3S集成技术在城镇土地利用变更调查中的应用研究(图)

3S集成技术在城镇土地利用变更调查中的应用研究(图)1土地利用变更调查的概念和特点我国于20世纪80年代开始第一次土地详查，这次土地详查完成近117万个基层土地权属单位和国家后备土地的数亿个图斑。在调查的内容上，以土地利用为主，同时查清了主要质量指标、土地权属和行政境界。土地利用变更调查是在土地详查完成后，按照土地详查的程序和要求，对因各种原因发生变化的土地利用状况和土地权属界线进行重新调查。它是土地详查的延续，是保持土地详查数据现势性的重要手段。我国第一次土地详查后，大部分地区调绘了1：10000比例尺的土地利用现状图，近年来经济的飞速发展，对土地利用规划提出了更高的要求，经济发达地区纷纷在城镇地区建立1：2000，1：1000或1:500比例尺的土地利用数据库。城镇地区土地利用变更调查数据精度要求高，加之城市地区高楼林立、用地类型变化较快，这些特点限制了一些技术手段的应用。目前城镇地区土地利用变更调查采用的主要技术手段是利用全站仪测量，全站仪测量要求两点间通视，在建筑物密集的城镇地区往往需要布设密集的控制点，测量过程比较繁琐、时间长、费用高而且专业性强，因此，采用新的技术手段进行城区土地利用变更调查具有重要的意义。23S集成技术应用方法2.13S集成技术的应用技术路线基于上述特点，本文提出基于3S集成技术的城镇地区土地利用变更调查方法：利用GPS采集变更图斑的位置信息，通过笔记本电脑与GPS接收机的集成，将GIS与GPS集成，其基本思想是把差分GPS(DifferenceGPS,DGPS）的实时数据通过串口实时导入GIS中，可使GPS的定位信息在电子地图上获得实时、准确而又形象的显示，利用它可以进行漫游、查询、定位、纠正，以及线长、面积等参数的实时计算、显示及记录，RS影像与土地利用现状图的叠加图作为底图，为发现变化及实地测量导航。对于GPS卫星信号受到遮挡而无法定位的观测点，采用测边交会或钢尺辅助测量方法。最后在内业利用GIS完成图斑的变更及相关工作。这种3S集成模式实现起来技术难度不大，并且能够实时、精确、快捷、全面地实现变更数据的获取。其集成模式如图1所示。应用3S集成技术进行城镇地区土地利用变更调查，其工作流程可分为三步：第一步，数据的处理和准备，包括对遥感影像的几何校正、正射影像图的制作、坐标的转换、影像融合等；第二步为实地调查，通过RS影像与土地利用现状图叠加，确定发生变化的图斑位置，然后利用GPS和以S集成系统进行实地的数据采集或采用辅助方法测量；第三步是数据库变更，利用GIS更新数据库的数据（如图2所示）。2.23S集成系统构成3S集成系统是基于GIS、RS与GPS技术的集成系统，RS在此并未实现真正的集成，而是作为系统的底图被调用，实际上是一种结合应用。GIS技术与GPS技术的集成是通过CPS接收机与笔记本电脑（已配置GIS软件系统）的集成来实现的，将笔记本电脑通过串口线与GPS连接，实现了GPS数据实时地导入笔记本电脑中，利用运行于其上的GIS系统，能浏览、查询、漫游、缩放底图，实时的存储GPS数据，编辑、修改、删除观测数据，绘制图斑，录入图斑属性，实现野外实时成图，减少传统方法中繁重的内业编辑工作，在土地利用变更调查中使用具有简易性和便携性等优点。2.33S集成系统的功能本系统的主要功能是实现土地利用变更数据的采集、存储和编辑，以及底图的显示和缩放漫游等。空间数据采集主要实现在笔记本电脑中存储并显示GPS采集的空间数据。采用实时的数据采集方式，方便、灵活，可实时得到高精度的土地变更数据。其实现方式是将GPS与笔记本电脑之间以串口线相连，实现实时的信号接收和地图定位功能，串行端口的本质功能是作为IntelPXA250芯片和串行设备之间的编码转换器，当数据从IntelPXA250芯片经过串行端口发送出去时，字节数据被转换为串行的位，在接收数据时，串行的位将被转换为字节数据。属性数据采集针对土地利用变更调查所需要的属性信息开发，在调查现场记录并保存变更图斑的属性信息及相关信息。数据及底图显示和处理：将GPS采集的数据点实时的显示在电子地图中，在此需要注意的是，必须将GPS采集的点位坐标转换成与电子地图相同的坐标系下的坐标值，外业空间数据采集的过程中，GPS所采集的数据的坐标属于WGS—84坐标系统，而土地利用现状图采用的是平面坐标系统（坐标系统为北京54坐标系统或西安80坐标系统或独立坐标系统），对于这种情况，需要将GPS所采集的WGS—84坐标转换成适合土地利用变更调查的平面坐标，通常先求出当地的转换参数，然后利用该参数将GPS测量得到的坐标进行转换，得到需要的坐标系统下的坐标值。