基于第二次土地调查数据库的更新系统研究

黄丽华 彭 慧

(江苏省土地勘测规划院，江苏南京 210029)

1 研究背景和内容

第二次土地调查充分利用GPS/GIS/RS等科技手段，建立了图斑级的数据库成果，真正实现了“图、数与实地”的三者一致，为土地管理及地区经济发展提供了良好的数据平台［1］。江苏处于经济飞速发展的长三角经济板块上，土地供需矛盾突出、土地利用信息更新频繁，变更数据量大。如果将年度土地利用变更数据的获取、更新及入库都集中在短期内完成，存在较多的问题，主要表现为:

1)集中更新工作量大、时间紧，质量、进度难以保证;

2)无法发挥土地利用变化数据在经济发展中的实时分析、辅助决策和预警功能;

3)二次调查数据库数据更新周期长，无法保证数据的时效性，不利于土地日常管理工作的开展。因此，数据作为土地利用数据库系统的“血液”，如何实现其真正意义上的现势性，是二次调查结束后亟需解决的问题。

目前，国内相关科研院所或企业研究集成了一些技术手段或开发了相应的系统，但基本上都仅局限于某一个技术手段或细节，更大程度地处于研究阶段，并未用于真正的生产应用。本文以江苏省国土资源科技项目为依托，以二次调查为契机，通过集成GPS/GIS/RS/GPRS等技术和建立快速更新数据管理平台，研究基于第二次土地调查数据库的快速更新技术流程，解决常规数据更新技术存在步骤多、周期长、数据真实性无法保证的问题，直接生成可直接用来更新数据库的增量数据，实现真正意义上的内外业一体化［2，3］。

2 系统组成及原理

系统由外业PDA采集子系统和内业信息管理平台组成。其中，外业PDA采集子系统集PDA，GPS，照相机和无线通讯等设备为一体，主要负责变更图斑相关信息的外业采集和发送;内业信息管理平台为基于第二次土地调查数据库的数据管理平台，负责对外业采集传送回的数据进行编辑、增量数据生成和数据库更新［4］。整个系统工作流程如图1所示。

2.1 外业PDA采集子系统

综合考虑外业数据采集的实际需求，在现有GPS/PDA的基础上又集成了数码相机和无线通讯设备，使得PDA采集子系统具有如下功能:

1)Shape格式(MDB)矢量数据或Tiff格式影像数据的导入、浏览和编辑功能;

2)实时或事后差分GPS定位;

3)300万分辨率照片或视频的拍摄功能;

4)点位坐标、地类属性和照片等信息的录入、编辑、打包和无线发送功能。

图1 系统工作流程图

PDA采集子系统相应的工作流程与其功能一致，分为数据采集、数据处理和数据发送三个环节，具体流程如图2所示。

2.2 内业信息管理平台

内业信息管理平台是整个系统的核心，衔接外业采集子系统、内业数据处理以及增量数据生成。信息管理平台由三个部分组成，分别为工作区、用户信息区和数据目录区，平台主要功能如下:

1)GoogleEarth模式下用户导航与定位功能;

2)外业采集子系统的接入、管理和数据接收功能;

3)事后通过USB接口下载外业采集信息中的坐标、属性描述和照片，编辑变更图斑，生成增量数据;

4)根据实时接收到的外业采集信息中的坐标、属性描述和照片，在线编辑变更图斑，实时生成增量数据。

图2 PDA采集子系统工作流程图

内业信息管理平台相应的工作流程与其功能一致，分为数据接收与解码、数据编辑和增量数据生成三个部分，具体流程如图3所示。

图3 内业信息管理平台工作流程图

3 系统测试

系统涉及的技术环节较多，包括GPS定位、无线网络传输以及内业数据处理等，其中GPS的定位精度以及无线网络的传输质量是影响整个系统运行效率和质量的关键因素。因此，为保证系统的可靠性和稳定性，本文从GPS的定位精度和无线网络的传输质量两个方面来进行测试。

1)GPS定位精度测试。

以南京市某地为测试区域，在选择均匀分布的9个控制点作为WGS84和西安80坐标系转换参数的计算点后，计算出测试区域的7参数转换参数［5］。在此基础上，选择测试区域内的100个点作为采样对象，经外业实测后计算采样点的误差，具体情况如图4所示。从图4中可以看到，GPS外业采集的点位坐标与准确值之间的误差基本都在1 m以内，能够满足二次调查数据库补测地物的精度要求。同时，若欲提高GPS的定位精度，可在GPS中嵌入CORS功能实时差分解算或进行事后解算处理。

2)数据传输质量测试。

在实际应用中，外业采集变更图斑的时间间隔较长，因此数据传输的时间间隔较大，无法实现饱和数据传输情况下数据传输质量的测试。为了对系统数据传输质量进行全面的测试，在无线传输的模式下，利用随机函数模拟外业测量的定位信息，同时选择500 k的JPG文件作为每个数据包的影像文件，按不同的发送频率测试不同饱和数据传输环境下的数据传输质量。具体测试情况如图5所示。

通过测试可以发现，数据发送频率在30 s以上时，内业信息管理平台对于发送数据接收正确率均为100%。而实际外业采集变更图斑的点位、照片及属性信息的时间间隔基本不会小于30 s，因此可以说系统数据的网络传输质量还是比较高的，能够满足实际工作的需求。

图4 GPS外业定位精度

图5 数据接收正确率

通过对系统的GPS定位精度和数据网络传输质量进行测试，可以充分验证系统的可靠性和稳定性。

4 结语

本文以江苏省国土资源科技项目为依托，以实现二次调查数据库成果的快速更新为目标，针对现有技术手段和系统的不足，开发了基于第二次土地调查数据库成果的快速更新系统，为二次调查数据库的快速更新提供了有效的技术手段和平台。通过对影响系统运行质量的GPS定位精度和数据的网络传输质量两个关键因素的测试，充分验证了系统的可靠性和稳定性。由于研发周期比较短，系统在增量数据的生成方面研究不够深入且有较大的不足，是下一步研究的重点。

［1］ 程昌秀.3S技术在县级土地利用变更调查中应用研究［D］.北京:中国农业大学，2001:12-24.

［2］ 张东明.基于3S技术的土地利用现状变更调查技术及数据处理方法研究［D］.昆明:昆明理工大学，2007:26-31.

［3］ 汤占中.基于3S技术的土地利用现状更新调查及数据库建设过程研究——以南大港为例［D］.石家庄:河北师范大学，2007:15-37.

［4］ 吴亚东.基于PDA的土地利用变更调查数据采集系统的设计与实现［D］.成都:西南交通大学，2009:24-59.

［5］ 荆 伟.基于GPS-PDA的土地资源调查数据采集［D］.上海:同济大学，2007:53-67.