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导语:在地籍测量论文的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
传统的地质灾害检测技术是运用简易检测以及多种测量仪器进行监测,并将监测的记录发送到预报中心进行研究和分析,从而确定是否要发出灾害的预报。变形是地质灾害监测的主要监测对象。变形监测分为外部和内部两种监测。本文中所指的监测对象则是以测量技术为主要手段的外部变形。常用的传统检测方法为大地测量法(三角交会、水准法,测距法,小角法,视准线法),常用的监测设备为全站仪、经纬仪、水准仪和激光测距仪。大地变形监测的特点是以监测滑坡体表层各部位的绝对位移为主,测量范围较广,没有量程限制。
2新的测量技术(3S技术)在地质灾害监测中的应用
伴随着经济的快速发展新的地质灾害测量技术———3S技术应运而生。所谓3S技术是GIS,GPS和RS技术总称的简称。GIS(GeographicInformationSystem/Geo-InformationSystem)技术即地理信息系统。作为一门重要的信息技术,近年来它已经深入到地质灾害预报与可视化分析以及综合服务系统等方方面面。它是一种特定的空间信息系统。GIS的功能是进行数据的提取和转化,将空间的转换为数字的;进行由二维,三维的地图中的数据进行集成;重构数据结构和转换数据,不同的数据转换方式也不同;查询、检索空间数据;操作以及分析数据;空间显示和输出成果;定期更新空间数据。GIS的显著特点是具有时间性,空间性和专题性。传统的方法和技术难以胜任的记录和计算大量数据的难题伴随这GIS技术的运用而成功解决。现实的需求也拓展了GIS技术的应用潜力,GIS技术在地质灾害测量方面具有较为广阔的应用前景。GPS(GlobalPositioningSystem)技术即全球定位系统。GPS技术以它连续,实时和高精度的特点在地质灾害变形监测中被广泛应用。GPS的优点十分显著———测站之间不需要通视,拥有高达98%的全球覆盖率,这也使得点位的选择十分方便灵活;观测时间很短,不受气候条件的制约,并且可以全天候进行监测,不会漏掉重大的变形信息;可同时进行平面位移和垂直位移监测;定位精度高,实验已经证明,在<50km的基线上精确度可达12*10-6;拥有较高的自动化程度,从数据的采集到处理再到分析和管理过程都易于实现自动化。GPS技术被利用于对大型的建筑物进行变形监,在远离建筑物的地方选择一个比较稳定的点,GPS接收器被放置于这个点,再将几台接收器放置于其他目标点,便可算出目标点的绝对位移了。用GPS来完全代替常规的监测办法已经被国内外反复的研究实验所证明,而且GPS技术在很多方面都明显优于常规的监测方法。GPS技术的不断升级和发展对地质灾害的监测有着十分广阔的应用前景。RS(RemoteSensing)技术即遥感是通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器,在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物,获取其反射、辐射或散射的电磁波信息,并进行提取、判定、加工处理、分析与应用的一门科学和技术。RS技术已经在国民经济各个部门得到了广泛的应用,地质灾害的监测已经于遥感技术有了紧密不可分的联系。RS技术的平台是航天飞机或是卫星,飞行的高度高,成像的范围很大,这也就保证了可以及时快速的获取各种最新的数据和变化的信息。结合我国的情况,经过反复的实验以及研究,一般选择具有价格低,操作简单,起降灵活,并且安全性高的轻型飞机作为低空遥感摄影技术的平台。通过利用RS技术所得的资料,为地质灾害的监测起到了重要的作用,并且日益成为地质测绘单位开拓服务领域的重要方面。
3新旧测量技术在地质灾害监测中的成效对比
关键词:化测绘,地籍调查,建库
1、 引言
近年, 随着国家城镇建设和新农村建设步伐加快, 城镇地籍测量工作在全国范围内铺开,各地对地籍图的需求也急剧增加。地籍测量是城镇建设的基础工程, 是一项政府行为的测绘工作。免费论文。其目的是为了全面澄清城镇土地的属性、位置、面积、用途、经济价值及相互之间的关系, 为建立全国土地管理信息系统奠定基础。采用常规的测量方法要达到规程要求难度很大,随着GPS、GIS、全站仪等相关技术的广泛应用, 数字化测图也得到了迅速的发展和应用, 使得地籍测绘逐步走向数字化和自动化的地理信息时代。
2、地籍测量的任务与作用
地籍测量是地籍管理中一项极其重要的基础技术工作是地籍管理的中心内容,它要保证土地信息的可靠性与精确性,所以地籍测量是以一定的精度测定土地境界、土地权属位置、土地面积,并以反映土地利用类型、分布状况以及质量等级为目的的测绘工作。它为地籍管理和其它土地管理工作服务。具有专业性强等特点,表现在四个方面:(1)带有法律性行政行为;(2)具有较高的能满足地籍管理的精度指标; ( 3 ) 有配套的成果资料, 包括图、表、册、卡等成套的成果;(4)须保持地籍成果资料的现势性,当地籍要素变化后,应及时同步地进行变更测量。地籍测量是调查和测定土地极其附着物的权属位置、范围大小、质量等级、土地利用类型等土地基本状况信息的测绘工作。现代地籍测绘主要是采用自动采集地籍要素的方式,利用全站仪、计算机或PDA 采集地籍要素,传输到计算机上,运用专用的地籍数据处理软件,对其进行分析、整理、编辑和入库。其基本流程为:
1、资料分析:对测区已有的地籍数据(包括已有的地形图、地籍档案资料、已有的控制资料和电子文档等)进行分析,熟悉测区地形,根据本身已有的设备和最终建立地籍数据库的要求确定采用何种测量技术。在资料分析过程中可以考虑能否使用“准地籍测量”。
2、数据获取:数据获取途径包括两种:第一种是通过上述分析,直接利用已有的资料,如原始的正确的地籍档案资料等;第二种是野外直接采集与收集。数据采集必须根据建立数据库的要求,得到适宜的数据格式。免费论文。数据获取的内容一般包括全要素地形数据、地籍数据、地类数据、控制数据。
3、数据编辑、整理、入库:对于获取的各种数据,按照数据库建库技术要求进行编辑、整理、入库,并进行各种统计、分析、汇总,最终建立地籍数据库,形成地籍管理系统。
3、地籍数据库建立
地籍测量不但能提供一份图形资料,更关键的是其提供了一份含有各宗地数据信息的数据库, 地籍数据库包含宗地属性信息库、界址点坐标数据库、地物点坐标数据库、宗地数据信息库、宗地面积数据库、街坊、街道分类面积数据统计等。其中宗地属性信息库必须是最先建立的, 有了它我们才能建立其他各个数据库, 宗地属性信息库是根据地籍调查表提供的信息录入整理成的, 这里不再重复, 这里主要讲后面的三个数据库的建立方法。
1、宗地数据信息库
宗地数据信息库是每一个宗地的界址线信息及各种地物的数据信息, 即界址线及各种地物是由哪些点构成的, 这是一个实体文件, 在数据库建立软件中, 这个实体文件可以录入, 并利用实体文件绘制地籍图, 也可以先绘制地籍图, 从图形文件中根据宗地号自动读取宗地信息, 建立宗地信息库。
2、宗地面积数据库
宗地面积数据库中包含宗地占地面积、建筑占地面积、建筑面积等, 面积计算方法基本上有三种, 即坐标解析法, 实地量距计算法和图上量算法, 因现行测定地籍图方式基本运用全数字化测定坐标值的方法, 所以我们计算面积常用坐标解析法, 这种方法对任意多边形利用三角面积求算法, 求得面积能保证精度, 面积值精确, 运用公式:
3、 街坊、街道分类面积数据统计
街坊面积用图幅内测定的街坊界线点的坐标计算, 这样精确得到街坊总面积, 然后利用解析法、部分解析法或图解法, 得到其他( 如道路、水域、空地) 面积, 街坊内各类面积总和与街坊面积相同。街坊面积分类统计即把街道内各街坊的面积分类统计在一起, 得到街道面积分类统计表, 因此, 街坊面积分类统计是街道面积分类统计的基础。
4、 地籍资料的更新
由于社会经济的发展, 土地数量、质量、地类、地权及房产情况不断变化, 因此地籍资料必须进行修正,保持地籍资料的现势性,地籍资料更新包括地籍要素调查更新,界址点线修补测、地籍图的更新, 修测以及后续的各类资料更新计算统计等,更新后的宗地号按原街坊内最大号续编,原号作废,界址点编号采用同样方式。
4、地籍调查结果分析
地籍调查是地籍测量中一项基础工作,地籍调查的项目必须完整齐全,同时保证其准确性。地籍外业数据采集必须满足各项技术规范的要求,这是保证地籍测量数据精度的必要条件。免费论文。数据库建立软件对现行的数字化地籍测绘工作预以全程支持,每一项工作均配有相应程序, 解决了常规测量测绘成本高、环节多、精度低、重复工作量大等不利因素,充分利用现代高科技技术, 提高了外业工作的效率,使内业工作时间大大缩短。软件合理地把测量内外业结合起来,使测绘工作更加轻松。实现了地籍测绘的一体化、现代化。
5、结束语
地籍测绘工作是需要各个单位积极配合的工作,所以在加强《土地法》和《测绘法》宣传的同时,应该对测区范围内的地籍测绘工作的意义和需要加强宣传力度,这样可以让工作更为高效顺利的实施。
参考文献
[1]《第二次全国土地调查技术规程》( TD/ T1014- 2007)
[2] 金其坤,地籍测量。北京地质出版社,1994年
[3] 詹长根.地籍测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2001年
[4] 徐绍铨.GPS 定位技术在地籍测量中的应用及发展前景[J].中国土地科学,1996年
[关键词]GPS测量技术;地籍测量;应用
中图分类号:P228.4;P271 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)37-0228-02
所谓地籍测量,指的是对各个土地的方位、类型、区域面积、权属以及使用情况等通过建立相关的土地信息档案,从而方便后期为土地使用提供说明。地籍测量是国家政府实现对土地或地籍管理的重要技术前提,是进行国家基础建设的重要依据。在进行地籍测量过程中,对相关人员不但要求其掌握熟练的测绘技术,而且明确其须按照国家相关法律法规开展工作。在测量技术方面,由于GPS测量技术具有使用方便、测量精度高、成本低、测量速度快和灵活性强等优点,使得其广泛的应用于地籍测量之中。
一、GPS概述及其在地籍测量中研究现状
GPS系统按照其结构组成分,可分为外空卫星组成部分、地球控制组成部分以及各用户设备组成部分三部分组成[1]。其中,用户设备以GPS信号接收机为代表。GPS信号接收机种类诸多,并且根据其不同特性具有不同的分类方式。诸如,按用途可分为导航型GPS接收机、测量型GPS接收机和授时型GPS接收机三种;按载波频率可分为单频GPS接收机和双频GPS接收机;按接收数据解算机理可分为静态GPS接收机和动态GPS接收机。
GPS测量技术在地籍测量过程中主要进行地籍控制测量和碎部测量两种。国内外经过多年的研究,将GPS测量技术广泛的应用于地籍测量之中。诸如黎程等人,建立了GPS地籍控制网思路并解决了一系列相关问题;熊姿等人,对GPS测量技术在地籍测量中具体应用进行了详细研究;黄炳龄等,充分考虑质量和效益基础上,在建立地籍测量控制网中充分研究了GPS的应用及其特征。
地籍测量与其他控制测量网相比,具有其独特的特点。例如,测量精度要求较高、严控对地籍元素测量时产生的误差、进行细部测量时严控各控制点的精度、各控制点精度与比例尺关系不大等。
二、GPS测量的技术设计
GPS测量技术设计主要包含GPS网形设计规范要求、GPS精度密度及设计依据、GPS网的基准设计和图形设计四部分组成,下面进行逐一分析[2]:
(1)关于GPS网形设计规范要求方面,进行GPS网形设计应首先以GPS测量任务书和相关测量规范为依据,并选取最优设计方案。设计过程中应坚持一定的设计原则。诸如,闭合图形通常通过独立观测边组成;保持GPS网点与地面控制网点的重合性;保持水准点和GPS网点的重合性;在不受外界环境限制条件下,优先选取交通便利或视野开阔的区域作为GPS网点;保证GPS各网点间至少一个以上的通视方向;选择坐标系统时,优先考虑原有城市的坐标系统;构成GPS网的多个附合路线和闭合环应确保是非同步观测边组成。
(2)关于GPS精度密度及设计依据方面,精度设计标准根据GPS网使用目的决定,若将GPS控制网用于工程或城市建设之中,则如图1所示分级;若将GPS控制网用于国家土地测量或地壳变形测量之中,则如图2所示分级。
GPS网密度标准主要依据测量任务、测量对象以及其他相关要求进行制定,其可参考图3所示。
(3)关于GPS网的基准设计方面,其基准主要包含尺度基准、位置基准以及方位基准三个方面,进行相关设计时应注意以下几点:首先,在地面坐标系中明确起算数据,后期观测过程中对该控制点进行联测,从而实现坐标系的转换;其次,对GPS网进行构图时,应充分考虑原有的已知的具有较高等级的国家控制点和部分重要城市的等级控制点的位置分布,优先将其作为长边,确保GPS网计算精度高和使用便捷性;再次,确保GPS网内已知高程点分布均匀性,促进未知高程点位置的精确性,特别是针对山区或丘陵地区;另外,确保GPS网坐标系与已知控制点坐标系的同一性,保证后期能够便捷使用。
(4)关于GPS网的图形设计方面,其布设方式一般可分为网连式、点连式、边点混合式以及边连式四种。GPS组网选择模式主要由GPS接收机设备数量、工程精度要求和野外环境条件等因素决定。
三、GPS测量技术在地籍测量中的应用[3]
GPS测量技术在地籍测量中的应用流程为:测量前期准备工作GPS建立地籍首级控制网初步制定相关观测方案GPS-RTK建立地籍图根控制网通过GPS-RTK对地籍碎部进行测量分析处理数据。下面对GPS技术分别在地籍控制测量和地籍碎部测量中的应用进行分析说明:
(1) 关于GPS测量技术在地籍控制测量中的应用:首先,GPS建立地籍首级控制网,在进行控制网设计过程中,为提高GPS控制网可靠性,使用独立观测边构成闭合图形使检核条件提高而实现;为确保GPS测量精度,尽量控制各相邻控制点的分布均匀性;参考原有已知的地面控制点,并提高GPS各网点的衔接性;保持各水准点与GPS控制网点的一致性;优先选取交通便利、视野开阔意见通视条件优异的区域作为GPS控制网点。其次,初步制定相关观测方案,方案制定过程中充分利用好卫星观测的最佳时段,并依据GPS测量精度标准、测量具体目标、测量工作计划方案等,同时按照实际环境,制定多个观测方案,最终选择最优方案。再次,通过GPS-RTK实现地籍图根控制网的建立,充分调查和了解GPS控制网点的实际地形环境,并确保其精度符合设计要求,对控制网进行布置。
(2) 关于GPS测量技术在地籍碎部测量中的应用:对地籍碎部采用GPS-RTK测量技术前,应进行测量前准备工序,诸如准备并检查相关测量仪器、安排好相关测量人员并将任务工作细化分配好、组织并培训相关工作人员有关接收机的操作技能以及配套的差分软件的应用技术等。具体测量工序一般按下面步骤进行:测量前准备工序制定相应的控制网对接收的数据进行相应组织和编码工作建立相应的基准站安排相应的数据接收流动站并通过GPS接收机对数据进行采集对数据进行分析并且做出相应的处理。对于移动测站坐标位置通过依据流动站和基准站共同观测的数据通过推算而得。
(3) GPS测量技术在地籍测量中应用特点,与其他普通的地籍测量技术相比,GPS测量技术有其独特的优缺点,如图4所示:
地面点的三维坐标数据主要是GPS测量技术利用卫星将数据信息传至地面所得,这就使得地面点三维坐标测量误差受地面接收设备、信息传播介质以及卫星三种因素影响。产生的误差主要有诸如对流层误差、轨道误差以及电离层误差等。
受测量环境不利因素影响,采用GPS测量技术对被测物进行测量时,应配套全站仪,同时为确保GPS测量技术测量精度,应对一些干扰物诸如电视塔、天线等进行避免,从而确保测量工作能够有序高效的开展。
四、小结
当前,我国对土地和地籍管理制度和要求不断完善和提高,加大了对地籍测量技术的研究。随着科学技术的日益提高,各种先进的测量技术广泛的应用于地籍测量之中,其中具有代表性的是GPS测量技术。由于GPS测量技术具有测量精度高、测量速度快、操作简易快捷以及工作全天性和持续性强,这就使得GPS测量技术在地籍测量中的应用前景十分光明。因此,通过不断完善和改进GPS测量技术,提高地籍测量工作效率。
参考文献
[1] 黄玲,浅谈GPS测量技术在地籍测量中的应用[J].江西建材,勘察与测绘,2014年第1期(总第130期):215.
【关键词】GPS;地籍测量;GIS;RTK
在测绘地理信息领域,传统的经纬仪、测距仪由于全站仪的逐步推广普及也渐渐被取代。近年来,随着GPS测量技术的迅猛发展,地籍控制测量的作业方法更是发生了历史性的变化。GPS测量通过接收卫星发射的信号并进行数据处理,从而求定测量点的空间位置,它具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能,而且具有良好的抗干扰性和保密性。现已成功应用于地籍控制及细部测量、工程测量、航空摄影测量、工程变形测量、资源调查等诸多领域。
1、GPS在地籍控制测量中的应用
GPS技术进行地籍控制,没有常规三角网(锁)布设时要求近似等边及精度估算偏低时应加测对角线或增设起始边等繁琐要求,只要使用的GPS仪器精度与等级控制精度匹配,控制点位的选取符合GPS点位选取要求,那么所布设的GPS网精度就完全能够满足地籍规程要求。根据我们单位在2012年江苏无锡市某镇的GPS地籍控制测量工作的情况,有下面3点认识与大家学习讨论:
1.1 GPS地籍控制网点的精度和密度
地籍测量的首要任务,是进行全测区的控制测量,它是测绘地籍图件和数据的基础,而地籍控制网点的精度和密度,主要是为满足土地权属范围的特征点。关于网点的密度,GPS地籍网可按测区范围和先后次序分基本网和加密网两类。由于城镇地区界址点密度较大,故在保证网点的点位精度条件下,控制点密度力求增大到便于测定界址点,必要时在GPS网下再加密一级图根导线,以便能直接从图根点测定界址点。GPS各边比常规网边长变化幅度大且长短边结合灵活方便。
1.2 用常规方法测定高程位置基准点的偏差对GPS网的影响
当应用GPS定位技术代替常规测量建立地籍控制网时,由于GPS定位得到的是WGS-84坐标系的三维坐标差,故GPS在参考椭球面上的网形与其在参考椭球面上的位置基准有关。在经度方向上位置基准的偏差能使GPS网产生整体旋转,但对于一定范围、高差较小的GPS网而言,其位置基准在经纬度方向上的偏差(一般100m以内)对投影在椭球上网形的影响可忽略不计,对于高差大的GPS网则要求有较精确的起算数据。由于位置基准在高程方向的偏差使投影在椭球面上的GPS网的尺度发生变化,所以,可用常规方法测定高程。
1.3 GPS地籍控制网的优化设计问题
在经典三角测量的控制网中,兼顾精度、可靠性及成本费用等准则的优化设计已有许多研究和应用。与经典观测相比,GPS观测具有更为复杂的函数和随机模型。尽管GPS具有灵活多变的布网方式,速度快、精度高等优点,但GPS地籍控制网的设计也存在优化问题。优化设计后的GPS测绘,更能显示出GPS卫星定位技术的高精度与高效益,并在地籍调查中发挥重大作用。 [1]
2、GPS在土地堪测中的作用
测绘地理信息事业是国民经济和社会发展的一项基础性、公益性的事业。为经济建设和社会发展提供前期的准备和测绘保障。土地测绘作为测绘科学的一个分支,扮演着越来越重要的角色。为规范土地管理提供了强有力的技术支持。
GPS卫星定位技术的快速发展,给测绘地理信息工作带来了质的飞跃和巨大的影响,通过GPS进行地籍测量,具有布点灵活、计算机速度快、全天后的观测等,点与点之间不要求通视,避免了以往地籍测绘工作点位的局限性。主要表现在以下3个方面:
2.1 GPS地籍控制网点的精度和密度
全地区的控制测量,是地籍测量的主要工作,也是测绘数据和图件的基础。按测区范围和先后次序来讲,网点的密度一般分为加密网和基本网两种,通过控制网点的密度和其精度,提供界址点服务。根据需要,各级网可以分期布设,或者一次性地布设到指定的密度,同时,根据需求的变化进行相应的调整。考虑到城镇地区界址点的密度较大,在有需要的时候,可以在GPS网下再加密一级图根导线,从图根点测定相应的界址点,以满足测绘的要求。如《河南省地籍调查实施细则》中要求界址点对邻近图根点点位中误差为5cm~7.5cm,也只有应用GPS网络才能达到如此高的几何精度。
2.2 位置基准点的偏差对GPS 网络的影响
由于传统测量技术的落后,目前,GPS定位技术已经全面取代常规的测量,来以此建立地籍控制网络。GPS定位得到的是三维坐标差,所以,其在参考椭球面上的网形与其位置基准有关。一般而言,当位置基准在经纬度上的偏差在100m以内时,其在椭球上的投影是可以忽略的。当高度差大于100m的时候,则GPS网会要求较精确的起算数据。[2]
2.3 GPS地籍控制网的优化设计
GPS具有多样而且灵活的布网方式、精度高以及速度快等特点,但由于GPS观测系统有更加复杂的随机模型和函数,所以GPS地籍控制网的设计也存在优化问题。点对点之间可以不受通视这个条件的限制给GPS网的优化提供了可实现的条件。目前,GPS网的主要误差是粗差以及系统模型的误差造成的。所以在进行优化设计的过程中,要考虑网的可靠性准则、仪器标称精度、规程要求精度以及人员配备与预支成本费用等条件。可采用机助模拟法或者其它可行的方法对GPS网络进行优化设计,提高其定位的精度,增加其产生的效益,使GPS网络在地籍测量中发挥越来越重大的作用。 [3]
3、GPS未来发展的趋势
3.1 GPS与GIS的有机结合对地籍信息系统的影响
地籍信息系统是依托计算机、网络等先进技术,对数据采集、处理以及成果输出实现自动化管理的信息系统,主要包括数据输入、管理以及输出三大部分。通过GPS技术进行实测,可以有效的取得包括行政界线、宗地界线和宗地属性及地表覆盖物的形状情况以及几何位置,将这些信息记录下来,并输入到地籍信息数据库中,通过地籍信息系统进行数据的加工,处理,得到最后绘制输出的成果图件。同时,保证信息的时效性,随时对地籍信息系统进行动态的数据更新。借鉴成熟的GIS系统,实现GPS与GIS的完美结合,更好地改进和发挥地籍信息系统模块的功能,实现地籍信息系统的网络化、现代化以及自动化功能。[4]
3.2 RTK技术在建设用地勘测定界中的开发前景
GPS RTK,载波相位实时动态差分定位,作为GPS定位发展的最新成果,它的实时处理可以实现更高的精度。通过GPS的卫星系统接收实时信息与基准站发送的改正信息,进行信息和解码,自动给出厘米级精度的定位数据。通过系统的软件,传送到TDCI电子手簿供实地勘测定界放样。RTK技术可以简化工作程序,避免关系距离放样、解析法放样等方法的复杂性,对输电线路、铁路等道路工程的放样更为有效有实用。
4、结束语:
伴随着GPS卫星全球定位技术的发展,特别GPS、GIS、RS(遥感系统)的有机结合,GPS技术在土地堪测中将发挥越来越重要的作用。由于其技术特点,它缩短了测绘时间、提高了测绘的精度,将产生巨大的经济效益和社会效益。它的广泛应用,将为各项建设和社会发展提供测绘保障,是最基础也是最重要的科学技术事业。
参考文献:
[1]陈睿.GPS-RTK技术在地质勘查工作中的应用[J].北京测绘,2010-09-25.
