臧妻斌

（1.河南理工大學(xué) 測繪與國土信息工程學(xué)院，河南 焦作 454000）

土地調(diào)查的目的，是全面查清土地資源和利用狀況，掌握真實(shí)準(zhǔn)確的土地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。土地調(diào)查按工作任務(wù)分類，包括農(nóng)村土地調(diào)查、城鎮(zhèn)土地調(diào)查和基本農(nóng)田調(diào)查；按工作內(nèi)容分類，包括土地利用現(xiàn)狀調(diào)查、土地權(quán)屬調(diào)查和土地條件調(diào)查。土地調(diào)查的實(shí)施始終與現(xiàn)代測繪技術(shù)密不可分。GNSS定位技術(shù)、全站儀測量技術(shù)、遙感技術(shù)等在土地調(diào)查中已有廣泛而深入的應(yīng)用。但全面的土地調(diào)查工作任務(wù)重、成本高，第二次全國土地調(diào)查歷時(shí)3 a，僅中央政府投入調(diào)查經(jīng)費(fèi)已達(dá)21億元。因此積極探索新技術(shù)以提高土地調(diào)查的效率，降低土地調(diào)查的成本已為當(dāng)前科技工作者的重要任務(wù)。目前GNSS/PDA集成技術(shù)引起了廣大科技工作者的極大重視，并成為研究熱點(diǎn)[1-5]。

1 GNSS/PDA集成技術(shù)

1.1 GNSS

GNSS又稱為全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。GNSS由空間星座、地面控制和用戶設(shè)備3部分構(gòu)成。目前，GNSS包含了美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、中國的Compass(北斗)、歐盟的Galileo系統(tǒng)，可用的衛(wèi)星數(shù)目達(dá)到100顆以上。GNSS測量技術(shù)能夠快速、高效、準(zhǔn)確地提供點(diǎn)的精確三維坐標(biāo)以及其他相關(guān)信息。目前已廣泛應(yīng)用于交通導(dǎo)航、大地測量、攝影測量、野外考察探險(xiǎn)、土地調(diào)查、精確農(nóng)業(yè)以及日常生活等不同領(lǐng)域，在精度、效率、成本等方面顯示出巨大的優(yōu)越性[6]。

1.2 PDA

PDA譯為個(gè)人數(shù)字助理，廣義上的PDA可以分為工業(yè)級(jí)PDA和消費(fèi)品PDA。工業(yè)級(jí)PDA常見的有條碼掃描器、RFID讀寫器和POS機(jī)等；消費(fèi)品PDA包括智能手機(jī)、平板電腦、手持的游戲機(jī)等。掌上電腦是PDA的主流，所以狹義上的PDA又稱為掌上電腦。目前市場上的掌上電腦主流操作系統(tǒng)有Palm OS 、Win CE、Pocket PC、EPOC等。PDA 有觸摸屏、手寫筆、手寫識(shí)別等多種輸入方法，具有良好的通信性能，帶有嵌入式的面向?qū)ο蟮牟僮飨到y(tǒng)掌上電腦，多采用紅外通信端口、RS-232串行通信端口或底座上的USB端口，非常方便地與臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦交換數(shù)據(jù)，還可以通過這些端口連接一些標(biāo)準(zhǔn)的外設(shè)與存儲(chǔ)設(shè)備[7]。

1.3 GNSS/PDA技術(shù)

基于GNSS/PDA技術(shù)的土地調(diào)查信息采集與處理系統(tǒng)是一種集成GNSS、PDA、GIS、RS和GPRS等技術(shù)進(jìn)行土地調(diào)查，從而更新數(shù)據(jù)庫的作業(yè)系統(tǒng)。它將土地利用現(xiàn)狀信息與遙感信息集成到PDA上，借助衛(wèi)星定位及其他輔助手段，由土地調(diào)查人員在現(xiàn)場對(duì)變化圖斑的幾何信息和屬性信息進(jìn)行采集和記錄，經(jīng)編輯處理后返回到初始數(shù)據(jù)庫，從而實(shí)現(xiàn)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫的更新[8]。

