CN102096759A - 一种土地实时集群调查方法 - Google Patents

Abstract

一种土地实时集群调查方法，以内业数据服务平台为中心，首先在外业数据采集子系统中，GPS/PDA外业采集的数据和监控定位用途的GPS数据以规范数据定义格式、TCP/IP网络协议发送至实时通信服务系统；内业数据服务器将所得数据分类；业务终端将整个数据库中的空间数据和属性数据进行发布，进行浏览、分析、生成报表等供用户使用，最终实现土地的实时集群调查监测。

Description

一种土地实时集群调查方法

技术领域

本发明涉及国有土地调查的技术方法，尤其是为了实现区域集群调查监测，为土地调查监测提供网络化技术支撑的一种土地实时集群调查方法。

背景技术

全面、及时、准确地掌握土地利用信息是编制土地利用规划、严格土地管理、保护耕地、集约节约用地以及参与宏观调控的基础，是土地管理“保护资源、保障发展、维护权益、服务社会”的前提，是事关全局的战略性工作。随着城镇化、工业化快速发展，城镇边界快速扩张，城市内部大拆大建，交通、水利等基本建设加速发展，用地类型、空间几何、权属信息变化日益频繁。同时，全国第二次土地调查许多地区将进行大面的更新调查，时间紧、任务重，迫切需要高效的集群化作业模式。现有的以人工方式为主土地调查技术手段已难以适应土地利用和土地管理的新形势，制约了土地信息社会化服务和参与宏观调控作用的有效发挥。

单机作业模式是工作人员利用一台GPS/PDA手持机到需要调查区域现场，将采集的GPS点构建成图斑，并且为图斑采集相关属性，包括屏幕取点成图、利用底图成图、连续选取GPS点成图、编辑图斑(包括点平移、整体平移、录入/修改属性信息)等，然后把采集的数据从GPS/PDA拷贝出来，利用内业数据处理平台进行处理，处理后方可应用。从数据的采集和处理过程存在的缺点是：(1)采集的数据要通过GPS/PDA手持机进行处理，耗时长、速度慢、成本较高；(2)当测量土地区域比较大时，劳动强度大，对人员技术要求较高；(3)现场不能实时对需要调查的区域定量分析，不能及时输出调查结果，作业周期比较长；(4)业务应用终端不能实时掌握外业数据采集终端的监测情况，不利于精细管理；(5)GPS/PDA一体机对数据计算、统计、整理工作量大，形成系统性资料困难，土地调查监测数据共享性差；

发明内容

本发明的目的是面向严格土地管理的现实需求，以区域土地利用现状信息高效获取为目标，提供一种一种土地实时集群调查方法，利用GPRS/CDMA技术、数据库技术研制适用于区域的土地实时集群调查监测作业系统，大规模大范围的对土地信息进行采集和处理，即时监测土地信息的变化，实现区域内的集群调查监测，快速、方便地获取土地变化信息，彻底改变目前一年一数的状况，从而使土地管理建立在真正及时准确地掌握土地利用状况基础之上，推动地籍管理、规划管理、利用管理、基本农田保护和土地整理复垦等工作的进步。在面向土地调查监测的实际业务需求中，实现小区域集群调查监测，建立起网络化数字集群调查监测技术体系。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种土地实时集群调查方法，其特征是：设有包括分布在各监测点的土地监测外业数据采集终端以及土地业务应用终端和一个土地内业数据处理平台系统，它们之间利用GPRS/CDMA及Internet网络构建一个区域内数据传输网络，实现土地监测外业数据采集终端、土地业务应用终端和土地内业数据处理平台之间的即时网络通讯，传输处理数据信息并提供给相关终端用户；其中：

土地监测外业数据采集终端设有GPS/PDA一体机，基于异步I/O模式实现蓝牙/串口通讯，实时接收、解析GPS卫星电文，实时接收GPS差分改正信息和上传移动用户位置，利用空间地理坐标转换和矢量影像图套合技术，实现矢量底图、影像底图及调查图形的匹配和显示，并通过人机交互界面设计将土地利用变化图斑空间数据、权属特性、土地分类信息实时上载至土地内业数据处理平台；