[2]杨增金.论全球定位系统(GPS)的原理及在工程中的应用[J].建材与装饰(下旬刊),2008-06-21.
关键词:一体化 多尺度数据 坐标系
中图分类号:F061 文献标识码:A 文章编号:1007-0745(2013)05-0308-01
要实现城乡土地调查数据的一体化管理,就要首先解决好已有城乡调查数据的整合、多尺度数据的整合及编码与分区方式的统一等关键环节,已有的城镇地籍调查数据多数以1:500比例尺为主,而农村调查数据则以1:5000及1:10000为主,且调查过程为两种调查分开开展,采集的方法、流程及执行的标准也不相同,调查的重点更是一个以权属为主一个以地类为主,这给城镇地籍与农村土地调查数据的整合带来了很多困难,本文针对这一问题中的几个关键技术点提出了自已的解决建议。
1、已有城乡调查数据一体化整合现状
第二次全国土地调查工作中辽宁省各地区均完成了城镇地籍调查及建库工作、农村土地利用现状调查及建库工作,但均为双库独立运行状态,二者的一体化均为图层的简单叠加显示,接边工作为以农村土地利用现状调查数据中的城市图斑为城镇地籍调查的控制范围线,二者采用图形地类硬接边方式处理,不是真正意义上的一体化,且统计时为二者分别统计后手工整合。
2、不同尺度数据一体化整合关键技术解决
城镇1:500地籍数据、农村1:1000宅基地数据及1:5000、1:10000农村土地利用数据的融合是本研究工作中的一个核心内容。由于大比例尺城镇数据与中小比例尺的农村土地利用数据在调查方法、管理重点、建设标准、统计规范及投影坐标系的选择上都存在着差异,所以,简单地将其硬性地叠加在一起只能做到图形显示的一体化,而不能真正地达到一体化显示、统计、分析及应用。本文针对其中的投影坐标系及比例尺方面提出了建议。
(1)、投影坐标系的解决
根据现行的国土资源调查相关规范、特别是第二次全国土地调查规程的规定,调查及测绘需采用1980年西安坐标系,高斯――克吕格3度带投影,当1:500城镇地籍测量的投影长度变形大于每公里2.5cm时,需选择抵偿坐标系或地方独立坐标系,且多数的1:500城镇地籍测量都需要选择抵偿坐标系或地方独立坐标系,而农村土地利用现状数据的测绘及调查按统一的3度分带就可以满足,如果将地方坐标系的数据直接转换至统一3度分带数据库中则地方坐标系的数据必然会出现投影变形超限的问题。我们提出了多重投影的概念,其方法核心是采用三层数据应用体系,即数据存储层、中间层和应用层,其中数据存储层为数据的存储系统,传统数据存储的坐标信息多为投影后的平面坐标系和投影信息,而本研究中采用地理坐标为基础坐标存储格式,同时,每一个图元中均记录有数据采集时的投影坐标系统信息,这样的存储不必考虑数据的投影方式和投影变形问题;中间层,作用是根据应用层的不同应用请求,将地理坐标转换为投影平面坐标,并提供应用层使用;应用层,主要包括两部分,一部分是图形的表现部分,另一部分是数据计算、统计、分析及应用部分,当用于在计算机屏幕中显示时,其只是为了直观的表现出图斑、线状地物、宗地等地物的位置、形状、大小及相邻关系等,可不必考虑其中大比例尺的投影长度变形和面积变形,所以,可使用统一3度分带的高斯投影显示。而当应用层用于计算宗地面积及统计分析或打印大比例尺地籍图时,则需要考虑投影长度变形的问题,这时,中间层返回的数据则是根据其图元中的坐标系信息计算的投影平面坐标数据,从而保证了投影变形对长度和面积的影响在限差范围内。同时,由于存储的是地理坐标,这与农村土地利用现状的面积计算要求采用椭不球面积的要求也相吻合,可以直接用于计算,减少了由平面坐标计算回地理坐标的计算过程,提高了其计算的精度。
(2)不同比例尺数据接边问题的解决
城镇1:500数据与农村1:10000土地利用数据由于其采集的精度不同、采集重点不同,前者是以宗地权属为主,后者是以地类为主,所以将两者进行一体化整合时还要充分地解决好两者的接边问题,在本研究中采用了以精度为准,两权分离、权类分离的方式进行了补充调查,并根据低精度服从高精度,使用权权属实测的方式进行两者的接边工作。具体的解决方法如下:
{1}权属接边
在进行城镇地籍数据与农村土地利用数据整合接边工作中首先对权属进行了接边。以城镇地籍实测数据的最宗地边界为准(界址点线均按1:500地籍图精度实测),修改农村土地利用数据中的调绘权属边界,从而保证了其权属的准确性。
{2}地类接边
在对权属进行接边后,还要对边界两边的地类进行接边。当城镇地籍数据与农村土地利用数据整合到一起后,在地类上需要打破第二次全国土地调查分类中的农村部分适用的内容,而直接使用统一的分类标准,其接边工作主要是将界线两边的同一地类进行统一。将城镇地籍内部不同用途的地类进行补充调查细化分类。保证其实际地类的准确性。
{3}线状地物接边
在农村土地利用数据中存在线状地物,而在城城镇地籍调查数据中由于其比例尺较大,所以,不存在线状地物的,两者的接边工作主要是对其线状地物的权属、地类、宽度属性进行接边,从而保证其地类一致性。在本研究中还将城镇地籍数据内部的线状地物按农村土地利用调查的标准进行补充绘制其面状中线线。使其在进行统计计算时可以按农村土地利用统计的方法和标准进行统计。
3、结论
本文仅仅是对城乡调查数据的一体化整合关键技术中的坐标系与比例尺接边问题提出了一些解决的设想,要真正实现城乡一体化数据的无缝整合,还需要解决好城乡统一编码、城乡统一调查地类标准、解决好城镇宗地与农村土地利用现状图斑的关系问题。因此,要实现真正的城乡一体化还有很长的路要走。
参考文献:
关键词:土地信息系统、数据质量、误差、分辨率、坐标变换、矢量数据、栅格数据、拓扑
abstract:data is very important for land information system,a key to land information the system's developments success is whether the data quantity is accuracy. this paper will study the data quantity the problem in land information the system establish the process.
key words:land information systems;data quality;error;accuracy;remote sensing;digitize;resolution;coordinate transformation;vector data;raster data;topological.
