基于 PDA的 1∶10 000比例尺地形图野外调绘
2010-11-14王迪伟
王迪伟
(贵州省第二测绘院,贵州贵阳 550004)
基于 PDA的 1∶10 000比例尺地形图野外调绘
王迪伟
(贵州省第二测绘院,贵州贵阳 550004)
随着移动信息设备的发展,GIS逐步进入后 PC发展阶段,嵌入式 GIS应用不断增加,因此开发基于移动信息设备的地理信息软件,可以更加方便地进行地理信息数据的采集、更新及导航应用。
PDA;GIS;1∶10 000基础测绘;外业调绘
一、前 言
近年来,随着嵌入式技术和 GIS技术的发展,嵌入式操作系统的软硬件趋于成熟,把 GIS与嵌入式技术融合在一起,形成一个嵌入式的地理信息空间系统平台,是当前 GIS研究领域的热点之一,也是一个重要趋势。这个平台还为地理信息技术融入其他如 GPS、无线通讯等信息技术提供了良好的技术基础。同时,随着移动信息设备如个人数字助理(personal digital assistant,PDA)、智能手机等[1]的发展,GIS逐步进入后 PC发展阶段,嵌入式 GIS应用不断增加。因此开发基于移动信息设备的地理信息软件,可以更加方便地进行地理信息数据的采集、更新及导航应用。
本文通过分析嵌入式地理信息系统的技术及应用,研究如何进行嵌入式地理信息系统组件的开发以及如何使用嵌入式系统的地理信息数据。最后采用微软的 COM技术,以VB Script为开发语言,使用应用广泛的W indowsCE为嵌入式操作系统[2],设计和开发的基于嵌入式设备的地理信息系统程序通过了应用检验,为小比例尺测量应用提供了一个新思路、新手段。
二、设计思路
在外业作业工作中,目前使用较多的主要是直接外业调绘法。在这种方法的实施中使用较多的依然是传统的方式,即调绘员以纸制地图作为工作底图,做到跑到、看到、问清、绘准,把新增数据标绘在工作底图上。这个过程要求判图准确,识图合理,标绘恰当,满足精度要求,对外业工作人员要求较高。调绘工作完成后,内业将图纸扫描作影像纠正,叠加到DLG数据下将新增地物矢量化,经过精编修整,完成整幅图的作业。这个过程的精度不仅受外业调绘人员控制标绘精度的影响,而且扫描与纠正过程中都可能产生一定的精度损失。
为了改变这种传统的外业调绘和内业处理方法,本文提出了基于 PDA的移动 GIS[1]为野外调绘作业服务的思想,即利用 PDA直接得到调绘数字成果,提高小比例尺 (1∶10 000比例尺及以上)的调绘精度和外业调绘的工作效率,缩短内业处理时间。
三、野外数据采集
GS M CAD是美国地质调查局开发的供内部使用的一种专门为野外地质填图及室内编图设计的微软视窗程序,该软件还可以配合 GPS接收器进行野外数据采集。美国地质调查局 1998年开始转向正在兴起的 PDA市场、GPS接收机和个人数字助理(PDA)在地质填图和地质构造数据采集上的应用研究。
ESR I公司的 ArcPad是 ESR I的 GIS软件家族的新成员[1],为用户提供了一种建立地理数据库的新途径——直接在野外进行建库,美国地质调查局现正着手进行该软件在地质调查应用方面的研究。
在国内,大多数的数据采集还只是把记录在笔记本上的野外描述转换成数字系统,不仅作业时间长,易产生错误,而且效率低,精度也不高。目前只有超图公司提出了自己的野外数据采集的解决方案 eSupe rMap。
四、使用方法
1.基于 PDA的 1∶10 000地形图调绘与更新程序
基于 PDA开发平台进行国家基础测绘项目时,根据不同应用需求,将DOM数据、初级线划图数据或待更新的DLG数据导入 PDA,利用 PDA作为外业作业工具,参照传统 1∶10 000地形图成图工艺流程,针对不同作业条件进行调绘与更新,充分利用PDA调绘与更新工具的技术特点,实现基于 PDA的成图工艺流程。
2.数据采集的精度
作业采用单点 GPS定位的手持式 PDA,为了提高数据采集与定位精度,需要获取测区整体控制的转换七参数[3]。由于作业时 GPS采集获取的是WGS-84数据,需利用坐标系转换的常用的布尔莎七参数模型[3],进行WGS-84到西安 1980坐标系的转换[4],在保证精度的同时,确保 GPS数据的正确性,大大提高了数据总体精度。在最初的测试过程中,精度基本上能够控制在1~2m,达到了1∶10 000地形图调绘精度。