土地内业数据处理平台设有Microsoft Internet信息服务器、NET Framework 3.0、SQL Server 2000、Microsoft Enterprise Instrumentation、SuperMap Objects 2008、DirectX、SuperMap IS.NET、Microsoft Visual Studio 2005，安装有土地内业数据处理软件的计算机一台；土地内业数据处理平台与土地监测外业数据采集终端建立面向连接的专用Socket连接，土地内业数据处理平台遵循统一的数据包构进行封装和解析，建立即时通讯网络，接收各监测点的外业采集终端采集的数据，由土地内业数据处理平台进行统一处理，处理过程是：将外业数据采集终端采集的数据信息通过Internet与内业数据处理平台建立连接，即时上传到内业数据处理平台的内业软件中；由内业数据处理软件应用空间索引技术将图形进行显示，各图层的同步放大缩小、浏览、控制和切换表达、编辑与处理，利用坐标转换技术进行空间地理坐标批量投影转换，利用影像叠加技术进行叠加、定量分析，通过将外业采集的数据和土地利用现状图、土地利用审批图、土地利用规划图的叠加，并根据外业采集的图斑按土地利用变化图斑空间数据、权属特性、土地分类信息进行分割，按不同属性进行组合查询，生成Microsoft Word和Microsoft Excel的格式报表，最终通过网络上传至土地业务应用终端，供省市客户端和区县客户端下载使用。

土地业务应用终端设有与Internet连接的计算机，通过Internet网络实时获取土地内业数据处理平台上存储的包括土地利用变化图斑空间数据、权属特性、几何位置信息，进行浏览、分析、生成报表提供省市客户端和区县客户端下载使用，实现土地的实时集群监测。

系统按照逻辑结构划分为表示层、业务处理层和数据通信层三个层次，其中：

数据通信层位于系统结构的最底层，它包括数据库管理和网络通讯两大模块，数据库管理模块实现数据的存储管理，含地图数据库和外业数据采集数据库，外业数据采集数据库采用关系数据库管理系统SQL Server 2000，地图数据库采用SuperMap的SDD/SDB格式，通过数据管理组件实现空间数据和属性数据一体化存储管理；网络通讯模块负责基于GPRS/CDMA，遵循TCP/IP协议和远程服务器进行双向网络数据传输，将业务逻辑层交代的数据打包以流的形式送入缓冲区发送给服务器；当有网络数据流到来的时候，接收并检验是否是正确的数据帧，如果是，则按照协议的转义规则，即通过将无效字符转换为转义后的数字实体编码，将含有在XML名称中无效的字符的SQL Server名称转换成了XML名称，把接收到的数据进行转义并提交给业务逻辑层应用；

业务处理层位于系统结构的中间层，由空间属性数据处理、叠加分析、通讯服务和数据访问控制构成，完成用户和空间数据库之间的交互和通讯，其中：空间和属性数据处理主要负责各个图层数据的管理，地理空间数据是用来描述地理空间现象的，分为空间几何数据和属性数据，由于空间几何数据比较复杂，通常采用分层组织与存储的方式处理空间数据，其基本思想是将地理空间数据按不同的类型划分成若干个图层，包括土地利用变化图斑空间数据、权属特性、土地分类，这时层与层之间相互独立，必要时可以将多个层叠加起来进行操作；叠加分析是一项非常重要的空间分析功能，在统一空间参考系统下，通过对空间数据的加工、分析，提取用户需要的新的空间几何信息，同时，通过叠加分析，还将对数据的各种属性信息进行处理；通讯服务基于底层的网络通讯模块进行网络数据的传输，对需要传输的数据进行排队，根据通讯协议对接收来的数据流进行信息提取，处理传输过程中出现的问题；数据访问控制是该层中一个组件，负责管理从数据访问引擎获取的数据；