一、前言
土地是人类的宝贵财富,是人类社会进行物质生产所必需的基本条件和自然基础。如何科学、合理地利用有限的土地资源,如何及时了解与掌握土地利用变化数量和空间特点,对于保持耕地总量动态平衡和土地持续利用具有十分重要的意义。wwW.133229.COm
随着社会经济的日趋多样化,土地部门的业务工作及范围也在不断扩大,原有的靠手工操作,图纸管理的模式已经越来越不能满足高效率的需求。为强化土地管理,满足社会对土地资源信息更多、更细、更完善的服务要求,各土地管理部门纷纷加入信息化、数字化的改革大潮。特别是在市场经济条件下,因土地管理部门工作的严肃性、准确性、科学性和规范化要求,管理中任何规定的确定和变更都需要完成大量的信息收集、分析、综合、决策和评估等工作,土地管理也只有强有力的信息技术(it)的支持下,才能做到真正的科学决策和管理。
土地信息系统(lis)是地理信息系统的一个分支,是一种基于宗地[以宗地(地块)为单位]的计算机管理信息系统。是一种利用计算机技术及其属性数据进行采集、处理、管理、查询、分析、应用和维护更新的空间信息系统,是土地管理的现代化工具,是土地规划和管理定量化、科学化的方法、手段。但是,在土地信息系统的建设过程中,还存在许多问题,给土地信息系统的建设及发挥带来一定困难。这里仅对土地信息系统建设中的数据质量问题进行探讨。
二、对lis数据质量的认识
数据是一种未经加工的原始资料,是客观对象的表示,它可以是数字、文字、符号、图像,数据是信息的具体表达形式。一个lis系统包括空间数据、属性数据、空间数据之间的关系以及空间数据与属性数据之间的关联。
人们往往以为计算机为基础的信息系统的数据质量是可靠的,很少怀疑利用信息系统产生的分析结果在数据质量方面会有问题,但事实远非如此。在某些情况下,由于多种原因,计算机分析的结果甚至会比手工分析的误差更大。这里除软件、硬件的质量问题,计算方法上的问题,以及分类、编码、输入、操作的明显疏忽外,数据本身的质量是重要的原因。
众所周知,数据是lis的“血液”,是组成系统的重要元素。数据质量的好坏是土地信息系统成功与否的关键所在;数据质量的高低优劣,都直接影响到土地信息系统的经济效益和社会效益,决定了系统应用价值的大小;数据的可靠,质量的好坏将直接影响到整个系统的成败。系统如果不能提供正确、可靠的信息,这个系统也就失去了存在的价值。
数据质量的好坏是一个相对概念,并具有一定的针对性。衡量其好坏主要有以下几个指标:误差、数据的准确度、数据的精度和不确定性[1]。数据质量是数据整体性能的综合体现。
统而言之,数据的质量问题主要表现在两个方面:一是数据是否及时反映了现实世界;二是数据是否保持了一致性和完整性。
土地信息系统的数据量大,数据来源广,数据采集的任务重,在数据库建立过程中会出现许多人为和系统的误差,甚至还有可能产生数据错误,最后采集的数据无法准确反映规划和管理的实际状况,建立在此数据库基础上的系统往往也就达不到管理自动化辅助决策的目的,而只不过是“看看而已”的一种“摆设”罢了。
数据库(包括空间数据库和非空间数据库)是土地信息系统最基本、最重要的组成部分,也是投资比重最大的部分。数据质量的好坏,直接影响系统的功能和应用。不仅要根据技术规程衡量数据质量,还要从数据使用角度分析数据质量问题。数据质量通常是指数据的可靠性和精度,它主要用数据的误差来度量的。现就土地信息系统建立过程中的数据质量问题作进一步的探讨。
三、数据源质量的问题
土地信息系统的数据源指建库中所需要的各种数据类型的来源。它是土地信息系统最基本、最重要的组成部份。土地信息系统的数据源多种多样,主要包括有:地图,地图是系统最主要的数据源,因为地图是地理数据的传统描述形式,是具有共同参考坐标系统的点、线、面的二维平面形式的表示,内容丰富,图上实体间的空间关系直观,而且实体的类别和属性可以用各种不同的符号加以识别和表示。土地信息系统其图形数据大部分都来自地图,土地信息系统的属性数据主要有地籍图、宗地图、土地详查图、土地利用现状图、行政区划图、专题图、乃至地形图等各种图件的矢量化地图数据。二是遥感影像数据,遥感影像数据是一个极其重要的信息源。通过遥感影像可以快速、准确地获得大面积的、综合的各种专题信息,航天遥感影像还可以取得周期性的资料,这些都为土地信息系统提供了丰富的信息。三是统计数据,包括土地的分类、面积、权属、分布及质量、等级状况、利用状况、非法占地等统计资料。四是实测数据,包括gps点位数据、地籍测量数据等。五是数字数据,包括数字图形数据和属性数据。数字数据主要有地籍号、档案卷宗号、地类号、图号、手簿号、宗地界址点点号及坐标控制点坐标,宗地面积,面积中误差、年代、日期等等。属性数据包括图形、图像以外的各种文字、数字信息。其中文字信息主要是与宗地档案,文件档案组成相关的各种检索和查询信息(如:土地权利人姓名或单位各称、土地座落,文件档案的标题、发文机关、公文字号等等),以及土地登记、地籍调查、权属审核、登记发证各办公流程中的各种键盘输入信息。六是各种立法文件和文字档案,主要有地籍档案、文件档案等具有法律效力或需要经常查阅的原始文件材料,它们是土地信息的重要组成部分,在土地的规划管理中起着很大的作用。
数据源质量问题指数据的采集和录入中可能产生的误差,建库所需的各种类型的数据的可靠性和精度。
从土地信息系统建立的过程来看,它的主要因素有:各种测量数据,地图和遥感数据等的误差;调查和统计造成的属性数据误差,以及文档数据的错误等,数字化前的预处理、手扶踀自动化的分辨率和矢量化精度。
1、遥感数据
地理信息系统、遥感和计算机辅助制图是现代地理学的重要技术手段。遥感作为一种获取和更新空间数据的强有力手段,能及时地提供准确、综合和大范围进行动态监测的各种资源与环境的信息,因此遥感数据是土地信息系统的一个重要数据源。
所谓遥感(remote sensing)就是遥远感知的意思,也就是不直接接触目标物和现象,在距离地物几公里到几百里、甚至上千里的飞机、飞船、卫星上,使用光学或电子仪器接受地面物体或发射的电磁波信号,并从图像胶片或数据磁带形式记录下来,传送到地面,经过信息处理,判读分析和野外实地验证,最终服务于有关部门的规划决策 [2]。土地管理部门可以运用遥感技术快速获取现状空间的信息。
尽管遥感技术有很多好处,但因其自身特性,获取的遥感数据可能存在一些误差。如:不同的高度引起的问题,由于传感器的结构及稳定性产生的问题,对信号进行数字化产生的误差。传感器在航线、航向上出现的误差,大气辐射产生的误差,地形和地貌等因素产生的误差等等。在遥感资料的获取时,有些误差是可以控制的,有些则不可控。因此必须对原始数据进行预处理,包括利用地面控制对原始数据进行几何校正,图像增强和分类。对获取的遥感数据进行光谱校正,特征提取,自动识别分类、自动成图等处理[3]。
2、测量数据
各种原始的测量数据是土地信息系统的主要来源之一。包括宗地的权属界线、位置、形状、数量、面积、各级行政界线、地形图测量等。由于人和环境的因素,测量数据不可避免地受到人为误差(对中、读数、平分等误差)、仪器、环境的影响。来源于地面测量的数字数据中含有控制测量和碎部测量误差。其中控制点误差又受控制网的参考基准、网形和观测精度以及观测费用等因素的影响。碎部点误差除了继承了控制点的误差外,还受自身观测方法,观测精度和地界的人为判断,以及地物地貌的取舍等因素的影响。当然原始数据误差受观测仪器、观测者和外界环境三种因素影响。除此之外,还有测量数据的实时性以及数据老化,采集数据的密度不合理,或概括取舍不合理,选取测量规范标准不一致或精度等级不一致造成测量数据的不一致的影响。
地籍要素是构建土地信息系统极为关键的一步,其测量数据的精度高低决定了系统功能能否得到正确和充分发挥。
从地籍测量成果的有效性和土地管理的可能性来考虑,为了保证各权属单元之间的界线清晰,边界无争议,并且双方都能接受而不损害他人和国家的利益,地籍测量要达到一定精度。因此,必须要有相应的数据采集方法作为保证。地籍要素的采集方法目前主要有两种,一种是传统的模拟式外业测图方法,另一种是野外全数字化数据采集方法。传统方法的主要作法是在地籍控制测量的基础上,用解析法测量出权属界址点坐标,以控制点或以界址点为基础施测成地籍图,要形成入库数据信息,则要通过对原图数字化来实现。用传统数据采集方法形成地籍要素数字信息其误差影响因素较多,主要误差来源为:测站点误差m1,量距误差m2,在测图板上描绘方向线误差为m3,刺点误差m4,数字化仪采点误差m5等。按有关专著论述,一般情况下,m1≈±0.12mm,m2≈±0.2,m3≈±0.1mm,m4≈±0.14mm,这四项误差为野外采集误差。数字化m5的影响因素比较复杂,误差产生首先与图形要素有关,要素本身的复杂程度对数字化精度有显著影响,数字化仪本身的精度更应引起重视。正常情况下,用常规数字化仪进行数字化时,精度一般可达到±0.13mm。综合上述得,地籍要素采集精度m采 为:
m采 =±
=±
=±0.02mm
按1:500比例尺来考虑,实地误差将达到±10cm,由此可见,按传统方法施测,则拟入库的地籍要素信息很难达到规定的±5cm的精度标准[4]。
采用野外全数字化方法,界址点野外数据采集一般采用直接测定坐标法,即将全站仪或测距仪置于测站点上,对界址点上的移动棱镜进行水平角和距离测定,电子手薄记录计算。此种方法的主要误差来源为水平角测角误差mβ和测距误差md,测角中误差角保守为±5″,测距误差主要来自移动棱镜偏离界址点位置误差,其偏离值按2cm考虑。测距平均边长取100m,按点位误差精度估算公式m2= 来计算,则m≈±2cm,即便考虑测站误差和其他偶然的联合影响,点位精度也肯定在规定范围内,所以地籍要素信息数据的野外全数字化有利于提高界址点精度,从而保证地籍数据的质量。
3、调查、统计、文档数据问题
土地信息系统的建设过程中,涉及大量的调查统计数据,这些资料尚存在许多不足之处,为土地信息系统的建设带来了一定困难。
建立土地信息系统,必须首先进行土地基本信息的搜集,开展地籍调查工作,核实宗地权属,掌握土地利用状况,获得宗地位置、形状及其面积的准确数据,为建库奠定基础。