3GPS信号受遮挡区域调查方法城镇地区高大的建筑物多而密集，而GPS观测时要求至少可以同时接收4颗卫星的信号，因此，GPS在城镇土地利用变更调查中的应用一直受到制约，本文针对这个问题，探讨利用测边交会的方法对受到遮挡的待测点进行定位。3.1测边交会定点原理如图3所示，已知A、B两点的坐标，野外观测了边长Sa、Sb，从而求得未知点P的坐标，这种方法称为测边交会。3.2测边交会定点的计算方法设已知点A、B的坐标为Xa,Ya和Xb，丫b，A、B间边长为Sab，由图4可得下列各式：解上述方程组，可得未知数g、l、h分别为：已知余切公式：将上式带入余切公式①，得：式中在测边交会中，当测边精度相同，交会角P=90°时，待定点点位精度最高。也就是说，待定点P位于已知边AB为直径的圆周上时（如图5所示），点位精度最高。在实际的土地利用变更调查测量中，按照这个原则来选择有效的P点的位置，可以保证两点交会的方法所获取的待测点的坐标满足土地利用变更调查的精度要求。4小结城镇地区的土地利用变更速度较快，数据精度要求高，建筑物密集，利用全站仪观测过程比较繁琐，耗费大量的人力、物力，GPS绝对定位的优点使其应用起来方便而高效，因此本文提出利用3S集成的方法进行城镇地区的土地利用变更调查，其方法为：GPS采集位置信息，实时导入GIS中，进行存储和编辑；RS为变更提供信息源。这种集成模式与传统调查方法相比，具有数据精度高、调查方便、工作效率高、错误率低的优点。然而城镇地区高大的建筑物较多，存在GPS信号受遮挡的问题，本文针对GPS接收机的这个弊端提出了测边交会定点的解决方法，使得3S集成系统能够在城镇土地利用变更调查中得到充分的利用，更好的发挥其优势。参考文献1、李德仁.论RS,GPS与GIS集成的定义、理论与关键技术.遥感学报，Febl,1997:66.2、董玉祥，全洪，张青年，简陆芽，刘光勇等．大比例尺土地利用更新调查.北京，科学出版社，2004123、李德仁，马洪超.地球空间信息技术及其在国土资源调查中的应用．国土资源情报，20014:1-84、郑金吾，朱兴昌，邢宏GPS接收机与PC机串行通信技术的开发与应用.测控技术，2000.8,Vol.19:50-515、何卫，王保保．GPS与PDA的串口通信研究.工业控制计算机，2003.11,Vol.l6:10-11Applicationof3SIntegrationTechnologytotheSurveyofLandUseChangesinCitiesandTownsLiGang,TangGuojin,FuLili,MaRuiyao,ZhouYuhong,LuGang1.ChinaUniverSityofMiningandTechnology,Xuzhou,JiangSu,2210082.JiangsuProvincialSurveying&MappingEngineeringInstitute,210013AbStract:Citiesandtownsarecharacterizedbydenselylocatedbuildingsandfastchanginglanduseforms.Thelandusestatusmapofcitiesandtownsisinrelativelylargerscale.Becauseofthesecharacteristics,thesurveyoflandusechangesismainlycarriedoutbyspecializeddepartmentswiththeelectronictotalstation.Buttheworkefficiencyoftheelectronictotalstationislimitedbyitstechnicalrequirementofbeingvisiblebetweenbacksigheandforwardsight.Thoughapplying3Sintegrationtechnologyis:torealizethereal-timedatacollectionstorageandeditbyintegratingGPSandGISthroughcommunicationofGPSreceiverandthenotebookPC(fittedwithGISsoftwaresystem),andtakingRSimageasthebasemap.ForthoseareadwhereGPSsignalisweak,“linearintersectionpointing”methodisusedtoachievethedatacollection.Keywords:3Sintegrationtechnology;Surveyoflandudechangesincitiesandtowns