表示层位于系统结构顶层，提供用户与系统之间的接口，用户通过人机交互界面和业务逻辑层交互，利用业务逻辑层的众多功能模块空间分析组件和统计分析组件，实现与基础数据层的信息交互；设有：

底图显示模块，包括矢量图和栅格图两种类型。该模块负责将这两种地图数据以可视化的形式绘制在系统视图区，并且可以支持用户对地图进行放大缩小平移等浏览操作；

外业数据实时导入模块，利用下层提供的外业调查数据通过构建图斑、录入属性等处理后显示在地图上；

绘图操作模块，根据用户需要对矢量化的数字地图进行编辑。允许用户新建、删除、移动图斑，能进行要素坐标编辑；

属性编辑模块可以通过用户自定义窗体进行编辑属性操作；

报表生成模块，利用下层叠加分析提供的结果，自动生成相应的调查监测报表。

本方法系统流程如下：

1)确定土地调查区域和准备数据：确定需要调查监测的土地范围，进而准备调查区域的有关资料，包括最新的遥感影像资料土地利用现状数据、土地利用总体规划数据；

2)导入数据、锁定目标：将这些数据导入到内业系统中，调查人员前往需要调查的区域。根据调查的土地范围，完成对数据库的设置、基站设置和启动网络通讯服务；

3)实地调查，现场取证：调查人员到需要调查的区域现场，通过PDA进行图形和属性信息的采集，在精度要求较高时可借助地方的GPS差分网络提高调查数据的精度，并通过视频采集系统拍摄现场照片或影像，以便确定土地利用变化图斑空间数据、权属特性、几何位置、土地分类；

4)上传数据、实时监控：外业数据采集终端的土地利用变化图斑空间数据、权属特性、几何位置、土地分类等都会通过网络即时上载到集群调查监测内业数据处理平台，集群调查监测内业数据处理平台会实时显示多个外业数据采集终端的位置、上传的调查数据，可实时监测集群调查终端的工作状态；

5)数据后处理：在集群调查监测内业数据处理平台中，将多个外业数据采集终端采集的外业数据等资料进行必要的分析和整理，结合土地利用现状图、土地利用总体规划图、最新的遥感影像将土地利用变化图斑空间数据、权属特性、几何位置、土地分类存入数据库后上报土地业务应用终端，供省市客户端和区县客户端下载使用。

本发明的优点及显著效果：

(1)数据处理效率高：多个外业数据采集终端统一采集数据，通过网络即时上传至内业数据处理平台，在内业数据处理平台统一进行处理，提高了数据处理的效率；(2)节省开支：利用多个外业数据采集终端调查一块区域的土地，和单机作业模式相比，缩短了调查时间，减少了人力物力，降低了劳动强度和成本；(3)内业数据处理平台实现自动化批量处理：外业数据采集终端采集数据后，并不直接进行处理，而是通过网络即时上传至内业数据处理平台，内业数据处理平台统一进行处理，减轻了外业数据采集终端的压力。

附图说明

图1是本发明涉及的系统总体架构图；

图2是土地实时集群调查方法的系统结构设计；

图3是土地实时集群调查方法的系统工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的工作原理及具体实现过程作进一步的说明。

如图1所示，土地集群调查监测作业系统由多个外业数据采集终端，一个内业数据处理平台和多个业务应用终端组成。多个土地调查外业数根据GPS/PDA采集的外业数据和监控定位用途的GPS数据以规范数据定义格式、TCP/IP网络协议即时上载至内业数据处理平台；内业数据处理平台将所得数据分类；多个业务应用终端将整个数据库中的空间数据和属性数据进行发布，进行浏览、分析、生成报表等供省市客户端和区县客户端下载使用，最终建立基于网络的多用终端实时采集上载、中心平台集中处理和多终端用户即时应用的集群式土地调查方法。