现就地籍调查工作加以探讨,众所周知,权属调查的工作之一是填写地籍调查表。由于权属调查技术性强,工作量大,参与人员多且水平不同等原因,填写后的地籍调查表或多或少会出现下面一些问题。在填土地使用者名称时,单位本应填写全称,可出现了类似这样的情况:某林业局有3宗地,而在3份地籍调查表上出现了xx林业局、县林业局、林业局等名称。按这样的名称录入建立信息系统,将导致不能正确地自动的归户。在填写土地使用者性质时,本应该写“全民”或“集体”或“个体”或“个人”,而出现了“国营”或“国有”或“私营”这样的名词。在填写宗地四至时应说明权属界线所经地物名称及归属、位置、与誰接壤。但出现了东(南、西、北)至xx,而未填出接xx。且有的四至填写错误,如两宗地共用一堵墙时,则只能出现两宗都至墙中,或一宗至墙内另一宗至墙外,但填出了两宗都至墙外或墙内等情况。在填写界址标示处的界址线位置时也有类似错误,有的表填写字迹潦草,或使用简化字,让人难以辨认。有的内容还可以猜出,但户主的姓名、调查员、勘丈员的签名等内容实在难辩;有的表中该填的内容而未填,任意涂改。
共用宗的处理,一个地块被几个权属单位共同使用,而其间又难以划清权属界线,这样的地块称为共用宗[5]。不少县(市)是这样处理的:有多少土地使用者就填多少份地籍调查表,表上的内容按各分宗填写。这样做的好处是所填的内容详细,调查表和土地登记申请书、审批表形成一一对应的关系。但其弊端也是显而易见的,其一较大地增大了填表的工作量,其二增大了复杂程度,在填写四至时,如遇一个土地使用者使用几个地块则不得不写清几个地块的四至;为填清界址指标,又得设置内部界址点,增加了宗地草图和地籍图的负荷量,填表时如不小心还会造成表与表之间的相互矛盾。为了和地调表统一,有的在形成宗地界址点成果表时,除了有宗地界址点成果表外,还有分宗的界址点成果表。如果内部界址点是在纸图上图解的,则将该宗地的宗地界址点和内部界址点和计算机展点后,会出现界址线混乱的情况。在土地信息系统建库时,这些内部点是不能当界址点录入进库的。如进库则在面积统计时,这种内部界址点所围成的区域的面积就被多统计了一次。
建立完备的信息系统,必须具备这样的条件:大比例的地形图或地籍图;野外测量的界址点数据;宗地的属性数据(土地登记申请书、地籍调查表、审批表等)。全省在进行大大规模的城镇地籍时,由于受当时的条件限制,自动化程度低,各作业单位作业水平的不同,或多或少出现一些问题。在建库时所发现的问题主要是界址点的坐标成果与地籍上的位置不吻合;相邻宗的同一界址点坐标不同;界址边长、宗地面积计算有误。某些县(市)为了进行土地登记,由于多方面的原因,在进行初始地籍调查时,只作权属调查,不作规范的地籍测量。为了计算面积,用皮尺或钢尺丈量界址边长及相关尺寸,用几何图形法计算出宗地面积,而不测址点坐标和地籍图。这样做不利于信息化的管理。
4、图形数字化
影响数据质量的因素是多方面的,有相当一部分来自于建库过程中的数字化过程。建库过程中的数据质量,包括数字化前的预处理,纸张变形、手扶跟踪数字化精度或扫描数字化的分辨率和矢量化精度。
(1)数字化前的预处理
用于数字化作业的地形图(工作底图)一般采用聚酯薄膜图,其变形一般小于0.2‰。采用纸质图纸时,图纸的尺寸随湿度和温度的变化而变化,温度不变的情况下,温度由0%增至25%,则纸的尺寸可能改变1.6%[6]。因为纸的膨胀率和收缩率不相同,即使温度回到原来的大小,图纸也不能恢复原来的尺寸。因此在数字化时要适当的比例因子,通过仿射变换进行几何纠正,以减小工作底图变形产生的位置误差,达到相应的精度。
对不同种类和比例的工作底图进行数字化时,应注意它的投影方式是否一致,比例是否匹配。对于不同投影方式应在数字化后及时变换为系统要求的投影方式。对于不同比例应将比例尺和精度记录到元数据中,以便估记由此可能产生的误差。
(2)跟踪数字化
手扶跟踪数字是一种自动化精度较低的数字化方式,其数字化精度也因操作员及其工作的疲劳程度而异,操作员的劳动强度较高。随着大幅面扫描仪的成本不断降低,扫描和矢量化技术不断完善,这种数字化方式可能成为自动扫描数字化的一种补充。
手扶数字化是从地形图输入空间数据的最广泛采用的输入方法。把地形图放置于数字化桌上,用手持设备,跟踪每一个地图特征、数字化设备精确量测鼠标的位置,产生数据形式的坐标数据。
影响跟踪数字化数据质量的因素很多;主要有:数字化底图中地理要素的宽度、密度和复杂程度对数字化结果的质量有着显著影响。数字化仪的分辨率和精度对数字化数据质量有着直接的决定性的影响。《地形图数字化规范》规定,数字化仪的分辨率不能小于每厘米394线(约1000dpi),精度不低于0.127mm(0.005英寸)。常见数字化仪在分辨率方面通常能满足要求,而在精度方面却有相当一部分不能达到要求。在选择数字化仪时要特别注意其精度指标,以满足lis工程的需要。数字化操作员的技能与经验不同而引入的人为因素误差是不同的,由于操作员视力、操作习惯,熟练程度和疲劳程度的不同,最佳采样点位值判断,十字丝与目标点重合程度的判断会有一定程度的差异,影响数字化的质量。操作方式(如曲线采点方式和采点数目)也会影响数字化数据的质量。
假定各种误差影响符合误差传播规律,手扶跟踪数字化的综合精度应按下式求得:[7]
m数=±
其中:m数 表示手扶跟踪数字化的综合精度;m定 表示工作底图定向误差,m仪 表示数字化仪精度,m人 表示人为因素误差。
(3)、扫描数字化
扫描数字化用高精度扫描仪将图像等扫描并形成栅格数据文件进行处理,将之转化矢量图形数据。规范规定:图形定位控制点扫描误差不大于0.1mm,相对于工作底图,矢量化后的扫描点误差不大于0.15mm,线划误差不大于0.2mm。影响扫描数字化质量的因素除原图质量外,还包括:扫描精度、定向精度、矢量化精度损失等。
①扫描仪的分辨率和精度
扫描仪的分辨率和精度对扫描数字化质量的影响是至关重要的。因此,要根据具体情况选择适当的扫描仪。目前,大幅面扫描仪大致有,滚筒式(drum),平板式(flatebed),直进式(direct feed)3种。这些扫描仪能够输出一种或多种形式栅格数据文件(二值、灰度和彩色)。
滚筒式扫描仪精度较高价格较贵,能以较高的分辨率扫描ao或更大的图纸。
平板式扫描仪与滚筒式一样精度高、价格贵、分辨率很高,但一般幅面不会超过a1幅面。由于平板式扫描仪幅面小,扫描后多需进行拼接,从而增加了工作难度,引入了更多的误差源。lis工程一般不选用这种扫描仪。
直接式扫描仪精度较低,价格也较便宜。通常能够满足一般lis工程的需要。
目前,需要的大幅面扫描仪品牌有:contex、vider、anatech等。
在选择扫描仪时,应注意其是否采用硬件消蓝。光学分辨率代表了扫描仪的分辨率能力,而经销商往往只是给出插值分辨。同时,应注意扫描仪的歪斜失真,歪斜失真的大小与扫描仪的走纸方式有关。
②栅格数据矢量化的精度损失
在土地信息系统中,栅格数据与矢量数据各具特点与适用性,为了在一个系统中可以兼容这两种数据,以便有利于进一步分析处理,常常需要实现两种结构的转换。
栅格的矢量转换处理的目的,是为了将栅格数据分析的结果,通过矢量绘图装置输出,或者为了数据压缩的需要,将大量的面状栅格数据转换为由少量数据表示的多边形边界,但是主要目的是为了能将自动扫描仪获取的栅格数据加入矢量形式的数据库。
在栅格数据矢量的过程中的细化、跟踪等均可能引入一些误差。复杂图形全自动化矢量化效果极差,会产生众多的交叉线,导致多边形跟踪错误。对此,应采用交互式矢量化方法。因此在选择矢量化软件时不应仅仅关心自动化程度(全自动矢量化软件价格往往很高)。还要特别注意是否具有以下功能:智能去斑,裁剪,扭曲较正,比例控制,水平校正,光栅编辑和交互式矢量化等。
③扫描数字化方法误差
扫描数字化的几何分辨率是扫描数字化方法误差中最重要的误差源,减小这种误差的唯一方法就是提高扫描仪的几何分辨率。但是,随着分辨率的提高,栅格数据量以平方级速度增长。这往往造成计算机存储资源耗尽,数据处理时间平方级延长。以300dpi(约每mm12个点)的分辨率扫描时,独立点间距离的相对精度为1.4/1000左右。全自动矢量化细化过程所产生的点位误差为1~2个像素点,而交互跟踪矢量化最大点位误差可以控制在一个像素点。按300dpi计,每个像素点相当于图上0.01mm。扫描数字化综合精度可按下式计算:
m扫=±
其中:m扫 表示扫描数字化的综合精度;m定 表示底图定向误差;m仪 表示扫描仪精度;m矢 表示矢量化误差。这里,m定取±0.12mm,按300dpi计算m仪取±0.09mm,m矢取±0.1mm。则m扫=±0.180[8]。
四、数据处理质量
土地信息系统的数据库建立后,其中已经包含了数据源和数据库建库所引入的误差。数据库中的多源数据,经过系统的各种分析处理后,在形成新的数据和最后产品的过程中还会产生新的数据质量问题。这些问题包括:几何改正,坐标变换和比例变换,几何数据的编辑、属性数据的编辑、空间分析,数据格式的转换等。
1、空间分析
空间分析是对分析空间数据的技术的通称。从客观上区分,可归纳为:空间的图形数据的拓扑运算;非空间属性数据的运算;空间和非空间属性的联合运算等[9]。空间分析赖以进行的基础是空间数据库,土地信息系统的空间数据分析,是实现土地资源信息系统的实际运用的重点途径。
空间分析中的叠加分析是土地信息系统中十分常用的一种分析方法,是用户经常用以提取数据的手段之一。通过同一地区不同内容的多幅地图的叠加组合,产生新的图形和属性信息。在这个过程中往往产生拓扑匹配、位置和属性方面的数据质量问题。由于叠加时多边形的边界可能不完全重合,从而产生若干无意义多边形。对这些无意义多边形进行处理的结果往往会改变界线的位置,叠加后形成的新的多边形的属性值也可能存在由于属性组合带来的误差。
2、坐标变换
土地信息系统数据来源较多,各种数据输入信息系统应便于系统对数据进行图形显示,叠加查询,统计分析处理。lis要实现这些功能,一个首要和基本的前提就是各种不同来源的数据在系统内必须在一致的地形图坐标系下。但是,在实际的数据采集过程中,大量的数据坐标并不一定属于系统用户所要求的坐标系,原始数据为一种坐标系,系统要求的数据为另一种地图坐标系,有的数据坐标根本没有地理意义,对此情况,必须提供从一种地图坐标系到另一中坐标系的坐标变换。
在具体的操作过程中,有可能产生新的误差。在不同比例尺下对坐标数据的重新设立产生误差,进行投影变换和/或基准面变换时产生的误差。生产实践中为提高数据质量,确保系统的数据精度和可靠性,通常用仿射变换和相似变换等模型来进行数据处理,以减小或消除误差。
坐标变换的实质是建立两个平面点之间的一一对应关系,现有一般gis(lis是gis的专题)软件大都提供了以下两种模型实现坐标变换。
一是仿射变换:仿射变换也称六参数变换,其变换公式为:[10]
x´=ax+by+c
(ⅰ)
y´=dx+ey+f
(ⅱ)
