基于第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫的更新系統(tǒng)研究

黃麗華 彭 慧

(江蘇省土地勘測規(guī)劃院，江蘇南京 210029)

1 研究背景和內(nèi)容

第二次土地調(diào)查充分利用GPS/GIS/RS等科技手段，建立了圖斑級的數(shù)據(jù)庫成果，真正實(shí)現(xiàn)了“圖、數(shù)與實(shí)地”的三者一致，為土地管理及地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了良好的數(shù)據(jù)平臺(tái)［1］。江蘇處于經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的長三角經(jīng)濟(jì)板塊上，土地供需矛盾突出、土地利用信息更新頻繁，變更數(shù)據(jù)量大。如果將年度土地利用變更數(shù)據(jù)的獲取、更新及入庫都集中在短期內(nèi)完成，存在較多的問題，主要表現(xiàn)為:

1)集中更新工作量大、時(shí)間緊，質(zhì)量、進(jìn)度難以保證;

2)無法發(fā)揮土地利用變化數(shù)據(jù)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的實(shí)時(shí)分析、輔助決策和預(yù)警功能;

3)二次調(diào)查數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)更新周期長，無法保證數(shù)據(jù)的時(shí)效性，不利于土地日常管理工作的開展。因此，數(shù)據(jù)作為土地利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的“血液”，如何實(shí)現(xiàn)其真正意義上的現(xiàn)勢性，是二次調(diào)查結(jié)束后亟需解決的問題。

目前，國內(nèi)相關(guān)科研院所或企業(yè)研究集成了一些技術(shù)手段或開發(fā)了相應(yīng)的系統(tǒng)，但基本上都僅局限于某一個(gè)技術(shù)手段或細(xì)節(jié)，更大程度地處于研究階段，并未用于真正的生產(chǎn)應(yīng)用。本文以江蘇省國土資源科技項(xiàng)目為依托，以二次調(diào)查為契機(jī)，通過集成GPS/GIS/RS/GPRS等技術(shù)和建立快速更新數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，研究基于第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫的快速更新技術(shù)流程，解決常規(guī)數(shù)據(jù)更新技術(shù)存在步驟多、周期長、數(shù)據(jù)真實(shí)性無法保證的問題，直接生成可直接用來更新數(shù)據(jù)庫的增量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的內(nèi)外業(yè)一體化［2，3］。

2 系統(tǒng)組成及原理

系統(tǒng)由外業(yè)PDA采集子系統(tǒng)和內(nèi)業(yè)信息管理平臺(tái)組成。其中，外業(yè)PDA采集子系統(tǒng)集PDA，GPS，照相機(jī)和無線通訊等設(shè)備為一體，主要負(fù)責(zé)變更圖斑相關(guān)信息的外業(yè)采集和發(fā)送;內(nèi)業(yè)信息管理平臺(tái)為基于第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，負(fù)責(zé)對外業(yè)采集傳送回的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、增量數(shù)據(jù)生成和數(shù)據(jù)庫更新［4］。整個(gè)系統(tǒng)工作流程如圖1所示。

2.1 外業(yè)PDA采集子系統(tǒng)

綜合考慮外業(yè)數(shù)據(jù)采集的實(shí)際需求，在現(xiàn)有GPS/PDA的基礎(chǔ)上又集成了數(shù)碼相機(jī)和無線通訊設(shè)備，使得PDA采集子系統(tǒng)具有如下功能:

1)Shape格式(MDB)矢量數(shù)據(jù)或Tiff格式影像數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、瀏覽和編輯功能;

2)實(shí)時(shí)或事后差分GPS定位;

3)300萬分辨率照片或視頻的拍攝功能;

4)點(diǎn)位坐標(biāo)、地類屬性和照片等信息的錄入、編輯、打包和無線發(fā)送功能。

圖1 系統(tǒng)工作流程圖

PDA采集子系統(tǒng)相應(yīng)的工作流程與其功能一致，分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)發(fā)送三個(gè)環(huán)節(jié)，具體流程如圖2所示。

2.2 內(nèi)業(yè)信息管理平臺(tái)

內(nèi)業(yè)信息管理平臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，銜接外業(yè)采集子系統(tǒng)、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理以及增量數(shù)據(jù)生成。信息管理平臺(tái)由三個(gè)部分組成，分別為工作區(qū)、用戶信息區(qū)和數(shù)據(jù)目錄區(qū)，平臺(tái)主要功能如下:

1)GoogleEarth模式下用戶導(dǎo)航與定位功能;

2)外業(yè)采集子系統(tǒng)的接入、管理和數(shù)據(jù)接收功能;

3)事后通過USB接口下載外業(yè)采集信息中的坐標(biāo)、屬性描述和照片，編輯變更圖斑，生成增量數(shù)據(jù);

