CN210442796U - 一种自检校的内外业一体矢量数据采集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自检校的内外业一体矢量数据采集系统，涉及测绘领域，所述自检校内外业一体矢量数据采集系统主要包括外业数据采集终端和内业GIS数据处理终端两部分。利用所述外业数据采集终端包含的矢量数据采集模块、GPS定位设备和电子罗盘装置、取景器模块对于变化、新增的地表地物进行全范围举证定位，通过无线网络通信模块将所获取数据发送到所述内业数据处理终端，所述内业数据处理终端依据所述GIS数据内业编辑模块，实现准确、快速采集地类边界和判定地类名称，并通过GIS数据内业编辑模块、所述自检校模块和所述最优数据选取模块，实现最优选取和自检校所采集点位的准确性以及验证精度是否满足数据采集规范的要求。整个过程中所述系统将数据获取和检验校正集于一体，内外业互联互通，优化了传统矢量数据采集系统，弥补了传统采集系统对于变化、新增地表地物无法快速准确采集的缺陷，实现了矢量数据内外业于一体的高效、准确采集。
Description
技术领域
本实用新型涉及测绘领域，旨在解决地理信息矢量数据采集过程中，由于实际地类的快速发展变化和遥感影像所反映地类不一致造成的数据采集困难和不准确问题。该数据采集系统尤其适用于大区域、普遍性的借助遥感影像开展的全国性国土调查任务。
背景技术
基础地理信息数据作为国家经济建设和社会发展规划中最为重要的基础数据之一，在城市建设、自然资源、海洋、地质矿产等诸多领域有着广泛应用。其中，地理信息矢量数据以多元、丰富、高精度、支持空间分析统计等特点显得尤为重要。
目前，国内借助高分辨率的遥感影像进行全国性地表覆盖分类或是土地利用现状分类工作主要是第一次地理国情普查和第三次全国国土调查。所采用的矢量数据采集系统核心主要是依据遥感影像特征，通过传统的内业人机交互方式提取地类图斑，然后采用外业纸图或电子地图进行调绘、外业拍照举证，最后进行内业编辑成图。此过程中，涉及到变化较大、影像纹理无法判读的地类，只能借助GPS等测量设备进行外业补测，这对于大区域的调查任务，外业的工作量成倍增加，项目进度不可预期性大大提高。
发明内容
本实用新型的目的针对现有系统的不足，提供一种自检校的内外业一体矢量数据采集系统，该系统能帮助用户进行高度自动化、快捷的数据采集作业，对于变化较大、通过影像纹理不能准确判读的地类具有针对性。为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术效果：
提供了一种自检校的内外业一体矢量数据采集系统，所述系统主要包括外业数据采集终端和内业GIS数据处理终端两部分。利用所述外业数据采集终端包含的矢量数据采集模块、GPS定位设备和电子罗盘装置对于变化、新增的地表地物进行全范围举证定位，通过无线网络通信模块将所获取数据传输到所述的内业数据处理终端，所述内业数据处理终端依据GPS点位和相应的照片信息筛选点位，可实现准确、快速采集地类边界和判定地类名称，并且通过运用集成于所述内业GIS数据处理终端包含的自检校模块，自检校所采集点位的准确性以及验证精度是否满足数据采集规范的要求。整个过程中所述系统将数据获取和检验校正集于一体，内外业互联互通，优化了传统矢量数据采集系统，弥补了传统采集系统对于变化、新增地表地物无法快速准确采集的缺陷，实现了矢量数据内外业于一体的高效、准确采集。
所述外业数据采集终端包括GPS点位设备、电子罗盘装置、矢量数据采集模块、取景器模块、存储模块、电池模块和无线网络通信模块。所述外业数据采集终端，提供了实时的定位、角度和实景信息。
所述内业GIS数据处理终端包括GIS数据内业编辑模块、自检校模块、最优数据选取模块、存储模块、显示模块和无线网络通信模块，所述内业GIS数据处理终端可快速提供变化地类的实时位置、方位和实景信息，并且整个采集的成果数据可快速通过最优数据选取模块和自检校模块集成的自检校算法器进行验证和检校。
所述外业数据采集终端和内业GIS数据处理终端以无线网络通信模块进行互联，实现数据的实时共享、传输。对于用户来说，所述GIS数据内业编辑模块输出的内业判读数据利用所述的无线通信模块传送给所述外业数据采集终端，所述外业采集终端进行变化地类实时的定位、角度和实景信息采集。采集过程中需要注意，用户必须将所述外业数据采集终端置于边界点位上，所述GPS点位设备接收卫星信号，自动解算当前坐标位置，所述电子罗盘装置自动计算方位角数据。采集检校点位时，通过选取适宜的检校点位，将所述外业数据采集终端取景器模块中心点位落到由边界点位引出的垂线上，通过所述矢量数据采集模块得到了每个检校点位的三维坐标和针对边界点的方位角。所述电池模块给所述外业数据采集终端提供电源。所述存储模块提供所有数据的实时读取、写入和编辑。