2 GNSS/PDA作業(yè)系統(tǒng)組成、功能和作業(yè)流程

2.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)的硬件包括計(jì)算機(jī)、GNSS接收機(jī)、天線、PDA，固定或車載基站?；就ㄟ^Internet 網(wǎng)絡(luò)及無線公網(wǎng)為外業(yè)調(diào)查設(shè)備提供差分改正數(shù)據(jù)，從而保證GPS定位的精度。系統(tǒng)軟件包括GNSS/PDA野外土地調(diào)查作業(yè)系統(tǒng)和內(nèi)業(yè)GIS數(shù)據(jù)處理軟件。GNSS接收機(jī)用于實(shí)時(shí)采集空間點(diǎn)位信息， PDA上安裝有相應(yīng)的土地調(diào)查變更軟件。該軟件具有良好的圖形顯示和交互操作的特性，可以實(shí)現(xiàn)即測即顯，記錄變更圖斑的空間幾何信息及屬性信息，現(xiàn)場編輯相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2 系統(tǒng)功能

基于GNSS/PDA技術(shù)的土地調(diào)查信息采集與處理系統(tǒng)能提供以下功能：存儲(chǔ)調(diào)查區(qū)域的代碼、地類代碼體系；設(shè)置GNSS數(shù)據(jù)接收參數(shù)、圖形顯示方式；實(shí)現(xiàn)工作底圖的導(dǎo)入、顯示、編輯等功能；實(shí)現(xiàn)視圖的放大、縮小、移動(dòng)、查詢等功能；實(shí)現(xiàn)GNSS接收數(shù)據(jù)的坐標(biāo)解算、轉(zhuǎn)換，以及原始數(shù)據(jù)、記錄數(shù)據(jù)、解算數(shù)據(jù)的傳輸；實(shí)現(xiàn)記錄數(shù)據(jù)格式與土地標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式之間的轉(zhuǎn)換。

2.3 作業(yè)流程

對(duì)最新的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫及影像資料進(jìn)行預(yù)處理，生成外業(yè)調(diào)查底圖，導(dǎo)入PDA，并以矢量形式顯示在PDA界面上（見圖1）。對(duì)于通過人工判讀、室內(nèi)解譯，邊界仍不清楚、地類仍不明確的圖斑，現(xiàn)場核實(shí)調(diào)查地塊，確認(rèn)調(diào)查地塊的邊界。調(diào)查人員身背GNSS接收機(jī)、手持PDA，在各個(gè)特征點(diǎn)上逐一定位、現(xiàn)場構(gòu)圖、錄入屬性。回到室內(nèi)，將PDA上記錄的圖斑位置信息和屬性信息導(dǎo)入到PC機(jī)內(nèi)，再用GIS數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)外業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后，編輯處理。數(shù)據(jù)合格后再進(jìn)行數(shù)據(jù)庫更新、統(tǒng)計(jì)匯總、存盤上報(bào)[8]。

圖1 GNSS/PDA系統(tǒng)作業(yè)流程圖

3 應(yīng)用實(shí)例分析

3.1 項(xiàng)目背景

土地調(diào)查范圍為某市開發(fā)區(qū)，面積約20 km2。該開發(fā)區(qū)位于該市南部郊區(qū)，以平原為主。由于土地調(diào)查項(xiàng)目地處開發(fā)區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市用地規(guī)模日益增大，土地利用變化頻繁，需要變更的宗地界址點(diǎn)較多，工作量大。在土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查工作中，利用我國自主研發(fā)生產(chǎn)的高精度設(shè)備——“調(diào)查之星”S6532A型。根據(jù)調(diào)查區(qū)地理位置和環(huán)境情況，在滿足S6532A產(chǎn)品對(duì)已有硬件條件要求的前提下，充分利用現(xiàn)有的HeNCORS。HeNCORS系統(tǒng)提供的網(wǎng)絡(luò)RTK定位精度在cm級(jí)甚至更高精度，完全可以滿足城鎮(zhèn)地籍控制測量和界址測量要求[9]。采用CORS系統(tǒng)連續(xù)基站，用戶可隨時(shí)觀測，使用方便，提高了工作效率; 而且用戶不需架設(shè)參考站，真正實(shí)現(xiàn)單機(jī)作業(yè)，減少了費(fèi)用。

