3S技术的移动数据采集系统已成为一种新的调查技术。本文根据全国第二次国土利用现状调查的需要开发出集GPS/TS/PDA为一体的土地变更调查系统,实现土地资源信息的社会化服务,满足经济社会发展与国土资源管理的需要。

1 基于嵌入式GIS的开发技术

嵌入式系统的开发工具的选取在很大程度上取决于移动智能终端所使用的嵌入式操作系统,目前PDA采用的主要有Palm OS和Windows CE两大操作系统。基于Palm OS操作系统开发不是很方便且较困难,而Windows CE适用于多种CPU和多种硬件平台,且与PC机Windows兼容性较好,并且考虑到从PC机上Windows系统的开发很容易过渡到Windows CE,因此选取Windows CE作为该系统软件开发平台。

地理信息系统是用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统。嵌入式地理信息系统(Embedded GIS)是集成GIS功能的嵌入式系统产品,是系统设计与开发层次上的应用,是一个软硬件混合的系统,它是导航、定位、地图查询和空间数据管理的一种理想解决方案。嵌入式GIS通过集成先进的个人化计算机技术PDA、移动通信技术(GSM/CDMA)和卫星导航定位GPS技术,以拓展GIS系统的应用领域,提高GIS信息采集和数据处理的方便性和实时性。本文以Mapinfor公司推出的MapX3.0为数据承载平台建立土地变更调查系统,方便用户快捷、可靠的进行数据采集及信息查询。

2系统设计

软件开发主要是针对土地二次调查的业务要求,完成对可疑变化图斑的地类变更、权属变更、行政辖区变化境界的调查核实,变更线状地物和零星地物的量测,以及遥感未发现的遗漏图斑的补测。采集系统包括PDA电子手簿和采集软件两部分,用户可根据实际需要制定基于常规测绘(全站仪)、GPS等多种采集方式,主要完成土地外业数据采集、数据编辑、数据更新等功能。

2.1 系统总体框架设计。系统主要由GPS接收机和PDA电子手簿等部分组成。GPS接收机模块用于实现获取地理位置坐标的功能。PDA电子手簿用于实现数据的存储、通讯、显示等功能,便于核查地理位置的逻辑性错误,应用在室外有其优势。

2.2 系统的功能设计。合理的功能模块划分有助于系统的扩展、更新、后期维护等。为实现系统的总体目标,将系统主要划分为:文件管理模块、数据采集模块、图层数据管理模块、查询统计模块、GPS功能模块、数据库管理模块,通信模块。系统模块结构如图1 所示。

3 模块设计

3.1 文件管理模块。其主要功能为实现本系统中数据文件的管理操作,如导入、导出及存贮等。数据主要以数据库的形式存储,即ESRI定义shp格式文件,由一个后缀名为shp的主文件、一个后缀名为shx的索引文件、一个后缀名为dbf的dBASE表组成,并且这三个文件具有相同的文件名。shp主文件描述了其对象类型及每个空间对象记录值,其记录的长度为变化值; shx索引文件记录了每个空间对象在主文件中的起始与偏移地址;dbf表文件记录了每个空间对象的属性特征。同时,系统为CASS7.0提供了数据接口,可直接导出DAT格式的数据文件用于CASS成图。另外,系统在工作时为了方便勾绘土地变更信息,系统专门设计了测区底图功能,测区底图数据为DWG格式的CAD图形,方便实用,简单明了。

3.2 图层数据管理模块。为提高空间数据在移动设备上的分析处理的速度与效率,对空间数据图层进行分级、分块管理。采用不同比例尺的空间图层进行分级管理,采用网格方法进行分块管理,其中格网的大小取决于移动设备的屏幕尺寸或者图幅分幅的大小,视空间数据的具体情况而定。另外,还包括地图缩放、漫游、全图显示、多边形选取等图层操作功能。

3.3 数据库管理模块。主要实现土地变更属性信息的录入、保存、更新、查询统计等功能,保存数据库中。土地权属等属性信息的录入主要由工作人员通过PDA现场入库更新使用信息,空间几何数据的采集由控制手簿PDA通过蓝牙模块控制GPS接收机自动测量并保存数据。属性数据的查询,如土地使用者的信息查询;空间数据查询,属性数据与空间数据交叉查询,如土地使用者的宗地图,点、线、多边形方式查询空间数据的属性信息等。

3.4 数据采集模块。数据采集形式以GPS与全站仪两种方式,根据点位环境选择适宜数据采集方式。当以GPS方式采集时,首先将GPS与PDA联接,导入当前地点的土地利用现状图后,利用定位功能,可快速定位到当前的工作地点。GPS接收机以RTK模式接入VRS参考站,实现动态高精度定位;获得厘米级WGS-84界址点坐标后,对WGS-84坐标做相应的转换得到地图坐标,完成绘图及地理位置动态显示。

3.5 通信模块。主要实现PDA对GPS与全站仪的控制,以及PDA与数据处理中心的数据交换。

3.6 图形旋转模块。数据采集时以自由设站方式进行,土地界址点坐标、拐点坐标均以自由坐标方式录入,在保证相对位置正确的情况下,通过RTK坐标联测将图形整体旋转即可。这种模式避免了常规技术中首级控制测量后再进行图根点加密的工作。其工作流程图见图3。

4 实例分析

以深圳市某小区土地变更调查为例,按照《第二次全国土地调查技术规程》,开展1:500比例尺城镇土地变更调查。通过PDA数据采集系统现场勾绘,野外数据采集回来后,把PDA系统中的数据上传至电脑,进行后续的内业编辑整理、入库,完成土地利用现状调查,更新数据库,生成新的土地利用现状。为了验证该系统的正确性,在运用该系统进行数据采集的同时,以常规方式重复进行一次,其结果如下:

4.1 界址点和地物点检核

在界址点和地物点检核方面,我们选取以围墙拐点为主的界址点和明显地物点(如门墩拐点、房角点等)36个与传统方式所测结果进行比较,其结果见表1。

由表1可以看出:点位坐标差大多在5cm以内,个别在10cm左右,经分析,较大的差值的主要由于站位及棱镜自身结构产生的偏心误差及测点周围有树木遮挡卫星信号导致GPS测量精度降低所致。但总体上,界址点精度一致,能够满足1:500比例尺土地变更调查的应用。

2.相对地物检核

为了检核宗地内部不相关地物间的符合关系,我们用钢卷尺量测13个地物间的实地距离,并与所测地籍图中相应距离作了比较,差值最小为2cm,最大为14cm,基本符合1:500地籍图测绘精度要求。统计信息见表2。

5结束语

把地理信息系统与GPS嵌入到PDA等移动计算设备中,是解决人们对空间信息依赖的有效途径,特别是在移动过程中以及在野外需要记录这些空间信息的时候。通过以上研究与实例验证,该系统能够满足城镇土地变更调查的精度要求;利用GPS/PDA数据采集系统进行土地利用现状调查的技术路线合理、技术方法可行。

参考文献

[1]吴信才等.地理信息系统原理与方法[M].北京:电子工业出版社,2002

[2]Xueyu Yang; Yunqiang Zhu; Juanle Wang.Land change survey system on palm[C]. Geoscience and Remote Sensing Symposium, July 2005, Volume 2, 975 - 978

[3]严长清,袁林旺,陆效平.基于GPS/PDA用的土地变更调查数据采集系统集成设计[J].南京

[4]师范人学学报(工程技术版),2005,5(4),77-81

[5]黎小东,杨武年,马玲等.基于"3S"技术GPS-PDA在土地变更调查中的应用研究[J].测绘科学,2008,33(6),209-210