基于第二次土地調查數據庫的更新系統研究

黃麗華 彭 慧

(江蘇省土地勘測規劃院，江蘇南京 210029)

1 研究背景和內容

第二次土地調查充分利用GPS/GIS/RS等科技手段，建立了圖斑級的數據庫成果，真正實現了“圖、數與實地”的三者一致，為土地管理及地區經濟發展提供了良好的數據平臺［1］。江蘇處于經濟飛速發展的長三角經濟板塊上，土地供需矛盾突出、土地利用信息更新頻繁，變更數據量大。如果將年度土地利用變更數據的獲取、更新及入庫都集中在短期內完成，存在較多的問題，主要表現為:

1)集中更新工作量大、時間緊，質量、進度難以保證;

2)無法發揮土地利用變化數據在經濟發展中的實時分析、輔助決策和預警功能;

3)二次調查數據庫數據更新周期長，無法保證數據的時效性，不利于土地日常管理工作的開展。因此，數據作為土地利用數據庫系統的“血液”，如何實現其真正意義上的現勢性，是二次調查結束后亟需解決的問題。

目前，國內相關科研院所或企業研究集成了一些技術手段或開發了相應的系統，但基本上都僅局限于某一個技術手段或細節，更大程度地處于研究階段，并未用于真正的生產應用。本文以江蘇省國土資源科技項目為依托，以二次調查為契機，通過集成GPS/GIS/RS/GPRS等技術和建立快速更新數據管理平臺，研究基于第二次土地調查數據庫的快速更新技術流程，解決常規數據更新技術存在步驟多、周期長、數據真實性無法保證的問題，直接生成可直接用來更新數據庫的增量數據，實現真正意義上的內外業一體化［2，3］。

2 系統組成及原理

系統由外業PDA采集子系統和內業信息管理平臺組成。其中，外業PDA采集子系統集PDA，GPS，照相機和無線通訊等設備為一體，主要負責變更圖斑相關信息的外業采集和發送;內業信息管理平臺為基于第二次土地調查數據庫的數據管理平臺，負責對外業采集傳送回的數據進行編輯、增量數據生成和數據庫更新［4］。整個系統工作流程如圖1所示。

2.1 外業PDA采集子系統

綜合考慮外業數據采集的實際需求，在現有GPS/PDA的基礎上又集成了數碼相機和無線通訊設備，使得PDA采集子系統具有如下功能:

1)Shape格式(MDB)矢量數據或Tiff格式影像數據的導入、瀏覽和編輯功能;

2)實時或事后差分GPS定位;

3)300萬分辨率照片或視頻的拍攝功能;

4)點位坐標、地類屬性和照片等信息的錄入、編輯、打包和無線發送功能。

圖1 系統工作流程圖

PDA采集子系統相應的工作流程與其功能一致，分為數據采集、數據處理和數據發送三個環節，具體流程如圖2所示。

2.2 內業信息管理平臺

內業信息管理平臺是整個系統的核心，銜接外業采集子系統、內業數據處理以及增量數據生成。信息管理平臺由三個部分組成，分別為工作區、用戶信息區和數據目錄區，平臺主要功能如下:

1)GoogleEarth模式下用戶導航與定位功能;

2)外業采集子系統的接入、管理和數據接收功能;

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

4)根據實時接收到的外業采集信息中的坐標、屬性描述和照片，在線編輯變更圖斑，實時生成增量數據。

圖2 PDA采集子系統工作流程圖

內業信息管理平臺相應的工作流程與其功能一致，分為數據接收與解碼、數據編輯和增量數據生成三個部分，具體流程如圖3所示。

圖3 內業信息管理平臺工作流程圖

3 系統測試

系統涉及的技術環節較多，包括GPS定位、無線網絡傳輸以及內業數據處理等，其中GPS的定位精度以及無線網絡的傳輸質量是影響整個系統運行效率和質量的關鍵因素。因此，為保證系統的可靠性和穩定性，本文從GPS的定位精度和無線網絡的傳輸質量兩個方面來進行測試。

1)GPS定位精度測試。

以南京市某地為測試區域，在選擇均勻分布的9個控制點作為WGS84和西安80坐標系轉換參數的計算點后，計算出測試區域的7參數轉換參數［5］。在此基礎上，選擇測試區域內的100個點作為采樣對象，經外業實測后計算采樣點的誤差，具體情況如圖4所示。從圖4中可以看到，GPS外業采集的點位坐標與準確值之間的誤差基本都在1 m以內，能夠滿足二次調查數據庫補測地物的精度要求。同時，若欲提高GPS的定位精度，可在GPS中嵌入CORS功能實時差分解算或進行事后解算處理。

2)數據傳輸質量測試。

在實際應用中，外業采集變更圖斑的時間間隔較長，因此數據傳輸的時間間隔較大，無法實現飽和數據傳輸情況下數據傳輸質量的測試。為了對系統數據傳輸質量進行全面的測試，在無線傳輸的模式下，利用隨機函數模擬外業測量的定位信息，同時選擇500 k的JPG文件作為每個數據包的影像文件，按不同的發送頻率測試不同飽和數據傳輸環境下的數據傳輸質量。具體測試情況如圖5所示。

通過測試可以發現，數據發送頻率在30 s以上時，內業信息管理平臺對于發送數據接收正確率均為100%。而實際外業采集變更圖斑的點位、照片及屬性信息的時間間隔基本不會小于30 s，因此可以說系統數據的網絡傳輸質量還是比較高的，能夠滿足實際工作的需求。

圖4 GPS外業定位精度

圖5 數據接收正確率

通過對系統的GPS定位精度和數據網絡傳輸質量進行測試，可以充分驗證系統的可靠性和穩定性。

4 結語

本文以江蘇省國土資源科技項目為依托，以實現二次調查數據庫成果的快速更新為目標，針對現有技術手段和系統的不足，開發了基于第二次土地調查數據庫成果的快速更新系統，為二次調查數據庫的快速更新提供了有效的技術手段和平臺。通過對影響系統運行質量的GPS定位精度和數據的網絡傳輸質量兩個關鍵因素的測試，充分驗證了系統的可靠性和穩定性。由于研發周期比較短，系統在增量數據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。

［1］ 程昌秀.3S技術在縣級土地利用變更調查中應用研究［D］.北京:中國農業大學，2001:12-24.

［2］ 張東明.基于3S技術的土地利用現狀變更調查技術及數據處理方法研究［D］.昆明:昆明理工大學，2007:26-31.

［3］ 湯占中.基于3S技術的土地利用現狀更新調查及數據庫建設過程研究——以南大港為例［D］.石家莊:河北師范大學，2007:15-37.

［4］ 吳亞東.基于PDA的土地利用變更調查數據采集系統的設計與實現［D］.成都:西南交通大學，2009:24-59.

［5］ 荊 偉.基于GPS-PDA的土地資源調查數據采集［D］.上海:同濟大學，2007:53-67.