GNSS/PDA集成技术在土地调查中的应用

臧妻斌

（1.河南理工大学 测绘与国土信息工程学院，河南 焦作 454000）

土地调查的目的，是全面查清土地资源和利用状况，掌握真实准确的土地基础数据。土地调查按工作任务分类，包括农村土地调查、城镇土地调查和基本农田调查；按工作内容分类，包括土地利用现状调查、土地权属调查和土地条件调查。土地调查的实施始终与现代测绘技术密不可分。GNSS定位技术、全站仪测量技术、遥感技术等在土地调查中已有广泛而深入的应用。但全面的土地调查工作任务重、成本高，第二次全国土地调查历时3 a，仅中央政府投入调查经费已达21亿元。因此积极探索新技术以提高土地调查的效率，降低土地调查的成本已为当前科技工作者的重要任务。目前GNSS/PDA集成技术引起了广大科技工作者的极大重视，并成为研究热点[1-5]。

1 GNSS/PDA集成技术

1.1 GNSS

GNSS又称为全球导航卫星系统。GNSS由空间星座、地面控制和用户设备3部分构成。目前，GNSS包含了美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的Compass(北斗)、欧盟的Galileo系统，可用的卫星数目达到100颗以上。GNSS测量技术能够快速、高效、准确地提供点的精确三维坐标以及其他相关信息。目前已广泛应用于交通导航、大地测量、摄影测量、野外考察探险、土地调查、精确农业以及日常生活等不同领域，在精度、效率、成本等方面显示出巨大的优越性[6]。

1.2 PDA

PDA译为个人数字助理，广义上的PDA可以分为工业级PDA和消费品PDA。工业级PDA常见的有条码扫描器、RFID读写器和POS机等；消费品PDA包括智能手机、平板电脑、手持的游戏机等。掌上电脑是PDA的主流，所以狭义上的PDA又称为掌上电脑。目前市场上的掌上电脑主流操作系统有Palm OS 、Win CE、Pocket PC、EPOC等。PDA 有触摸屏、手写笔、手写识别等多种输入方法，具有良好的通信性能，带有嵌入式的面向对象的操作系统掌上电脑，多采用红外通信端口、RS-232串行通信端口或底座上的USB端口，非常方便地与台式机和笔记本电脑交换数据，还可以通过这些端口连接一些标准的外设与存储设备[7]。

1.3 GNSS/PDA技术

基于GNSS/PDA技术的土地调查信息采集与处理系统是一种集成GNSS、PDA、GIS、RS和GPRS等技术进行土地调查，从而更新数据库的作业系统。它将土地利用现状信息与遥感信息集成到PDA上，借助卫星定位及其他辅助手段，由土地调查人员在现场对变化图斑的几何信息和属性信息进行采集和记录，经编辑处理后返回到初始数据库，从而实现土地利用现状数据库的更新[8]。

2 GNSS/PDA作业系统组成、功能和作业流程

2.1 系统组成

系统的硬件包括计算机、GNSS接收机、天线、PDA，固定或车载基站。基站通过Internet 网络及无线公网为外业调查设备提供差分改正数据，从而保证GPS定位的精度。系统软件包括GNSS/PDA野外土地调查作业系统和内业GIS数据处理软件。GNSS接收机用于实时采集空间点位信息， PDA上安装有相应的土地调查变更软件。该软件具有良好的图形显示和交互操作的特性，可以实现即测即显，记录变更图斑的空间几何信息及属性信息，现场编辑相关数据。

2.2 系统功能

基于GNSS/PDA技术的土地调查信息采集与处理系统能提供以下功能：存储调查区域的代码、地类代码体系；设置GNSS数据接收参数、图形显示方式；实现工作底图的导入、显示、编辑等功能；实现视图的放大、缩小、移动、查询等功能；实现GNSS接收数据的坐标解算、转换，以及原始数据、记录数据、解算数据的传输；实现记录数据格式与土地标准数据格式之间的转换。

2.3 作业流程

对最新的土地利用现状数据库及影像资料进行预处理，生成外业调查底图，导入PDA，并以矢量形式显示在PDA界面上（见图1）。对于通过人工判读、室内解译，边界仍不清楚、地类仍不明确的图斑，现场核实调查地块，确认调查地块的边界。调查人员身背GNSS接收机、手持PDA，在各个特征点上逐一定位、现场构图、录入属性。回到室内，将PDA上记录的图斑位置信息和属性信息导入到PC机内，再用GIS数据处理软件对外业数据进行整理后，编辑处理。数据合格后再进行数据库更新、统计汇总、存盘上报[8]。

