土地利用更新调查低成本解决方案

焦振城 张朝珠 林灿 李正东

【摘 要】随着第二次全国土地调查的顺利完成，年度的土地变更调查是对土地调查数据库维护的关键。通过土地变更调查，可以适时掌握土地利用动态变化情况，保持土地利用现状调查数据的现势性和准确性。变更调查的结果是衡量各地非农业建设占用耕地是否实现占补平衡的依据，也是各级政府及有关部门制定规划、计划及科学决策的可靠依据。

【关键词】土地；解决方案

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

中途分类号：X32 文献标识码：A 文章编号：

传统土地调查模式依赖国家下发的的遥感影像数据、各类二调土地利用等纸质成果，增加了现场核查定位的难度，需要专业测量人员进行定位调查，这种方法，人为干扰大，复杂新增地物测量难。数据处理速度慢，对业务处理职能的滞后。

近年来，手持设备处理能力升级换代，为手持设备高要求应用提供了硬件平台。另一方面，定位技术的发展为手持设备提供了可靠的实时差分源。(目前存在的技术主要有三种：SBAS技术、PPP技术和RTD技术。)

一、热门的星站差分技术---- SBAS

SBAS（Satellite Based Augmentation Systems），即基于卫星的增强系统。是利用地球静止轨道卫星建立的地区性广域增强系统。由已知其准确地理位置的地面固定基站系统，探测、计算出GPS信号中的误差。并通过地球同步通讯卫星以GPS信号同样的频率向地面广播增强信息，若终端的定位主板支持该增强信号的，可以实时的提高定位精度。该技术自从建立后，因为兼容GPS信号较好，很快被应用在手持机GPS领域，成为热门的GPS终端（手持GPS）实时改正技术。

SBAS系统属于区域性的增强系统，专为指定区域的GPS终端（手持GPS）提供增强改正信息，可以提供米级的定位改正。目前全球发展的SBAS系统有：欧洲 (EGNOS)；美国 (WAAS)，日本（MSAS）；

目前我国的一部分GPS用户可以使用到日本的MSAS系统，根据实际测试情况，中国东部可以全时搜索到该信号，最高可使GPS达到1-3米的实时定位精度，但是中、西部用户，SBAS的可用性和可靠性较差，不能满足要求。而且目前的SBAS主要支持GPS系统，对于新兴的星系尚不支持，受到一定的局限。

二、新兴的单密新兴的精密单点定位技术——PPP

精密单点定位PPP（Precise Point Positioning）技术其实早在1997年就由美国提出。该技术的思路非常简单，在GNSS定位中，主要的误差来源于三类，即轨道误差、卫星钟差和电离层延时。通过给定卫星的轨道和精密钟差，采用精密的观测模型及算法，消除这些影响，就可以单机计算出GNSS接收机的精确位置。

根据PPP技术实现的要求，定位中需要系统提供“卫星的精密轨道和钟差”。目前，只有国际GNSS服务组织（IGS）的几个数据分析中心及少数科研机构具备这个能力提供卫星的精密轨道和钟差，虽然现有的轨道产品能提供足够高的精度，但是实时的高时间分辨率高精度钟差产品仍然欠缺。此外，对比差分技术而言，PPP通常需要比较长的收敛时间（几分钟到十几分钟）达到亚米级精度。这些因素导致了现阶段PPP难以大规模应用。

三、成熟的实时差分技术——RTD

实时差分（Real Time Difference）技术，是通过移动站（既手持GNSS设备），与基准站（CORS等）同步观测相同的GNSS卫星的情况下，由基准站发射相关的差分改正信息，当移动站（或称手持GNSS设备）接收到差分改正信号后，即可进行迅速解算，消除卫星的轨道误差、钟差，接收机钟差以及电离层和对流层的折射误差等，从而提高移动站（或手持GNSS设备）的实时定位精度，可以达到亚米或更高精度。

国内许多城市都布设了GPS连续运行参考站(CORS)系统，移动端通过GPRS上网访问其服务器，获得实时差分信号。达到亚米亚米或更高精度

手持GNSS设备终端要达到其米级、亚米级甚至更高的定位精度，必须要经过实时的误差改正：星站差分SBAS技术有地域的局限性，精度稳定性及可靠性也不高；PPP技术目前还不成熟，可操作性较差；这样，实时差分RTD技术成为最适合手持GNSS设备提高精度的方式。

解决方案

基于实时差分的手持GIS采集系统，既可以满足部分土地业务中的精度要求，又为当前快速获取和更新GIS数据提供了高效的手段。充分利用手持GIS数据采集器（高精度手持GNSS）测量精度高、图形处理功能相对完善、数据存储空间大的特点，针对各单位实际情况，提出两种解决方案：①单机版（单机作业，独立完成）②网络版（单机作业、网络管理）。