其中,x´、y´为地图输出坐标系中的坐标点对;x、y为输入坐标中的坐标点时;a,b,c,d,e,f为方程参数。参数在坐标系空间上的几何意义为:a和a分别确定点(x,y)在输出坐标中x方面和y方向上的缩放尺度。b和d确定旋转角度,c和f分别确定在x方向和y方向上的水平移尺寸。
二是相似变换:当式(ⅰ)、(ⅱ)中的参数满足条件a=e=scos@,b=-d=ssin@时,则得到四参数的相似变换公式:
x´=ax+by+b (ⅲ)
y´=-bx+ay+d (ⅳ)
式中,x´、y´为输出地图坐标系中的坐标点对;x、y为输入地图坐标中的坐标点对;a、b、c、d为方程参数,相似变换实质上也是坐标系间的平移,旋转和缩放尺度的变换,式中c和d分别为坐标在x轴和y轴上的平移大小, 为缩放比例,@=arctg(b/a)为旋转角度。
为了求出以上公式中的参数,建立两种坐标之间的仿射(或相似)转换关系,至少需要三个(或两个)已知的控制点坐标。而实际上,应选择多于三个(或两个)控制点,方能按照最小二乘法原理进行平差,得出系数值,代入上述方程即建立输入和输出坐标系之间的仿射(或相似)变换数学模型。
可以看出,仿射变换和相似变换都为线性函数变换模型,可实现对原图形的平移、旋转和缩放,相比较而言,相似变换不能进行x轴、y轴不均匀缩放的变换,而仿射变换能保证更高的数据精度。
3、数据变换
(1)cad向gis的转换
目前我国土地管理中存在一个较为普遍的问题是土地信息系统的构建与图形数据采集较少作用一个整体来通盘考虑,地籍测绘大大超前于信息管理系统构建。中小城市这种问题表现得更为突出。为满足土地确权发证,土地定级估价等需要,1995年前测绘的地籍图等图件因受技术条件的限制绝大部分是采用传统白纸测图方法完成的。随着计算机技术的发展和在测绘工作中的普及应用,1995年之后数字地图逐渐取代传统测绘。但一个不容忽视的事实是,绝大多数测绘图软件是在autocad上进行二次开发完成的。有些甚至是采用低版本的cad,有些测绘图软件虽然测的是数字图,但只有非编码的图形文件,不保留信息,或者图形编辑以后,返不成信息。这种数字图说到底仅仅是从传统的白纸图过渡到计算机驱动绘制的白纸图。本质上与传统测绘没有什么区别。有些虽然采用了较高版本的cad基础软件二次开发成数字测图软件并采用了数字编码技术,但由于较少考虑cad与gis的数据共享问题(土地信息系统属于专题gis)。在着手考虑构建土地信息系统时,遇到的突出问题则是如何充分,有效利用已有数字信息资料,并确保数据转换质量。
对于传统模拟图或难以返成信息的所谓数字图只能采用原图数字化,形成数字信息后方可加以利用,但其精度丢失是不可避免的。
对于采用了编码技术,也能返成信息的数字图,其数字信息可以通过数据转换来实现数据共享,但由于 cad与gis图形数据之间其数据格式,数据内容甚至数据概念都有很大差异,数据转换时应注意以下三个方面:[11]①数据格式转换。不同的软件有不同的数据格式,有些可以通过通用数据格式如dxf实现转换,但转换过程中的数据丢失也的确令人烦恼。②数据元素转换。cad与gis两者之间的图形元素不是一一对应关系,cad图形中的图形元素种类要比gis图形文件中的图形元素种类多,gis中只有点、线、面三类基本图形元素,而cad中包括有点、线、面、注记、矩形等多种图形元素,在具体转换中,cad的图形元素哪些转换成gis的点,哪些元素转换面面,什么元素需要转换成gis的属性数据,什么元素则不需要转换到gis中去等。cad与gis图形元素之间的对应关系,都需要认真细致地加以技术处理,使空间数据和属性数据在输入系统后正确地连接起来。③拓扑关系的形成。因为cad的图形元素之间没有拓扑关系,实现cad向gis数据转换的一个重要内容就是要将转换后的图形数据按照一定的技术要求经过编辑,在gis环境下建立几何元素的拓扑关系。
在实际转换中,还会出现许多意想不到的技术问题,会影响数据转换质量,有待进一步解决。
(2)矢量数据结构向栅格数据结构的转换
土地信息系统的建设中,许多数据如行政边界,交通干线,土地利用类型、土壤类型等都是用矢量数字化的方法输入计算机或以矢量的方式存在计算机中,表现为点、线、多边形数据。然而,矢量数据直接用于多种数据的复合分析等处理将比较复杂,特别是不同数据要在位置上一一配准,寻找交点并进行分析。相比之下利用栅格数据模式进行处理则容易得多。加之土地覆盖的叠置复合分析更需要把其从矢量数据的形式转变为栅格数据的形式。
矢量数据的基本坐标是直角坐标(x,y),其坐标原点一般取图的左下角。网格数据的基本坐标是行和列(i,j),其坐标原点一般取图的左上角。两种数据变换时,令直角坐标x和y分别与行与列平行。由于矢量数据的基本要素是点、线、面,因而只要实现点、线、面的转换,各种线划图形的变换问题基本上都可以解决[12]。
矢量数据变成栅格数据的原理与方法并不困难,但由于矢量数据的记录方式各不相同,也会产生一些问题。如多边形之间公共边原来只有一条交界线,转变成网格后成为有一定宽度的界线,产生了一定的近似性。特别是几条线交叉处,一个网格元素中包括了相邻的几种类别,转换时只能用其中的一种类别作为交叉点所在的元素的类别,这种误差应在允许的范围以内。而减小网格尺寸,虽提高了精度,但大大提高了数据的冗余量。
栅格数据结构需要大量的计算机内存来存贮和处理数据,才能达到与矢量数据结构相同的空间分辨率,而矢量结构在某些特定形式的处理中,如象多边形叠置,空间均值处理等尚有大量的技术问题来解决。值得注意的是,无论采用哪种转换方法,转换的结果都会不同程度地引起原始信息的损失。
4、空间数据的编辑
通过矢量数字化或扫描数字化所获取的原始空间数据,都不能避免地存在错误或误差。属性数据在建库时,也难免会存在错误。诸如:空间数据的不完整或重复,空间点、线、面数据的丢失或重复,区域中心点的遗漏,栅格数据矢量化时引起的断线等,空间数据位置的不准确、线段过长或过短,线段的断裂、相邻多边形结点的不重合及空间数据的变形等。因此,必须对图形数据和属性数据进行一定的
土地信息系统数据编辑是消耗时间的交互处理工作,对空间数据不完整或位置的误差,主要是利用lis图形编辑功能,如删除(目标、属性、坐标),修改(平移、拷贝、连接、分裂、合并、装饰)、插入等进行处理。对空间数据比例尺的不准确和变形,可以通过比例尺变换和纠正来处理。
在数据的编辑过程中,由可能产生一些新的问题。如:线段的相关与延伸出现的问题,图形的平移与旋转出现的问题,删除“细部多边形”时产生的误差,数值计算与变化的误差;文件的合并以及形成新文件的问题;属性数据的重新定义和更新的问题。有的问题时可能避免的,有的问题则无法避免。因此,必须进行检核。通过耐心细致的检查,主要误差都能从数据中寻找出来,并有效消除误差。一般采用叠合比较法,目视检查法和逻辑法。
叠合比较法是空间数字化正确与否的最佳检核方法,按与原图相同的比例尺把数字化的内容绘在透明材料上,此后与原图叠合在一起,在透光桌上仔细的观察和比较。一般。对于空间数据的比例尺不准确和空间数据的变形马上就可以观察出来,对于空间数据的位置不完整和不准确则须把遗漏、位置错误的地方明显地标注出来。目视检查指在屏幕上用目视检查的方法,检查一些明显的数字化误差与错误,包括线段过长或过短,多边形的重叠和裂口、线段的断裂等。
5、由计算机引起的问题
在计算机中,数据是由一定字长的编辑数码表示的,由计算机字长可能引起一种误差。这种误差出现在各种数值运算和模型分析中,由这种误差引起的问题很多[13],例如lis空间数据库中整数编码对面积和周长计算的影响,比例尺变换和旋转变换对拓扑关系的影响等。削弱误差影响的主要方法有:改变数据在计算机中的表示方式,采用合适的算法等。
除了数据处理精度外,数据存储精度也与计算机字长有关。16位的计算机在存储低分辨率的栅格图像时不会出现问题,但存储高精度的控制点坐标或点位精度要求高的地理数据时,则不能胜任。
五、数据应用质量
土地信息数据在使用过程中往往出现一些质量问题,这些问题包括数据的完备程度,时间的有效性,拓扑关系的正确等。
1、数据的完备程度
数据的完备程度指地理数据在范围、内容、及结构方面满足所有要求的完整程度。包括数据范围、空间实体类型、空间关系分类、属性特征分类等方面的完整性。
一般来说,空间范围越大,数据的完整性就越差。在土地信息系统的建库过程中,数据不完整最简单的例子是缺少数据。如计算机从gps接收机传输位置数据时,由于软件受干扰或其它因素的缘故,只记录下经度而丢失纬度,以至造成数据不完整。另外由于gps接收机无法收到四颗或更多的卫星信号而无法计算高程数据也会造成数据的不完整。又如某个应用项目需要1:5000的基础底图,但现在的地图数据只覆盖项目区的一部分,底图数据便不完整。
在土地信息系统底建库中,涉及大量的地籍档案。地籍档案来源于土管机关的地籍部门,数量大、形式多、浩繁、零乱,随着时间地推移,以及人为和自然的各种因素地影响,有可能遭到损坏。如档案老化,书写材料低劣、地籍档案变到污染,变色、虫蛀等现象,进而影响到整个系统的质量。
2、数据的现势性
数据的现势指数据反映客观现象目前状况的程度。数据的现势差,反映的客观现象就可能不准确。不同现象的变化频率是不同的。如地形的变化一般来说比人类建设要缓慢,地形可能会由于山崩、雪崩、泥石流、人工挖掘及填海等原因而在局部区域改变。但由于地图制作周期较长,局部的变化往往不能及时地反映在地形图上,对那些变化较快的地区,地形图就失去了现势性。城市地区土地覆盖变化较快,这类地区土地覆盖图的现势性就比发展较慢的农村地区会差些。地形图上记录着所用航空像片获得的年代。若又用其他数据进行过修改(一般是较新的航空像片),也应记录于上。
在土地信息系统建库中,要求地籍信息和地籍图必须具有现势性。地籍信息变更比较频繁,如土地利用类型,权属或宗地的重划,合并等。由于受自然因素和人为作用的影响,土地资源的数量、质量、分布和使用情况都处在经常变化之中。基于这一特点,土地管理部门提供的数据很难保证现势性,这也是影响数据质量的一个重要方面。
3、拓扑关系
在lis中,为了真实地反映地理实体,不仅要包括实体的位置、形状、大小和属性,还包括必须反映实体之间的相互关系,这些关系就是指它们之间的邻接关系,关联关系和包含关系,拓扑关系。拓扑关系的核心是建立点、线、面的关联关系。通常有以下几种空间关系:点-点关系、点-线关系、点-面关系、线-线关系、线-面关系、面-面关系。空间数据的拓扑关系,对数据处理和空间分析具有非常重要的意义[14]。
利用拓扑关系,可以确定一种空间实体相对于另一种空间实体的位置关系。利用拓扑关系,可以确定某县有多少耕地,分析土地利用类型及对土地适宜性做出评价等。