如图2所示，系统设计主要采用了自顶向下、逐步求精，以及模块化、结构化设计方法。按照逻辑结构划分为三个层次：表示层、业务逻辑层和数据通信层，业务规则放在三层结构中的中间层，在保持传统二层体系结构的交互性强、系统的安全性高速度快等优点的同时，也使应用系统可以在不影响客户应用程序的情况下对业务规则进行更新，适应数据量增大和业务处理复杂的需要。

(1)数据通信层

数据通信层位于体系结构的最底层，它包括数据库管理和网络通讯两大模块。

数据库管理模块实现数据的存储管理，由地图数据库和外业数据采集数据库组成，外业数据采集数据库采用关系数据库管理系统SQL Server 2000，地图数据库采用SuperMap的SDD/SDB格式，通过数据管理组件实现空间数据和属性数据一体化存储管理。

网络通讯模块负责基于GPRS/CDMA，遵循TCP/IP协议和远程服务器进行双向网络数据传输。将上层交代的数据打包以流的形式送入缓冲区发送给服务器；当有网络数据流到来的时候，接收并检验是否是正确的数据帧，如果是则按照协议的转义规则把接收到的数据进行转义并提交给上层应用。

(2)业务处理层

业务逻辑层主要是针对具体的问题的操作和对数据业务逻辑处理，由各功能模块构成，业务逻辑层各模块之间的相互协调和支持，完成了用户和空间数据库之间的交互和通讯，构成了决策支持系统应用程序的核心。

空间和属性数据处理主要负责各个图层数据的管理。地理空间数据是用来描述地理空间现象的，一般可分为空间几何数据和属性数据。由于空间几何数据比较复杂，通常采用分层组织与存储的方式处理空间数据。其基本思想是将地理空间数据按不同的类型划分成若干个图层，如：土地利用变化图斑空间数据、权属特性、土地分类等。这时层与层之间相互独立，必要时可以将多个层叠加起来进行操作。

叠加分析是一项非常重要的空间分析功能，在统一空间参考系统下，通过对空间数据的加工或分析，提取用户需要的新的空间几何信息。同时，通过叠加分析，还将对数据的各种属性信息进行处理。

通讯服务主要基于底层的网络通讯模块进行网络数据的传输，对需要传输的数据进行排队，根据通讯协议对接收来的数据流进行信息提取，处理传输过程中出现的问题。

数据访问控制是该层中一个非常重要的组件，主要负责管理从数据访问引擎获取的数据。

(3)表示层

用户界面层位于体系结构顶层，提供用户与系统之间的接口，用户通过人机交互界面和业务逻辑层交互，利用业务逻辑层的众多功能模块空间分析组件和统计分析组件，实现与基础数据层的信息交互。

底图显示模块，包括矢量图和栅格图两种类型。该模块负责将这两种地图数据以可视化的形式绘制在系统视图区，并且可以支持用户对地图进行放大缩小平移等浏览操作。

外业数据实时导入模块，利用下层提供的外业调查数据通过构建图斑、录入属性等处理后显示在地图上。

绘图操作模块，根据用户需要对矢量化的数字地图进行编辑。允许用户新建、删除、移动图斑，能进行要素坐标编辑。

属性编辑模块可以通过用户自定义窗体进行编辑属性操作。

报表生成模块，利用下层叠加分析提供的结果，自动生成相应的调查监测报表。

如图3，土地实时集群调查监测方法的系统工作流程图如下：

1)确定土地调查区域和准备数据：确定需要调查监测的土地范围，进而准备调查区域的有关资料，包括最新的遥感影像资料土地利用现状数据、土地利用总体规划数据等。

2)导入数据、锁定目标：将这些数据导入到集群调查监测内业系统中，调查人员前往需要调查的区域。根据调查的土地范围，完成对数据库的设置、基站设置和启动网络通讯服务等。

3)实地调查，现场取证：调查人员到需要调查的区域现场，通过GPS/PDA进行图形和属性信息的采集，在精度要求较高时可借助地方的GPS差分网络提高调查数据的精度，并可以通过视频采集系统拍摄现场照片或影像，以便确定土地利用变化图斑空间数据、权属特性、几何位置、土地分类等。