所述内业GIS数据处理终端通过无线通信网络接收所述外业数据采集终端回传的采集数据，采用所述GIS数据编辑模块、所述最优自检校模块和所述自检校模块进行成果数据的检核。所述自检校模块嵌入基于方位角前方交会原理的自检校算法器，计算得到验证点位的坐标位置，完成成果数据的正确性检查。所述显示模块完成所有数据的实时、直观展示。
综上所述，由于本实用新型采用了以上的技术方案，本实用新型具有以下技术效果：
本实用新型提供的自检校的内外业一体数据采集系统对于变化较大、通过影像纹理不能准确判读的地类具有针对性，运用无线网络通信实现内外业数据的快速传输，帮助用户高度自动化、便捷的采集数据，满足操作简单、应用广泛的要求。
本实用新型通过自检校的模块对于完成编辑的成果数据进行快速检核，提高采集数据的准确性，保证数据的实时性和权威性。
附图说明
图1是自检校的内外业一体矢量数据采集系统结构图。
图2是模拟简化的变化较大、通过影像纹理无法判读（待建或正在建设区域）的遥感正射影像图。
图3是模拟真实场景下外业数据采集终端取景器模块采集特征点位原理图。
图中，两个矩形框分别表示从不同角度拍摄边界点位时，外业数据采集终端取景器中，检校点位的最终状态。
图4是所述GIS数据内业编辑模块计算得到的变化区域边界相关的特征点位（包括坐标和方位）示意图。
图5是二维平面下表示单个特征点位（坐标和方位）图。
图中，矩形ABCD为待测的图斑边界，其中D点为已选取的特征边界点，坐标（XD，YD），方位角αD。J1，J2分别为选取的两个检校点位，已知坐标分别为（X1，Y1），（X2，Y2），方位角分比为α1，α2。
图6是所述自检校模块嵌入的基于前方交会原理的自检校算法器原理图。
图中D1为验证点位。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实例对本实用新型进一步详细说明。
图1为本实施例提供的一种自检校的内外业一体矢量数据采集系统结构图。所述自检校的内外业一体矢量数据采集系统包括外业数据采集终端和内业GIS数据处理终端，所述外业数据采集终端和内业GIS数据处理终端通过无线网络通信连接，在本实用新型中，用户通过利用外业数据采集终端，在外业调绘的过程中，将通过无线网络通信传输，利用所述内业GIS数据处理终端获取的无法正确判读的地类以矢量点位的形式进行采集，并且利用方位角前方交会原理，完成点位检校的过程数据采集，最终以无线网络通信传回内业GIS数据处理终端，完成地类边界范围的采集和验证工作。在系统运行过程中，整个流程符合一般数据采集的标准流程，有效的克服了传统数据采集过程中，外业调绘成果利用效率低，时间成本高的问题。
图2为模拟简化的模拟简化的变化较大、通过影像纹理无法判读区域遥感影像图，其中耕地、河流、道路等影像纹理特征明确清晰的地类通过传统GIS数据采集系统判读可以快速采集，但是推土待建区或正在建设区域，无法通过影像纹理特征或者相邻地类之间的位置关系确定它的地类边界。基于此类情况，本实用新型所述一种自检校的内外业一体矢量数据采集系统具体实施方式如下：
（1）用户利用所述内业GIS数据处理终端存储模块和显示模块调取影像数据进行判读分析，利用所述GIS数据内业编辑模块对影像纹理无法准确采集地类边界以及认定地类的区域进行标注大致位置，进行外业调查；所述内业GIS数据处理终端将完成初步编辑的数据通过无线网络通信传输发送到所述外业数据采集终端；
（2）用户利用所述外业数据采集终端包含的矢量数据采集模块、GPS点位设备和电子罗盘装置对标注区域每一个特征点进行点位坐标、方位和实景照片采集，所述存储模块支持数据实时写入、读取，所述电池模块提供电源。通过视域范围内的任意角度，尽可能多的采集检校点位，需要注意检校点位采集一定要将所述外业数据采集终端设定的取景器中心点落到当前边界点位引出的垂线上，完成所有边界点位和对应检校点位的外业采集，如图3所示；所述外业数据处理终端将获取后的数据以无线网络通信传输再次发送到所述内业GIS数据处理终端；
（3）所述内业GIS数据处理终端将传回的数据接收完成后，将获取的所有点位信息（坐标和方位角）利用所述GIS数据内业编辑模块计算得到的变化区域所采集的全部边界相关的特征点位（包括坐标和方位），如图4所示，其中，在检校点位时，以D点为例；由于数据采集工作只需要二维平面图形，故检校过程中，自检校模块只是利用每一个检校点位的二维平面坐标和方位角，图5为二维平面下表示的单个特征点位（坐标和方位）图。
（4）图6为所述内业GIS数据处理终端自检校模块嵌入的基于前方交会原理的自检校算法器原理图，利用公式：
其中（X1，Y1），（X2，Y2）和方位角α1，α2是两个检校点位的坐标和方位角，（XD1，YD1）为验证点位D1的坐标。在得到验证点位D1的坐标（XD1，YD1）后，在所述的内业GIS数据处理终端集成数据验证模块，计算边界点位D与验证点位D1在X和Y两个方向上的误差λx和λy，根据数据采集参考的影像数据分辨率（或者是比例尺）在所述的内业GIS数据处理终端设定数据采集的中误差小于2.5米，最大误差不超过两倍的中误差，以验证边界点位是否满足精度要求。点位D1的精度公式为：