在拓扑关系的建立中,拓扑过程中伴随有数据所表达的空间特征的位置坐标的变化,拓扑关系的不正确等情况,导致空间分析的结果错误,给土地管理决策带来一定的影响。
六、结论
数据是lis最基本和最重要的组成部分,同时也是一个lis项目中投资比重最大的一个部分。数据质量的好坏,会直接影响到lis的系统功能和应用质量问题的三个方面(数据源的质量问题、数据处理质量问题、数据应用质量问题)着手,对lis的数据质量问题进行了一定的归纳总结和初步的探讨。众所周知,lis的数据质量是影响lis的一个瓶颈环节,lis数据量大、数据种类多、数据结构复杂。因此,在lis的建设过程中,如何在数据采集与建库中实施质量控制,保证数据质量对土地信息系统建设来说显得尤为关键。
七、总结与体会
毕业论文的撰写是一次再学习和锻炼的机会,是对所学知识的一个融会贯通的过程。通过毕业论文的撰写,我对所学的知识有了更深层次领悟和掌握,对自己所学的土地管理专业有了一个整体认识。毕业论文不仅是对所学知识的总结,也是运用所学知识探求新知的方法、手段。既是一次再学习的过程,也是一次深入学习的机会。同时,毕业论文写作,为今后的学习工作奠定了一定的基础。通过毕业论文的写作,我真正懂得理论联系实际的重要性。在撰写毕业论文中,我运用所掌握的基本知识、方法和技能,研究探讨了土地信息系统建立过程中数据质量的有关问题。通过毕业论文的撰写,我进一步完善了自己的知识结构,学习了更多的知识。不仅如此,我对土地信息系统数据质量控制措施与方法方面有了更进一步的认识。
通过毕业论文的写作,不仅强化了我的学习素质、研究素质和创业素质,而且培养了我的创新意识,激发了我探求新知的欲望。认真写作毕业论文,不仅能进一步巩固所学的理论知识,而且还能进一步提高自己的各项基本技能,实践能力和解决问题的能力。
八、谢辞
在论文的写作过程中,玉文龙老师给予了很大的支持和帮助,为论文的写作提出了许多宝贵性的意见和建议;在他的指导下,这篇论文得以顺利完成。在资料的搜集过程中,图书馆工作人员为我们提供了很大帮助,本组同学也给予了很多支持,在此表示衷心感谢。
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关键词:GPS;RTK;地质测绘;应用分析
中图分类号:P2文献标识码: A
在地质测绘工作中,所涉及到的东西很多很多,就比例尺较大的地形测图作业、有效高度差较小、坡度较低以及卫星接收信号较为良好的测定区域而言,能够直接应用GPS相关设备及其技术进行数据的采集与测量作业。对于我国而言,在进行控制测量作业时一般均是结合测量区域内的作业面积,建立在标准等级控制点基础之上的首级控制。
一、GPS 技术概述
在我国GPS这个名词已经不是很陌生了,大多数人们都知道它就是全球定位系统的英文缩写,它的首先应用是源自军事。但是随着经济的不断发展GPS 技术也逐渐应用到更多的领域,例如工业企业、民用企业等等,适用范围在不断增加。在GPS 技术中主要包括三个环节,第一全球定位卫星网,第二就是卫星信号的地面接收站,最后就是用户接收装置,这些组成了全球地理定位系统。其中定位卫星较为突出的是美国的全球定位卫星网络,这是发展比较完善的一个卫星网络,在我国北斗卫星导航系统也可与之媲美,但是发展还有待提高。地面定位装置是依靠卫星信号对所在区域的进行多角度共同定位的,因而保证了定位的精度,通常卫星定位采用三点定位的方式。
二、GPS 在地形测绘中的应用原理
在地质测绘中应用GPS是因为全球定位系统的高精度,能够准确的判定地理位置。这样就有利于人们按照当前的地形、位置、坐标等进行实际的测绘,可以使测绘的结果更加的精准无误,运用GPS对想要绘制的地区进行网格定位,这样一来就可以完整的呈现图形的全貌了。在接下来我们会对GPS的优势进行分析,其中有一项就是全天候定位,这样就对一些难以通过人工绘制的地形加以描绘,例如高山、河流、湖泊等,最常用到的就是GPS的远距离动态测绘。GPS 在地形测绘中的应用原理主要是通过对测绘位置的经纬度进行三点定位操作利用三个组成部分及时的进行接收,确定测绘地区的位置所属,再由卫星系统测定出地形状态,地形间的高度差,并将其转化成数据的方式发送至地面接收机,地面接收机就对原始数据进行加工,由卫星数据推算出测绘地区的地形、高度差、海拔等情况,这种地形测绘的方法操作简单,应用方便。
三、GPS 技术在工程测量中的应用
在工程测量中,GPS 有其无可取代的优越性。一些大型工程,例如铁路、水坝的修建,需要全局上的掌握,这时,传统的测量方法面对如此大型的工程,就很是吃力了,但是 GPS 技术就不存在这样的问题,而且 GPS 可以直接提供三维的数据,在勘探设计阶段,极大地方便了工程的进行。
在测设方格网的过程中,GPS 展现出的灵活性、适应性都远在常规方式之上。因为 GPS 的基站之间不需要相互通信,所以相对与常规测量方式,选点时的工作就简单很多。也降低了经济成本,省掉了建立视标的成本。
GPS-RTK技术(实时动态差分法)是在工程测量中应用最广的一项GPS 技术,是一种全新的测量方法,也是当今社会普遍使用的一种方法,在传统上静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度,而 RTK 是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,它采用了载波相位动态实时差分方法,RTK 技术可以说是 GPS 发展历程中的一大突破,应用 RTK 技术,可以在野外进行外业测量时,在不到一秒钟内,实时得到精度在厘米级的定位数据,这在地形勘测、工程放样上都有重大意义。
在城市建设和大型工程建设的过程中,控制网的面积大,要求的精度高,而且测量数据随着工程的进度在不断变化,需要高频率的测量。这时候,传统的测量方式显得落后。传统测量的定位点通常是位于地面的,随着工程的建设,这些点中大部分会被不断破坏,测量的进度也就被破坏了。而且,城市建设中,导线测量的方式,还要求点与点之间通视,浪费时间也浪费精力,同时还存在着测量精度不均匀的问题。RTK 技术则不然,应用这一技术,可以实时知道测量数据和测量精度,在精度达到之后,就可以停止测量了,不需要在计算出数据,然后发现达不到要求之后返工,还可实时地判定解算结果是否成功,以减少冗余观测, 缩短观测时间,大大减少了人力的强度,节省了开销。
在施工放样的过程中,传统的测量方式,例如经纬仪交会放样,全站仪的边角放样等,通常需要先人为的设计好点位,在实地标识出来,至少需要 2 人-3人共同操作,来回的去移动目标,但是,采用 RTK 技术,只需要一人操作,把放样点的坐标输入终端,按照提示走到放样点即可,而且这种放样形式,不需要点间通信,直接通过坐标放样,大大提升了放样均度。
在广西某一输油管道建设项目中,RTK 技术就发挥了很重要的作用。该地区地形复杂,如果应用传统的无线电方法,就会遇上信号不好等问题。而应用高精度 GIS 采集测量技术,可以通过 GPS,达到高精度采集信息,实时监控工程进度,在工程设计,放样以及施工过程中的控制上发挥作用,为设计施工人员提供精确以及变化的数据,使该广西该输油管道项目的实施效率大大提高。
又例如:在进行某隧道工程西洞口1:500地形图补测作业中,其测区海拔较高,达到了3500m,且测量区域地形十分复杂,植被茂密,不具备较好的通视条件,在工程测量中,应用常规测量方法,在短时间内无法完成测图作业,为降低测量强度,提高测量效率,决定在测图作业中应用GPS RTK技术。测图作业共安排4人,其中基准站1人,其余3人负责流动站设置及操作,经过3天时间,完成了测区2.5平方公里范围内的1:500地形图进行测量。在测量过程中,应用RTK技术,对部分路线控制桩进行了检测工作,并记录了其测量精度,具体如下表1:
表1:部分路线控制桩测量精度表
在表1中,较差指的是RTK实测平面与定测控制桩平面,RTK高程成果与定测高程成果之间的较差。数据表明,应用GPS RTK技术在该工程测量中精度较好,满足了1:500地形图测图作业的需要。
四、GPS 技术在地籍测量中的具体运用
(1)在地籍测量中应用 RTK 技术能够准测定出每一宗土地的权属界线及地籍图,测量精度能够达到厘米级的要求。 将RTK 获得的数据信息经过相应的软件处理后直接输入到 GPS系统,便可以及时准确地获得地籍图。 若是实际应用过程中,存在影响 GPS 卫星信号接收的遮蔽地带,则应当配以经纬仪、全站仪等测量工具,并采取解析法或是图解法进行细部测量,这样能够确保数据的精确性。
(2)在建设用地定界测量中,RTK 能够实时测定出界桩的准确位置,进而确定出土地使用界限范围,通过软件计算可得出实际用地面积。 通过 RTK 技术进行勘测定界的放样工作实际上就是坐标的直接放样,面积计算主要采用的是 PS 软件中自带的计算功能。 这样一来有效地克服了常规解析法放样的复杂性,使建设用地定界的工作程序获得了进一步简化。
(3)在土地利用的动态检测中 ,也可以应用 RTK 技术来完成。 传统的检测方式主要采用的是简易补测或是平板仪补测法,这些方法不但速度慢而且效率也相对较低。 而 RTK 技术最大的优势就在于能够进行实时动态测量, 这样一来不仅提高了检测的速度和精确度,同时还省时省力,有效地确保了土地利用情况调查的真实性和可靠性。
五、GPS 技术与传统测量方式的结合
当然,GPS 技术也不是全能的,在工程测量中,GPS 技术也有其缺点。在工程建设过程中,有些地带往往是 GPS 卫星信号遮蔽带,这时候 GPS 技术就发挥不了作用了。这些地区,就需要用解析法或图解法,通过全站仪、测距仪、经纬仪等进行细部测量,与GPS 技术做一个互补。
GPS 技术定位的关键和基础便是接受器与信号卫星之间的距离计算结果,这一计算过程是基于电磁波的直线传播,用距离=速度×时间得到的,如果电磁波传播的路程中存在不均匀的介质,那么计算出来的数据就只是 GPS 技术调整过的平均数据,并不精确。还有一些遮蔽物,也会导致电磁波的非直线传播,影响测量精度,那么,这时候就需要传统测量方式来弥补。
结语
综上所述,GPS-RTK可适用于各种测绘行业,是一种行之有效的测量技术,它的出现给测绘工作带来了无限的光明,相信随着数据传输能力的增强、数据的稳健性、抗干扰性水平和软件水平的提高,RTK技术将在地质测量和其他领域得到更广阔的应用。
参考文献
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[2] 马严辉.GPRS 网络 RTK 在广西管道项目中的应用 [J].硅谷,2012(13).