4)上传数据、实时监控：外业数据采集终端的土地利用变化图斑空间数据、权属特性、几何位置、土地分类等都会通过网络即时上载到集群调查监测内业数据处理平台，集群调查监测内业数据处理平台会实时显示多个外业数据采集终端的位置、上传的调查数据，可实时监测集群调查终端的工作状态。

5)数据后处理：在集群调查监测内业数据处理平台中，可将多个外业数据采集终端采集的外业数据等资料进行必要的分析和整理，结合土地利用现状图、土地利用总体规划图、最新的遥感影像将土地利用变化图斑空间数据、权属特性、几何位置、土地分类存入数据库后上报土地业务应用终端，供省市客户端和区县客户端下载使用。

Claims (3)

1.一种土地实时集群调查方法，其特征是：设有包括分布在各监测点的土地监测外业数据采集终端以及土地业务应用终端和一个土地内业数据处理平台系统，它们之间利用GPRS/CDMA及Internet网络构建一个区域内数据传输网络，实现土地监测外业数据采集终端、土地业务应用终端和土地内业数据处理平台之间的即时网络通讯，传输处理数据信息并提供给相关终端用户；其中：

土地监测外业数据采集终端设有GPS/PDA一体机，基于异步I/O模式实现蓝牙/串口通讯，实时接收、解析GPS卫星电文，实时接收GPS差分改正信息和上传移动用户位置，利用空间地理坐标转换和矢量影像图套合技术，实现矢量底图、影像底图及调查图形的匹配和显示，并通过人机交互界面设计将土地利用变化图斑空间数据、权属特性、土地分类信息实时上载至土地内业数据处理平台；

土地内业数据处理平台设有Microsoft Internet信息服务器、NET Framework 3.0、SQL Server 2000、Microsoft Enterprise Instrumentation、SuperMap Objects 2008、DirectX、SuperMap IS.NET、Microsoft Visual Studio 2005，安装有土地内业数据处理软件的计算机一台；土地内业数据处理平台与土地监测外业数据采集终端建立面向连接的专用Socket连接，土地内业数据处理平台遵循统一的数据包构进行封装和解析，建立即时通讯网络，接收各监测点的外业采集终端采集的数据，由土地内业数据处理平台进行统一处理，处理过程是：将外业数据采集终端采集的数据信息通过Internet与内业数据处理平台建立连接，即时上传到内业数据处理平台的内业软件中；由内业数据处理软件应用空间索引技术将图形进行显示，各图层的同步放大缩小、浏览、控制和切换表达、编辑与处理，利用坐标转换技术进行空间地理坐标批量投影转换，利用影像叠加技术进行叠加、定量分析，通过将外业采集的数据和土地利用现状图、土地利用审批图、土地利用规划图的叠加，并根据外业采集的图斑按土地利用变化图斑空间数据、权属特性、土地分类信息进行分割，按不同属性进行组合查询，生成Microsoft Word和Microsoft Excel的格式报表，最终通过网络上传至土地业务应用终端，供省市客户端和区县客户端下载使用。

土地业务应用终端设有与Internet连接的计算机，通过Internet网络实时获取土地内业数据处理平台上存储的包括土地利用变化图斑空间数据、权属特性、几何位置信息，进行浏览、分析、生成报表提供省市客户端和区县客户端下载使用，实现土地的实时集群监测。

2.根据权利要求1所述的土地实时集群调查方法，其特征是：系统按照逻辑结构划分为表示层、业务处理层和数据通信层三个层次，其中：

数据通信层位于系统结构的最底层，它包括数据库管理和网络通讯两大模块，数据库管理模块实现数据的存储管理，含地图数据库和外业数据采集数据库，外业数据采集数据库采用关系数据库管理系统SQL Server 2000，地图数据库采用SuperMap的SDD/SDB格式，通过数据管理组件实现空间数据和属性数据一体化存储管理；网络通讯模块负责基于GPRS/CDMA，遵循TCP/IP协议和远程服务器进行双向网络数据传输，将业务逻辑层交代的数据打包以流的形式送入缓冲区发送给服务器；当有网络数据流到来的时候，接收并检验是否是正确的数据帧，如果是，则按照协议的转义规则，即通过将无效字符转换为转义后的数字实体编码，将含有在XML名称中无效的字符的SQL Server名称转换成了XML名称，把接收到的数据进行转义并提交给业务逻辑层应用；