图1 GNSS/PDA系统作业流程图

3 应用实例分析

3.1 项目背景

土地调查范围为某市开发区，面积约20 km2。该开发区位于该市南部郊区，以平原为主。由于土地调查项目地处开发区，经济发展迅速，城市用地规模日益增大，土地利用变化频繁，需要变更的宗地界址点较多，工作量大。在土地利用现状变更调查工作中，利用我国自主研发生产的高精度设备——“调查之星”S6532A型。根据调查区地理位置和环境情况，在满足S6532A产品对已有硬件条件要求的前提下，充分利用现有的HeNCORS。HeNCORS系统提供的网络RTK定位精度在cm级甚至更高精度，完全可以满足城镇地籍控制测量和界址测量要求[9]。采用CORS系统连续基站，用户可随时观测，使用方便，提高了工作效率; 而且用户不需架设参考站，真正实现单机作业，减少了费用。

3.2 项目实施

调查小组依据已经整理准备好的城南开发区变更图斑统计信息记录表和分布位置图，在S6532A设备手簿的导航下，准确定位到相应的变更图斑。调查人员利用S6532A设备，将GPS接收机天线对准被测地块的特征点站立10 s，进行快速动态位置信息采集，GPS接收机利用GPRS无线网络接收基站传来的校正信息对采集的位置数据进行实时差分，以保证获得较高的数据精度。采集完所有特征点后，在PDA现场构成图斑；同时，根据实际情况录入图斑的属性数据。这样，外业调查工作全部是以数字化的形式记录在PDA内。对于测区内个别隐蔽或信号不好的细部点，可采用间接测量的办法（距离交会法等）来完成[10]。例如，某厂区变更地块有2个特征点无法到达，不能进行GPS实测；于是在该特征点所在的2条直线上能到达的2个地方（点）分别进行GPS采点，从而分别获得每条直线的2个点，利用“调查之星”外业采集软件所提供的直线交会功能，获取待测特征点。对于较大区域卫星信号不理想的区域，可以加密图根点，配合全站仪用极坐标法采集点位的几何信息。

此次动用4名基层工作人员，分成2个小组，简单培训后，即掌握相关作业方法。外业数据采集用时3 d，共完成了开发区170块图斑的实测变更，拆分后图斑数共625个。整个内业处理工作由4名工作人员历时2 d完成。内业处理主要包括PDA数据导出及格式转换、判断有效采集数据、剔除无效采集数据并登记重新采集、新老数据匹配、图元参数正确设置、图斑属性完整录入、生成土地变更调查记录表、输出成果等工作，结合此次变更调查工作的成果最后进行了土地利用变更数据统计汇总工作。

3.3 精度分析与效益评价

本次主要检测网络RTK采集到的界址点的精度，即分析界址点的误差和界址点间距误差。界址点的点位误差检测采用重测比较法，在作业区均匀地选择检核点300个，采用重测点位平面坐标并与原测坐标比较，按式（1）、式（2）计算界址点的中误差[7]。计算点位中误差为3.14 cm，完全满足《第二次全国土地调查技术规程》中一级界址点精度的要求。

据了解，该区以前都是使用传统方法进行土地变更调查，先开展地籍控制测量，然后用全站仪极坐标法进行界址测量。平均每天每组（每组4人）的外业变更调查工作量只有5～10个图斑，晚上进行内业编图、填表工作，效率较低。使用“调查之星”，每天每组可以完成20～30个新增地物的外业调查、内业数据处理，明显提高了工作效率，降低了成本。

4 结 语

GNSS/PDA集成技术在土地调查中具有明显优势：调查成果的精度完全满足相关规程的要求，且误差分布均匀；调查作业方式简单易学，采集数据快捷准确，工作效率高；作业工作人员减少，工作周期缩短，降低了土地调查成本，适合在基层推广。随着我国各大城市和地区的CORS系统陆续投入使用后，GNSS/PDA集成技术将有更加广阔的应用前景。

[1]米国庆，姚文龙，张俊．CORS 技术在农村集体土地地籍调查中的应用[J]. 测绘与空间地理信息，2010,33(6):184-186

[2]何群，马洪滨，何蓉花，等．基于3S与3G技术的GPSPDA在全国第二次土地调查中的应用研究[J]. 测绘通报，2010(3):41-46

[3]陈丹，刘艳芳，余海，等．GPS-PDA应用于土地调查的关键技术研究[J].测绘科学，2010,35(2):137-139

[4]赵妍．GPS-PDA技术在土地调查应用中应注意的问题[J].国土资源，2011(4):56-57

[5]黄宁辉．基于VRS 技术的GPS-PDA 在森林资源调查监测中的应用[J].林业调查规划，2012, 37(3):9-14

[6]高成发，胡伍生.卫星导航定位原理与应用[M].北京：人民交通出版社,2011

[7]詹长根.地籍测量学(第三版)[M].武汉：武汉大学出版社，2011

[8]章书寿，孙在宏．地籍调查与地籍测量学[M].北京：测绘出版社，2008

[9]王红闯，程连柱．网络RTK技术在城镇地籍测量中的应用实例分析[J]. 国土资源信息化，2009(4):7-8

[10]范文元．基于CORS系统的网络RTK技术在城镇地籍测量中的应用[J].测绘与空间地理信息，2012,34(6):96-98