五、测 试
1.测试数据
测试数据基本情况:底图DOM为2000年航飞拍摄数据,工作站采集的DLG数据也是根据该航飞数据而来,考虑到距今已经有近 10年的时间,所以会有大量的补调数据参与测试。测试区定为县城,那里有大量新增地物,如铁路、高速路,测试效果明显。
数据格式:①栅格数据,由正射影像数据转换成 PDA平台可识别的压缩数据[4];②矢量数据,由航空摄影工作站采集,根据设计的编图图例转换成PDA平台可识别的专用数据格式[4]。
2.调绘过程
1)创建工程,如图 1所示,按 1∶10 000新图号为工程名称,选择坐标系,添加底图数据(包括栅格和矢量数据),工程建立后,自动生成两个矢量数据,分别为点文件和线文件,以图号 pl和 pt命名。
图1 创建工程对话框
2)点击创建后显示的界面如图 2所示。
图2 创建后初始界面
3)用 PDA放大显示数据信息,如图 3所示,利用 GPS定位,可以精确地定位当前作业员所处的位置[1],节约了读图、判读的时间,只需将实地空缺的房屋等地物补充进底图即可,同时添加 GB码属性信息进行归类,如图 4所示。
图3 用 PDA可放大显示数据信息
图4 为地物添加GB码
4)具体新增地物范例:
a.新增火车站,利用地形图调绘程序,采用GPS采集数据沿外围采出范围,用 GPS定位相对关系采集出房屋角点,绘制出新建设的火车站,如图 5所示。
图5 新增火车站
b.新增移民新村,利用地形图调绘程序,采用GPS采集数据沿外围采出范围,在内部用 GPS定位相对关系采集出房屋角点,如图 6所示。
图6 新增居民点
c.单线路改成双线 G75高速路,该线路采集于乘坐大巴回贵阳途中,打开基于 ArcPad的 PDA的1∶10 000地形图调绘与更新程序,自动采集获得数据,其精度未受影响,如图 7所示。
图7 新增高速公路
3.结 果
图 8中显示的数据即为本次测试后采集的补调数据经过转换后到AutoCAD中的数据,每个实体都带有图层信息,内业编图人员可以不采用传统的扫描图纸、再矢量化新增数据的流程,直接加入新增数据,大大降低内业编图的时间,提高了编图的效率。
图8 转换后的测试数据
六、结 论
相对于传统调绘作业工艺,PDA平台的优点非常明显。就外业来说:①提高了标绘的精度;②减少了读图、识图的预判时间;③降低了漏补的几率。对于内业:①提高了新增地物实体的定位精度;②节省了内业编辑的时间,减少了整个工艺流程的周期。
目前使用过程中所显示出来的不足有:
1)对于野外相对精度高,但是对于城市或者是建筑较多的乡镇村落,因为信号遮挡的原因精度有一定的降低。
2)电池的电量 (以一电一充为标准)还不能满足全天作业的需要,PDA硬件对调绘人员还有一定的限制性,例如:屏幕较小、触摸屏点击灵敏度的问题等。
经过实际使用结果分析,使用ArcPad开发的基于带 GPS定位的 PDA数据可以满足 1∶10 000比例尺地形图外业调绘精度要求,并可以进一步延伸到其他野外小比例尺的数据采集项目中去,大幅度地提高外业作业的精度和效率。
[1] 张时煌,方裕.微型嵌入式 GIS软件平台的重要意义及发展动态 [J].中国图象图形学报:A辑,2001, 6(9):900-906.
[2] 范承啸.基于移动的嵌入式 GIS设计与实现[D].郑州:信息工程大学,2005.
[3] 许捍卫.移动式 GIS发展的关键技术及应用前景[J].测绘工程,2003,12(1):34-36.
[4] 俞晓莹.基于 PDA的 GPS/GIS集成关键技术的研究[D].长沙:中南林学院,2003.
[5] 史剑王君.基于 PDA的空间信息应用技术研究[D].长沙:国防科学技术大学,2003.
Field Annotation of 1∶10 000 Scale Topographic Map Based on PDA
WANGDiwei
0494-0911(2010)07-0059-03
P231.1
B
2010-05-19
王迪伟(1962—),男,贵州铜仁人,高级工程师,主要从事航空摄影测量与遥感信息、工程测量方面的管理工作。