CN1838164B - 土地调查的全数字化野外信息采集、记录与处理方法 - Google Patents

Abstract

土地调查的全数字化野外信息采集、记录与处理方法是一种利用外业便携式设备进行土地调查中的空间几何数据实时高精度采集、现场成图、属性信息现场录入以及数据测量与图形编辑的方法，结合无线网络通讯、串口/蓝牙通讯、空间地理坐标转换、不同图形数据的套合等多项技术，实现野外调查空间数据的实时高精度采集、几何测绘结果的所见即所得，属性信息的轻松录入；整个数据处理过程的无纸化、电子化、实时化、傻瓜化、智能化大大提高了外业工作的效率、降低了劳动强度和对调查人员的专业要求。

Description

土地调查的全数字化野外信息采集、记录与处理方法

技术领域

本发明是一种利用外业便携式设备进行土地调查中的空间几何数据实时高精度采集、现场成图、属性信息现场录入以及数据测量与图形编辑的方法，属于土地管理电子信息采集与相应处理方法的技术领域。

背景技术

目前土地管理行业中进行野外调查的方法是：调查人员拿着纸质的土地利用现状图、影像图，到现场利用皮尺、全站仪等设备，现场丈量，并手工绘制草图。获取变更数据的具体技术手段主要有简易补测法(如截距法、距离交会法、直角坐标法、延长线截距法)、平板仪补测法(极坐标法、前方交会法、侧方交会法、后方交会法)、皮尺往返两次丈量等。数据记录方式主要是手工绘制草图和简要标注相关的土地属性。

目前这种方法存在的缺点是：

a、需要准备、携带多种的纸质图件，给野外作业带来了诸多不便；

b、不能绝对定位，测量地物拐点时需要有参照物，外业人员要求有良好的测量专业知识；

c、以手工作业为主，耗时长、速度慢、步骤多、工序复杂、劳动强度大。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种土地调查的全数字化野外信息采集、记录与处理方法，实现野外调查空间数据的实时高精度采集、几何测绘结果的所见即所得，属性信息的轻松录入；整个数据处理过程的无纸化、电子化、实时化、傻瓜化、智能化大大提高了外业工作的效率、降低了劳动强度和对调查人员的专业要求。

技术方案：本发明提出的土地调查的全数字化野外信息采集、记录及处理方法，采用外业便携式设备PDA(掌上电脑、数字移动终端、平板电脑)，利用有线电缆(串口线)或无线连接(蓝牙)与移动站GPS接收机通讯，在全球卫星定位系统GPS覆盖网络下，接收GPS定位信息；同时，PDA可以通过移动通信网络(通用无线分组业务GPRS、全球移动通信系统GSM等)与远程基站控制中心服务器建立网络连接进行通讯，实时上传移动站概略位置和接收实时差分校正信息，实现实时高精度的GPS差分定位；利用空间地理坐标转换，将GPS点与工作底图相匹配，并结合屏幕取点、矢量底图取点、影像底图的边界信息提取、交汇取点和点的删除、移动等方法，现场在PDA屏幕上构成编辑、调查图形；可现场录入、修改相关的土地调查属性，并保存相关图形与属性数据。此外，PDA通过专用数据线与PC机连接以进行外业调查前各种电子工作底图/数据库的导入和调查结束后调查结果的导出。

本发明的土地调查的全数字化野外信息采集、记录及处理方法包括以下步骤：

(1)外业调查工作底图的导入、显示：调查底图数据包括土地利用现状图或其它格式的矢量底图，以及压缩的航拍图、遥感图、或土地利用现状纸质图扫描的光栅图。导入各种底图数据并在PDA屏幕上实时的显示出来，可进行各图层的实时同步放大、缩小、浏览和切换。

(2)网络通讯：在虚拟参考站VRS网络下，通过移动通信网络(GPRS、GSM等)，在PDA与基站控制中心服务器之间建立双向的数据通信链路，可以实时上传移动端(PDA)的坐标位置等信息并接收来自数据控制处理中心的差分改正信息。

(3)GPS点位信息采集：通过串口线或蓝牙与不同的GPS接收机(单频、双频)进行多线程的通讯，读线程实时接收GPS电文；对于定位数据精度要求高的场合(1∶2000，1∶500)，结合(2)在写线程把差分改正信息写入到GPS接收机，以实现实时网络高精度差分定位；能够对不同格式(二进制格式、明码格式)的GPS电文进行实时解析，提取相关的定位信息。

(4)现场成图及图形编辑：通过空间地理坐标转换，把GPS点位经纬度

(5)坐标转换成矢量底图的平面坐标，并在PDA屏幕上实时地显示出来。GPS点与屏幕取点、矢量底图取点、影像底图的边界信息提取、交汇取点等相结合，灵活地构成土地外业调查的各种变更地物的点、线、面特征的几何图形。支持强大的图形编辑功能包括点选取、点的删除、GPS点的移动、GPS自动符合到底图线上等。现场通过在PDA屏幕上轻松点击，构成、编辑实际的调查图形。