其中J1、J2分别为两个检校点位，由此可见，为了减少测量误差通过以下三种方式可提高数据采集的精度：提高方位角观测精度；D1点离J1、J2 两点不能太远；∠J1D1J2最好接近90度，即sin(∠J1D1J2)的绝对值尽量大。按照以上算法，所述最优数据选取模块选取得到三组最优验证点位进行检校计算，每个验证点位计算所需的检校点位可任意、重复组合，最终得到的误差计算结果分别有以下几种情况：
a．三组当中有两组误差值在允许范围之内，确定当前边界点位符合边界点位的要求；
b．三组当中有两组误差值超限，重新分组计算，查找超限检校点位，用剩余的检校点位替换当前超限的检校点位；
c．在b情况下，三组当中仍有两组误差值超限，在验证点位当中任意选择一个假定为边界点位和剩余的两个验证点位计算，误差在允许范围之内，用这个验证点位替代当前边界点。（5）所有边界点位通过检校后，在所述内业GIS数据处理终端得到最终的变化地类边界范围。
由此可见，本实用新型通过所述内业GIS数据处理终端和所述外业数据采集终端以无线网络通信高效、便捷的互联互通，而且在所述内业GIS数据处理终端集成了GIS数据除内业编辑模块以外的最优数据选取模块和自检校模块，克服了传统数据采集系统模块分散、效率偏度、精度不高等问题。
本实用新型的示意性实施例以及详细说明用来解释本实用新型，但作为本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，可作出若干改进，这些改进也因视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种自检校的内外业一体矢量数据采集系统，其特征在于：所述自检校的内外业一体矢量数据采集系统主要包括外业数据采集终端和内业GIS数据处理终端两部分；利用所述外业数据采集终端包含的矢量数据采集模块、GPS定位设备和电子罗盘装置实现对于变化、新增的地表地物的全范围举证定位，通过无线网络通信模块将所获取数据传输到所述的内业数据处理终端，所述内业数据处理终端依据GPS点位和相应的照片信息筛选点位，可实现采集地类边界和判定地类名称，通过运用集成于所述内业GIS数据处理终端包含的自检校模块，自检校所采集点位的准确性以及验证精度是否满足数据采集规范的要求，整个过程中系统将数据获取和数据检验校正集于一体，内外业互联互通。
2.根据权利要求1所述的一种自检校的内外业一体矢量数据采集系统，其特征在于：所述的外业数据采集终端包括矢量数据采集模块、GPS点位设备、电子罗盘装置、存储模块、电池模块和无线网络通信模块；所述外业数据采集终端，提供了实时的定位、角度和实景信息。
3.根据权利要求1所述的一种自检校的内外业一体数据采集系统，其特征在于：所述的内业GIS数据处理终端包括GIS数据内业编辑模块、自检校模块、最优数据选取模块、存储模块、显示模块和无线网络通信模块，所述内业GIS数据处理终端可快速提供变化地类的实时位置、方位和实景信息，并且整个采集的成果数据可快速通过最优数据选取模块和自检校模块集成的自检校算法器进行验证和检校。
4.根据权利要求1所述的一种自检校的内外业一体数据采集系统，其特征在于：所述外业数据采集终端和内业GIS数据处理终端以无线网络通信进行连接，实现数据的实时共享。
5.根据权利要求3所述的一种自检校的内外业一体数据采集系统，其特征在于：对于用户来说，所述GIS数据内业编辑模块输出的内业判读数据利用所述无线通信模块传送给所述外业数据采集终端。
6.根据权利要求2所述的一种自检校的内外业一体数据采集系统，其特征在于：所述外业采集终端进行变化地类实时的定位、角度和实景信息采集；用户必须将所述外业数据采集终端置于边界点位上，所述GPS点位设备接收卫星信号，自动解算当前坐标位置，所述电子罗盘装置自动计算方位角数据；集检校点位时，通过选取适宜的检校点位，将所述外业数据采集终端取景器模块中心点位落到由边界点位引出的垂线上，通过所述矢量数据采集模块得到了每个检校点位的三维坐标和针对边界点的方位角；所述电池模块给所述外业数据采集终端提供电源；所述存储模块提供所有数据的实时读取、写入和编辑。
7.根据权利要求3所述的一种自检校的内外业一体数据采集系统，其特征在于：所述内业GIS数据处理终端通过无线通信网络接收所述外业数据采集终端回传的采集数据，采用所述GIS数据编辑模块、所述最优自检校模块和所述自检校模块进行成果数据的检核，所述自检校模块嵌入基于方位角前方交会原理的自检校算法器，计算得到验证点位的坐标位置，实现成果数据的正确性检查；所述显示模块完成所有数据的实时、直观展示。
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