业务处理层位于系统结构的中间层，由空间属性数据处理、叠加分析、通讯服务和数据访问控制构成，完成用户和空间数据库之间的交互和通讯，其中：空间和属性数据处理主要负责各个图层数据的管理，地理空间数据是用来描述地理空间现象的，分为空间几何数据和属性数据，由于空间几何数据比较复杂，通常采用分层组织与存储的方式处理空间数据，其基本思想是将地理空间数据按不同的类型划分成若干个图层，包括土地利用变化图斑空间数据、权属特性、土地分类，这时层与层之间相互独立，必要时可以将多个层叠加起来进行操作；叠加分析是一项非常重要的空间分析功能，在统一空间参考系统下，通过对空间数据的加工、分析，提取用户需要的新的空间几何信息，同时，通过叠加分析，还将对数据的各种属性信息进行处理；通讯服务基于底层的网络通讯模块进行网络数据的传输，对需要传输的数据进行排队，根据通讯协议对接收来的数据流进行信息提取，处理传输过程中出现的问题；数据访问控制是该层中一个组件，负责管理从数据访问引擎获取的数据；

表示层位于系统结构顶层，提供用户与系统之间的接口，用户通过人机交互界面和业务逻辑层交互，利用业务逻辑层的众多功能模块空间分析组件和统计分析组件，实现与基础数据层的信息交互；设有：

底图显示模块，包括矢量图和栅格图两种类型。该模块负责将这两种地图数据以可视化的形式绘制在系统视图区，并且可以支持用户对地图进行放大缩小平移等浏览操作；

外业数据实时导入模块，利用下层提供的外业调查数据通过构建图斑、录入属性等处理后显示在地图上；

绘图操作模块，根据用户需要对矢量化的数字地图进行编辑。允许用户新建、删除、移动图斑，能进行要素坐标编辑；

属性编辑模块可以通过用户自定义窗体进行编辑属性操作；

报表生成模块，利用下层叠加分析提供的结果，自动生成相应的调查监测报表。

3.根据根据权利要求1所述的土地实时集群调查方法，其特征是：系统流程如下：

1)确定土地调查区域和准备数据：确定需要调查监测的土地范围，进而准备调查区域的有关资料，包括最新的遥感影像资料土地利用现状数据、土地利用总体规划数据；

2)导入数据、锁定目标：将这些数据导入到内业系统中，调查人员前往需要调查的区域。根据调查的土地范围，完成对数据库的设置、基站设置和启动网络通讯服务；

3)实地调查，现场取证：调查人员到需要调查的区域现场，通过PDA进行图形和属性信息的采集，在精度要求较高时可借助地方的GPS差分网络提高调查数据的精度，并通过视频采集系统拍摄现场照片或影像，以便确定土地利用变化图斑空间数据、权属特性、几何位置、土地分类；

4)上传数据、实时监控：外业数据采集终端的土地利用变化图斑空间数据、权属特性、几何位置、土地分类等都会通过网络即时上载到集群调查监测内业数据处理平台，集群调查监测内业数据处理平台会实时显示多个外业数据采集终端的位置、上传的调查数据，可实时监测集群调查终端的工作状态；

5)数据后处理：在集群调查监测内业数据处理平台中，将多个外业数据采集终端采集的外业数据等资料进行必要的分析和整理，结合土地利用现状图、土地利用总体规划图、最新的遥感影像将土地利用变化图斑空间数据、权属特性、几何位置、土地分类存入数据库后上报土地业务应用终端，供省市客户端和区县客户端下载使用。

Images