(6)属性信息录入、修改：当调查图形构成后，现场录入、编辑相关的土地调查属性，并保存相关图形与属性数据。

(7)重复步骤2)-步骤5)，直至完成一次外业调查，生成外业调查数据库/文件。

空间几何数据实时高精度采集是在外业便携式设备中，通过串口线或蓝牙与移动站GPS接收机进行多线程的通讯，接收、解析GPS电文；利用移动通信网络的双向数据链路，实时上传位置和接收GPS差分改正信息，实现GPS的实时网络高精度差分定位。

采集数据的现场成图及图形编辑是结合GPS点、屏幕取点、矢量底图取点、影像底图的边界信息提取、交汇取点等方法及点的删除、移动等编辑功能，现场通过在PDA屏幕上点击操作，构成、编辑实际的调查图形。

数据处理的方法为：

a)初始化坐标转换、通讯等参数配置；

b)导入、显示、浏览底图或进行图层切换；

c)启动串口或蓝牙通讯，接收、解析GPS电文，提取定位相关信息；

d)判断是否进行实时网络通讯，“是”则启动移动网络通信，连接远程服务器；“否”则直接到步骤e)；

e)进行GPS点位采集；

f)通过空间地理坐标转换把GPS定位的经纬度坐标转换成矢量底图的平面坐标，并在PDA屏幕上实时地显示出来；

g)利用GPS点，结合屏幕取点、矢量底图取点、影像底图的边界信息提取、交汇取点等方法，形成各特征点构成调查图形，使用

h)各种类型点的删除、移动等进行现场的调查图形编辑；

i)判断是否确认构成图斑，“是”则进行图斑属性录入与编辑，“否”回到步骤g)；

j)判断是否生成调查地物，“是”则存储图形及属性数据，如果还要编辑图形回到步骤g)，如果还要编辑属性，回到步骤h)；

结束。

有益效果：本发明能主要应用于以下的领域或行业：

(1)国家土地管理部门用于土地调查工作。

(2)各级测绘部门用于土地调查。

其中土地调查包括以下四个方面：

1)土地变更调查

2)土地更新调查

3)土地普查

4)土地详查

其优点为：

现场的土地调查实现了无纸化作业和全数字化的野外调查信息采集和记录，真正做到图件、数据、实地三者一致。

在PDA移动端实现GPS的实时网络差分定位，既保证采集数据的精度，又实现对几何测绘结果的所见即所得。

对PDA软件使用及数据处理过程的人性化、智能化、傻瓜化使得只需稍作培训，一般的基层土地管理人员就可以方便使用而不必知道较深的测绘专业知识。

减少了繁琐工作环节，提高了工作效率，减轻了外业采集的劳动强度。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

图1是本发明涉及的系统连接示意图。

图2是本发明的总体流程框图。

图3是本发明的数据处理程序流程图。

具体实施方式

如图1，本发明涉及的系统的组成包括：

1)手持PDA：PDA包括掌上电脑、数字移动终端、平板电脑；操作系统包括WindowsCE、Linux、Palm及其他嵌入式操作系统；

2)移动站GPS接收机及天线：GPS接收机类型包括单频(含有伪距、载波相位输出)、双频(L1和L2)及其他形式的，移动站GPS接收机及天线与手持PDA组成了土地调查的外业便携式信息采集、记录与处理设备；

3)PC机：可以存储海量土地利用数据库或文件的普通配置的台式机或个人笔记本电脑；

4)基站控制与处理中心服务器：由工作站PC机和基站GPS接收机与天线构成。

外业调查过程中，手持PDA利用有线电缆(串口线)或无线连接(蓝牙)与移动站GPS接收机通讯，在全球卫星定位系统GPS覆盖网络下，接收GPS定位信息；同时，PDA可以通过移动通信网络(GPRS、GSM等)与远程基站控制中心服务器建立网络连接进行通讯，实时上传移动站概略位置和接收实时差分校正信息，实现实时高精度差分定位。此外，手持PDA通过专用数据线与PC机连接以进行外业调查前各种电子工作底图/数据库的导入和调查结束后调查结果的导出。

如图2，本发明的土地调查的全数字化野外信息采集、记录及处理方法的流程为：

(1)读取、显示外业工作底图如土地利用现状图、压缩影像图及其他形式电子矢量图或栅格图，进行各图层的同步放大缩小、浏览和切换；

(2)在实时网络高精度差分定位场合，启动移动通信网络功能(如GPRS、GSM)，输入远端地址与端口号与远程基站控制中心服务器建立网络连接，进行双向数据通信，可以实时上传移动端(PDA)的坐标位置等信息并接收来自远程控制中心服务器的差分改正信息；在单点定位场合则直接到(3)；

(3)进行GPS点位信息采集：通过串口线或蓝牙与移动站GPS接收机进行多线程的通讯，读线程实时接收GPS电文；对于定位数据精度要求高的场合，结合(2)在写线程把差分改正信息写入到GPS接收机，以实现实时网络高精度差分定位；对不同格式的GPS电文进行实时解析，提取相关的定位信息；