高精度手持GIS数据采集器主要特点：①专业的测量型GPS天线及定位主板，比导航型GPS主板搜星更迅速稳定，定位更精确可靠。②内置GPRS模块，可以接入CORS系统，通过稳定连接，获取精确可靠的实时差分改正信号。③专业化的软件，GIStar软件利用GIS，技术来采集、管理、导入与导出GIS数据，实现图形和数据采集功能。对现实世界GIS信息进行采集，数据进行图形化信息处理。④高端的系统配置，Intel处理器、512MB内存、480 x 640高分辨率，3.7英寸超大VGA彩色液晶显示器，更强的图形处理能力，更容易的在各种界面下随意点触操作，轻松的打开、导入多种格式的图形图片文件，即使处在强日光下，也可自然读写。⑤卓越的野外性能，GPS天线、解算主板、主机控制器全集成，融合成符合人体工程学的一体化主机，工业级三防设计，配备可供野外全天候使用的锂电池，使其具备出色的野外性能，可以在惡劣的野外工作环境中使用。⑥500W像素摄像头，可以在野外数据采集时进行拍照。

方案特点

方案主要功能

数据管理对变化地物采集数据与土地调查底图数据进行管理

导航定位GPS定位与目标图斑的导航

变化地物采集GPS测量、屏幕调绘、

变化属性编辑现状地类、变化类型、权属等编辑

方案设备选择

面向土地利用变化图斑调查不同层次精度要求，主要有以下三种

方案准备工作

数据处理 主要是手持GIS数据采集器内数据准备，把相对复杂的工作由专业人员完成，给实际作业人员提供良好的数据环境。主要分矢量数据处理、栅格数据处理、數据字典的建立。

手持GIS数据采集器工作环境设置 主要是转换参数的求取（1954北京坐标系转换参数、1980西安坐标系转换参数）和测量成果误差分析（用于实际检验实测精度）。

技术培训 主要是培训操作人员设置手持GIS数据采集器工作环境、野外实地数据采集、数据导出 。

实施步骤 ①数据导入在机内原有数据基础上，导入本次项目所需数据现场实测，②建立工程文件，③工作环境设置，④实测数据（实地检核与对比实测数据），⑤内业数据处理。

方案关键问题及技术

1、加载地图大小的问题：在处理图形方面，GIS数据采集器内置软件GIStar可以导入超大航片和SHP文件数据（也就是背景图和矢量数据），能将17G的影像图压缩到原图内存的1/20,而且能顺利在GIStar中打开，280M的SHP，经过建立索引文件后，可以流畅地在GIStar中浏览。

2、安全性问题：国土部门数据涉密较多，设备在国土部门中使用必须保证其数据安全性。一方面影像数据通过专门软件处理后，生成独有的gcp索引文件来实现本地数据存储的安全保证。另一方面通过转换参数加密，软件进行打开权限、机器ID号绑定，实现转换参数以*号方式显示，保证转换参数不会被泄露。另外，所有使用数据都存在TF（存储卡）内，对TF卡进行加密，防止被他人打开。

3、数据转移问题：方案关键的数据即为采集的结果数据，而采集数据导出方式可以分为离线式和在线式。离线式的数据转移方式是利用PC端工具与手持GIS采集器进行同步方式对数据进行导入导出，或者是通过TF卡来是实现数据导入导出；在线式数据转移方式是利用移动网络(3G 、GPRS、CDMA)连接Internet网，上发至指定的FTP服务器。

方案特色总结

1、统计分析：把测量图斑与土地利用现状图层进行叠加，现场统计出测量图斑所包含的各类现状地类与面积比例，统计结果自动保存。

2、SHP图层处理功能：通过专门处理软件，除了能在图层上标注出定义的字段外，还能实现对图层进行相同字段（例如DLMC)颜色定义。不同字段的图斑定义不同的颜色。方便野外查看SHP图形。

3、具有定位功能的照相机：野外调查时，通过手持采集器自带摄像头拍照，能将拍照时间、日期、地理坐标写入照片，保证实地调查的真实性。为违法用地案件调查取证提供法律依据。

结语

高精度手持GIS采集器，利用其自带的GPS功能模块,使得3S技术在现在的数据采集中发挥其应有的作用。在信号比较差时，可以使用外接天线来确保其正常使用，精度可以到RTK的精度。其价格相对专业的RTK产品来说，又有很大优势。

该方案可以应用土地管理工作以下领域:①农村土地确权外业调查；②土地利用现状更新调查；③项目可行性研究现场踏查；④违法用地巡查⑤规划用地执行情况现场确认；⑥矿产采矿探矿范围核查；⑦其他应用领域。

该方案解放了土地采集人员的工作量以及需携带设备的负担量，降低了作业人员对专业人员的技术上的要求，提升了采集数据在使用上的效率，为土地管理工作带来巨大的转变：①改变纸质图件“放不大、看不清、查不出”的弊端，减少了判读底图上的困难度；②从模糊判断到清楚认定，从定性到定量；③给行政行为提供实时依据支持。

【参考文献】

[1]周增强，吴长彬，冯松松；基于手持GPS的土地信息采集系统设计，国图通讯，2011.08

[2]张勇政；SDAS系统的技术理论及实践应用，南方测绘报，2011

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。