3.2 項(xiàng)目實(shí)施

調(diào)查小組依據(jù)已經(jīng)整理準(zhǔn)備好的城南開發(fā)區(qū)變更圖斑統(tǒng)計(jì)信息記錄表和分布位置圖，在S6532A設(shè)備手簿的導(dǎo)航下，準(zhǔn)確定位到相應(yīng)的變更圖斑。調(diào)查人員利用S6532A設(shè)備，將GPS接收機(jī)天線對(duì)準(zhǔn)被測地塊的特征點(diǎn)站立10 s，進(jìn)行快速動(dòng)態(tài)位置信息采集，GPS接收機(jī)利用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)接收基站傳來的校正信息對(duì)采集的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分，以保證獲得較高的數(shù)據(jù)精度。采集完所有特征點(diǎn)后，在PDA現(xiàn)場構(gòu)成圖斑；同時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況錄入圖斑的屬性數(shù)據(jù)。這樣，外業(yè)調(diào)查工作全部是以數(shù)字化的形式記錄在PDA內(nèi)。對(duì)于測區(qū)內(nèi)個(gè)別隱蔽或信號(hào)不好的細(xì)部點(diǎn)，可采用間接測量的辦法（距離交會(huì)法等）來完成[10]。例如，某廠區(qū)變更地塊有2個(gè)特征點(diǎn)無法到達(dá)，不能進(jìn)行GPS實(shí)測；于是在該特征點(diǎn)所在的2條直線上能到達(dá)的2個(gè)地方（點(diǎn)）分別進(jìn)行GPS采點(diǎn)，從而分別獲得每條直線的2個(gè)點(diǎn)，利用“調(diào)查之星”外業(yè)采集軟件所提供的直線交會(huì)功能，獲取待測特征點(diǎn)。對(duì)于較大區(qū)域衛(wèi)星信號(hào)不理想的區(qū)域，可以加密圖根點(diǎn)，配合全站儀用極坐標(biāo)法采集點(diǎn)位的幾何信息。

此次動(dòng)用4名基層工作人員，分成2個(gè)小組，簡單培訓(xùn)后，即掌握相關(guān)作業(yè)方法。外業(yè)數(shù)據(jù)采集用時(shí)3 d，共完成了開發(fā)區(qū)170塊圖斑的實(shí)測變更，拆分后圖斑數(shù)共625個(gè)。整個(gè)內(nèi)業(yè)處理工作由4名工作人員歷時(shí)2 d完成。內(nèi)業(yè)處理主要包括PDA數(shù)據(jù)導(dǎo)出及格式轉(zhuǎn)換、判斷有效采集數(shù)據(jù)、剔除無效采集數(shù)據(jù)并登記重新采集、新老數(shù)據(jù)匹配、圖元參數(shù)正確設(shè)置、圖斑屬性完整錄入、生成土地變更調(diào)查記錄表、輸出成果等工作，結(jié)合此次變更調(diào)查工作的成果最后進(jìn)行了土地利用變更數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)匯總工作。

3.3 精度分析與效益評(píng)價(jià)

本次主要檢測網(wǎng)絡(luò)RTK采集到的界址點(diǎn)的精度，即分析界址點(diǎn)的誤差和界址點(diǎn)間距誤差。界址點(diǎn)的點(diǎn)位誤差檢測采用重測比較法，在作業(yè)區(qū)均勻地選擇檢核點(diǎn)300個(gè)，采用重測點(diǎn)位平面坐標(biāo)并與原測坐標(biāo)比較，按式（1）、式（2）計(jì)算界址點(diǎn)的中誤差[7]。計(jì)算點(diǎn)位中誤差為3.14 cm，完全滿足《第二次全國土地調(diào)查技術(shù)規(guī)程》中一級(jí)界址點(diǎn)精度的要求。

據(jù)了解，該區(qū)以前都是使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行土地變更調(diào)查，先開展地籍控制測量，然后用全站儀極坐標(biāo)法進(jìn)行界址測量。平均每天每組（每組4人）的外業(yè)變更調(diào)查工作量只有5～10個(gè)圖斑，晚上進(jìn)行內(nèi)業(yè)編圖、填表工作，效率較低。使用“調(diào)查之星”，每天每組可以完成20～30個(gè)新增地物的外業(yè)調(diào)查、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，明顯提高了工作效率，降低了成本。

4 結(jié) 語

GNSS/PDA集成技術(shù)在土地調(diào)查中具有明顯優(yōu)勢：調(diào)查成果的精度完全滿足相關(guān)規(guī)程的要求，且誤差分布均勻；調(diào)查作業(yè)方式簡單易學(xué)，采集數(shù)據(jù)快捷準(zhǔn)確，工作效率高；作業(yè)工作人員減少，工作周期縮短，降低了土地調(diào)查成本，適合在基層推廣。隨著我國各大城市和地區(qū)的CORS系統(tǒng)陸續(xù)投入使用后，GNSS/PDA集成技術(shù)將有更加廣闊的應(yīng)用前景。

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