(4)通过空间地理坐标转换，把GPS定位的经纬度坐标转换成矢量底图的平面坐标，并在PDA屏幕上实时地显示出来。GPS点与屏幕取点、矢量底图取点、影像底图的边界信息提取、交汇取点等相结合，灵活地构成土地外业调查的各种变更地物的点、线、面特征的几何图形。支持强大的图形编辑功能包括点选取、点的删除、GPS点的移动、GPS自动符合到底图线上等。现场通过在PDA屏幕上轻松点击，构成、编辑实际的调查图形；

(5)当调查图形构成后，现场录入、编辑相关的土地调查属性，并保存相关图形与属性数据。

(6)重复(2)-(5)，保存所有的图形与属性数据，直到一次外业调查结束。如图3，本发明的数据处理程序流程为：

2.程序开始，初始化坐标转换、通讯等参数配置；

3.导入、显示、浏览底图或进行图层切换；

4.启动串口或蓝牙通讯，接收、解析GPS电文，提取定位相关信息；

5.判断是否进行实时网络通讯，“是”则启动移动网络通信，连接远程服务器；“否”则直接到5；

6.进行GPS点位采集；

7.通过空间地理坐标转换把GPS定位的经纬度坐标转换成矢量底图的平面坐标，并在PDA屏幕上实时地显示出来；

8.利用GPS点，结合屏幕取点、矢量底图取点、影像底图的边界信息提取、交汇取点等方法，形成各特征点构成调查图形，使用各种类型点的删除、移动等进行现场的调查图形编辑；

9.判断是否确认构成图斑，“是”则进行图斑属性录入与编辑，“否”回到7；

10.判断是否生成调查地物，“是”则存储图形及属性数据，如果还要编辑图形回到7，如果还要编辑属性，回到8；

11.程序结束。

Claims (2)

1.一种土地调查的全数字化野外信息采集、记录与处理方法，其特征是利用外业便携式设备进行土地调查，实施空间几何数据实时高精度采集、现场成图、属性信息现场录入以及数据测量与图形编辑，具体流程为：

1)外业调查工作底图的导入：读取、显示外业工作底图即土地利用现状图或其它形式电子矢量图、及压缩影像图，进行各图层的同步放大缩小、浏览和切换；

2)网络通讯：在实时网络高精度差分定位场合，启动移动通信网络功能，输入网络地址与端口号与远程基站控制中心服务器建立网络连接，进行双向数据通信，实时上传移动端用户的坐标位置信息并接收来自远程基站控制中心服务器的差分改正信息；在单点定位场合则直接到步骤3)；

3)GPS点位信息采集：通过串口线或蓝牙与移动站GPS接收机进行多线程的通讯，读线程实时接收GPS电文；对于定位数据精度要求高的场合，结合步骤2)在写线程把差分改正信息写入到GPS接收机，以实现实时网络高精度差分定位；对不同格式的GPS电文进行实时解析，提取相关的定位信息；

4)现场成图及图形编辑：通过空间地理坐标转换，把GPS定位的经纬度坐标转换成矢量底图的平面坐标，并在掌上电脑PDA的屏幕上实时地显示出来；GPS点与屏幕取点、矢量底图取点、影像底图的边界信息提取、交汇取点相结合，构成土地外业调查的各种变更地物的点、线、面特征的几何图形；支持强大的图形编辑功能包括点选取、点的删除、GPS点的移动、GPS自动符合到底图线上，现场在PDA屏幕上构成、编辑实际的调查图形；

5)属性信息的录入、修改：当调查图形构成后，现场录入、编辑相关的土地调查属性，并保存相关图形与属性数据；

6)重复步骤2)-步骤5)，保存所有的图形与属性数据，直到一次外业调查结束；

其中：数据处理的流程为：

a)程序开始，初始化坐标转换、通讯参数配置；

b)导入、显示、浏览底图或进行图层切换；

c)启动串口或蓝牙通讯，接收、解析GPS电文，提取定位相关信息；

d)判断是否进行实时网络通讯，“是”则启动移动网络通信，连接远程基站控制中心服务器；“否”则直接到步骤e)；

e)进行GPS点位采集；

f)通过空间地理坐标转换把GPS定位的经纬度坐标转换成矢量底图的平面坐标，并在PDA屏幕上实时地显示出来；

g)利用GPS点，结合屏幕取点、矢量底图取点、影像底图的边界信息提取、交汇取点方法，形成各特征点构成调查图形，使用各种类型点的删除、移动进行现场的调查图形编辑；

h)判断是否确认构成图斑，“是”则进行图斑属性录入与编辑，“否”回到步骤g)；

i)判断是否生成调查地物，“是”则存储图形及属性数据，如果还要编辑图形回到步骤g)，如果还要编辑属性，回到步骤h)；

j)程序结束。

2.据权利要求1所述的土地调查的全数字化野外信息采集、记录与处理方法，其特征在于空间几何数据实时高精度采集：在外业便携式设备中，通过串口线或蓝牙与移动站GPS接收机进行多线程的通讯，接收、解析GPS电文；利用移动通信网络的双向数据链路，实时上传位置和接收GPS差分改正信息，实现GPS的实时网络高精度差分定位。

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