4)根據(jù)實(shí)時(shí)接收到的外業(yè)采集信息中的坐標(biāo)、屬性描述和照片，在線編輯變更圖斑，實(shí)時(shí)生成增量數(shù)據(jù)。

圖2 PDA采集子系統(tǒng)工作流程圖

內(nèi)業(yè)信息管理平臺(tái)相應(yīng)的工作流程與其功能一致，分為數(shù)據(jù)接收與解碼、數(shù)據(jù)編輯和增量數(shù)據(jù)生成三個(gè)部分，具體流程如圖3所示。

圖3 內(nèi)業(yè)信息管理平臺(tái)工作流程圖

3 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)涉及的技術(shù)環(huán)節(jié)較多，包括GPS定位、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸以及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理等，其中GPS的定位精度以及無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量是影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效率和質(zhì)量的關(guān)鍵因素。因此，為保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，本文從GPS的定位精度和無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量兩個(gè)方面來進(jìn)行測試。

1)GPS定位精度測試。

以南京市某地為測試區(qū)域，在選擇均勻分布的9個(gè)控制點(diǎn)作為WGS84和西安80坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)的計(jì)算點(diǎn)后，計(jì)算出測試區(qū)域的7參數(shù)轉(zhuǎn)換參數(shù)［5］。在此基礎(chǔ)上，選擇測試區(qū)域內(nèi)的100個(gè)點(diǎn)作為采樣對象，經(jīng)外業(yè)實(shí)測后計(jì)算采樣點(diǎn)的誤差，具體情況如圖4所示。從圖4中可以看到，GPS外業(yè)采集的點(diǎn)位坐標(biāo)與準(zhǔn)確值之間的誤差基本都在1 m以內(nèi)，能夠滿足二次調(diào)查數(shù)據(jù)庫補(bǔ)測地物的精度要求。同時(shí)，若欲提高GPS的定位精度，可在GPS中嵌入CORS功能實(shí)時(shí)差分解算或進(jìn)行事后解算處理。

2)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量測試。

在實(shí)際應(yīng)用中，外業(yè)采集變更圖斑的時(shí)間間隔較長，因此數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間間隔較大，無法實(shí)現(xiàn)飽和數(shù)據(jù)傳輸情況下數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的測試。為了對系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量進(jìn)行全面的測試，在無線傳輸?shù)哪Ｊ较?，利用隨機(jī)函數(shù)模擬外業(yè)測量的定位信息，同時(shí)選擇500 k的JPG文件作為每個(gè)數(shù)據(jù)包的影像文件，按不同的發(fā)送頻率測試不同飽和數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。具體測試情況如圖5所示。

通過測試可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)發(fā)送頻率在30 s以上時(shí)，內(nèi)業(yè)信息管理平臺(tái)對于發(fā)送數(shù)據(jù)接收正確率均為100%。而實(shí)際外業(yè)采集變更圖斑的點(diǎn)位、照片及屬性信息的時(shí)間間隔基本不會(huì)小于30 s，因此可以說系統(tǒng)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量還是比較高的，能夠滿足實(shí)際工作的需求。

圖4 GPS外業(yè)定位精度

圖5 數(shù)據(jù)接收正確率

通過對系統(tǒng)的GPS定位精度和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量進(jìn)行測試，可以充分驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

本文以江蘇省國土資源科技項(xiàng)目為依托，以實(shí)現(xiàn)二次調(diào)查數(shù)據(jù)庫成果的快速更新為目標(biāo)，針對現(xiàn)有技術(shù)手段和系統(tǒng)的不足，開發(fā)了基于第二次土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫成果的快速更新系統(tǒng)，為二次調(diào)查數(shù)據(jù)庫的快速更新提供了有效的技術(shù)手段和平臺(tái)。通過對影響系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的GPS定位精度和數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量兩個(gè)關(guān)鍵因素的測試，充分驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。由于研發(fā)周期比較短，系統(tǒng)在增量數(shù)據(jù)的生成方面研究不夠深入且有較大的不足，是下一步研究的重點(diǎn)。

［1］ 程昌秀.3S技術(shù)在縣級土地利用變更調(diào)查中應(yīng)用研究［D］.北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2001:12-24.

［2］ 張東明.基于3S技術(shù)的土地利用現(xiàn)狀變更調(diào)查技術(shù)及數(shù)據(jù)處理方法研究［D］.昆明:昆明理工大學(xué)，2007:26-31.

［3］ 湯占中.基于3S技術(shù)的土地利用現(xiàn)狀更新調(diào)查及數(shù)據(jù)庫建設(shè)過程研究——以南大港為例［D］.石家莊:河北師范大學(xué)，2007:15-37.

［4］ 吳亞東.基于PDA的土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.成都:西南交通大學(xué)，2009:24-59.

［5］ 荊 偉.基于GPS-PDA的土地資源調(diào)查數(shù)據(jù)采集［D］.上海:同濟(jì)大學(xué)，2007:53-67.