关键词:工程测量;测量技术;发展现状;展望
中图分类号:TU198文献标识码:A
1前言
工程测量一般指的是,工程建设的勘测设计、施工及管理过程当中采用的多种测量理论、测量形式及有关技术的统称。之前的工程测量技术所运用的范围包含:建筑工程、水利水电工程、交通及矿产资源的开采等。通常工程测量包括两方面的内容:测图和放样。
当代工程测量现已在很大的程度上冲破了之前原有的传统工程建设服务认识,它包括了对工程静动态及物理量的准确测量,以及针对所测量的结果进行详细分析的性能,与此同时,针对物体以后的发展状态也进行了相关预测。伴随着传统测绘技术开始慢慢向数字化测绘技术的转换,我国工程测量的发展可以总体概括为 ‘四化’‘十六字’。其中‘四化’指的是工程测量内外业一体化、获得数据及处理的自动化、测量控制和系统行为智能化、测量结果数字化; “十六字”指的是工程测量工作的连续、动态、遥测、实时、精确、可靠、快速、简便性能。
2我国工程测量技术发展状况
2.1 在工程测量当中先进地面测量仪器的运用
二十世纪八十年代开始,逐渐显现出很多较为先进的地面测量仪器,他们为工程测量作业的进行提供了较为坚实的技术支持。比如:光电测距仪、精密测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、数字水准仪、激光准直仪、激光扫平仪等,上述先进的地面测量仪器为今后工程测量逐渐向测量自动化、数字化提供了可靠的技术力量支持。
2.2 工程测量中GPS定位技术的运用
由美国开始研制的GPS,经历了长达二十年的时间,损耗资金量达到200亿美元,于1994年正式建设成果。其对海陆空开展全面的三维导航及定位功能的新一代卫星导航及定位系统。随着GPS定位技术的逐渐优化,各种软硬件都得到了不同程度的完善,长期采用测距、测角、测水准为主体地面定位技术,当下逐渐被一次性运用的高三维坐标速度、精准度高、低费用、便捷操作的GPS技术相代替。
当下,在我们国家的各个领域当中都逐渐运用到GPS定位技术。国家的大地网、城市控制网、工程控制网的建立与改造已普遍的的采用GPS技术。在此过程当中,GPS技术已经在一些石油勘探、高速公路、通信线路及地下铁路等工程得到了有效的运用。随着DGPS差分定位技术与RTK实时差分定位系统的逐渐进步与美国AS技术的解除,单点定位精准度开始有了一定程度的提升,GPS技术对导航、运载工具等开展有效监控,同时对于地质勘查测量、石油物探的定位及放样等有着非常广大的发展空间。
2.3 工程测量中数字化测绘技术的运用
在测绘工程中数字化测绘技术已经获得了大范围的运用,这在一定程度上推动了大比例测图技术逐渐向着数字信息化的方向发展。在当下城市工程测量工作中,大比例尺地形图及工程图测绘是最为关键性的内容。
一般成图方式是较为浪费脑力及体力的劳动,在此过程当中,会有大量的室内数据需要对其进行处理及开展有关的绘图工作,图纸制作时间比较久、产品性能单一化、不能够满足于目前快速进行的城市化建设步伐及现代化的工程建设工作等方面的需求。
随着电子经纬仪、全站仪的有效采用及GEOMAP系统的不断涌现,把野外数据采集设备及微机数控绘图仪等紧密结合,逐渐形成野外或室内数据采集-数据处理-图形编辑-绘图的自动测图系统。在该系统当中一般是针对城市的大比例尺基本图、工程地形图、带状地形图、地籍图等图件的自动绘制。这一系统能够非常直观的供应图纸信息,也能够供应相关的软盘,以此为设计自动化、创建专业的数据库信息及基础地理信息埋下坚实的根基。
进入二十世纪八十年代之后,我国数字化测绘技术的研发及运用开始逐渐增快,所取得的效果也是非常明显的。因有关技术标准及原则不相同,外国探究成果的数字化测绘体系不能够满足我国当下的我国国情,所以没能获得大范围的推广,只有对其进行了相关的研究。
1987年,北京测绘设计研究院在我国第一个完成了 “大比例尺数字化测图系统”(即 DGJ)的软件研发工作,与此同时经过了有关技术鉴定。1990年其被建设部门认定为第一批技术推广及运用项目,在我国的80多所城市及工程测量工作中得以全方面的采用。在此时期内,有十几所专科类院校、仪器企业及工程测量部门开始逐渐对其进行研发,研制出很多相似的测图系统软件。
2.4 工程测绘中摄影测量技术的运用
当下摄影测量技术目前已经得到了大区域的采用,由于其显著的特点:高质量、精准度高。这些明显的优势促使其得到了大量的研发及生产。在摄影测量技术当中很好的运用了先进的计算机技术,这在很大程度上推动了摄影测量工作逐渐向着完整化、实时的三维空间信息方向转变。此过程当中能够做到完全的不与其他物体相接触,同时可以很好的减少外业的工作量,有着非常广阔的发展前景及运用空间。伴随着全数字摄影测量工作站的形成,它为摄影测量技术的科学采用提供了很大的技术支持,目前,该项技术已经在很多的大型城市及勘测工程当中得到了大范围的运用。
在开展城市大面积大比例尺地形图、地籍测绘及大型工程测量中,航空摄影测量是其关键性的一种方式,其能够供应数字、摄影及线化等多种形成的地图成果。目前,我国已有100多所城市及工程测量企业采用了航测技术来对大比例尺地形图进行相关测量,比例尺最大可达到1/500。所选用的测量设备除在采用高精准度的模拟测图仪器及成图方法以后,同时采用了立体坐标测图仪与微机连接进行相关数据的采集,通过利用计算机进行数据的处理,而后输入进行自动绘图。比如:
河南省国土资源厅相关负责人介绍,到目前为止,河南省一共完成了对2115个乡镇、47585个行政村、345116个村民小组约150万宗土地的地籍调查工作,其土地面积高达15.15万平方公里。全省已经有55个县区相继完成了集体土地所有权信息系统建设工作,剩下的县市也在逐步开展中。
农村集体土地所有权地籍调查工作的大体完成,为接下来的登记发证工作打下了坚实的基础。相关工作人员介绍,经过确权登记,对河南省的土地运用情况进行详细的了解,确定农民的土地产权,这样有助于激起农民集体土地产权推动集体土地按照相关法律规章来进行,为土地征收补偿、集体土地流转等工作的开展提供了必不可少的产权基础,推动城乡统筹协调工作的开展。
3我国工程测量技术今后的发展趋势
展望21世纪,工程测量能够在以下几方面得到全面的进步与发展:
测量机器人将变成传感器集成系统在人工智能方面得以很大程度的发展与进步,它的运用空间会得到大程度的拓展,影响、图形及数据处理性能将会得到很大程度的提升。
针对变形观测数据信息的处理及大型工程测量工作中,将逐渐形成以知识信息系统为基础,与地籍测量、地球物理、工程与水文地质及土木建筑等学科紧密结合的测量,这样将会很好的处理工程建设工作当中及运作过程中的所遇到的安全监测、灾害防治等问题。
通常一些较为复杂的大型建筑、设备的三维测量、质量控制及现代化的工业生产对于自动化流程、生产掌控、产品质量检测及掌控数据与定位准求逐渐提升,这必然会推动三维测量技术得到很大的发展。工程测量也逐渐从土木工程测量、三维测量中向人体科学测量方向转变。
多传感器混合测量体系必然会得到很大范围的采用,比如: GPS接收机、电子全站仪、测量机器人集成,都将得到大范围采用,乃至在整个国家当中将得到有效运用。
GPS、GIS技术相结合的测量工程,对勘测、规划及工程施工经管一体化起到了非常大的推动作用。
在人类的活动过程中,工程测量时刻存在,其与工程建设紧密联系在一起,为此,工程测量有着非常广大的发展及运用空间。
参考文献:
【关键词】超站仪技术,复杂地形,测量
中图分类号:P2 文献标识码: A
一、前言
随着测绘水平的不断提高,对超站仪技术在复杂地形测量中应用的要求也日益渐高。因此,积极采用科学的方法,不断完善超站仪技术就成为当前一项十分紧迫的问题。
二、超站仪的介绍
全站仪在大地测量及工程测量中发挥着重要作用,但也有一定的局限性。比如,必须在有控制点的情况下才能进行施工放样及测图等,另外作业影响范围很有限。GPS的优点是大家共知的,但由于其必须保持对卫星通视条件下才能作业,因此在楼厦林立的城区和植被茂密的山区,其作业将受到干扰或者不能作业。
电子全站仪在大地测量及工程测量中发挥着重要作用,但也有一定的局限性。比如,必须在有控制点的情况下才能进行施工放样及测图等,另外作业影响范围很有限。GPS的优点是大家共知的,但由于其必须保持对卫星通视条件下才能作业,因此在楼厦林立的城区,其作业将受到干扰或者不能作业。
全站仪是一种集测角、测距、计算记录于一体的新型测量仪器。它最大的缺点是仪器和测站要通视及能见度。测量时需要控制点。
超站仪技术的缺点是收卫星信号限制,基站和移动站数据链通信干扰和距离限制。测量时经常使用连续运行参考站(CORS)时可以不需要控制点。即使使用单基站模式时,控制点和测区保持一定的距离。
超站仪就是集成了全站仪和超站仪所有功能的仪器,超站仪又可以分别单独使用。但超站仪又不是两者简单的叠加在一起。它打破了制约超站仪联合作业的瓶颈。将测量应用推向了一个“联合作业”的全新境界。它最大的特点就是数据共享,由超站仪统一操作数据管理。
三、超站仪技术的优点
随着测绘科学技术的发展,传统的测图方法正逐步被不断涌现的新仪器、新设备、新技术、新方法所取代。超站仪联合进行数字化测绘地形图就是一种行之有效的新方法。随着GPS系统的不断改进,超站仪已经达到了比较满意的精度要求,可以满足常规测量的要求,尤其对于开阔的地段,直接采用超站仪进行全数字野外数据采集。对于树木较多或房屋密集的地段,采用超站仪测定图根点,通过全站仪采集碎部点。超站仪测绘地形图,可以优劣互补。如果仅用全站仪进行数字化测图,就必须建立图根控制网,这样须投入大量的时间、人力、财力;如仅用超站仪测图,可以省去建立图根控制这个中间环节,节省大量的时间、人力和财力,同时可以全天侯地观测,但由于卫星的截止高度角必须大于13°-15°,它在遇到高大建筑物或在树下时,就很难接收到卫星和无线电信号,也就无法进行测量。如果用超站仪进行数字测图,上述弊端就可以克服。即在进行地形测量时,空旷地区的地形、地物用超站仪测图;树木或房屋密集地区的建筑物、构筑物用超站仪实时给出图根点的三维坐标,然后用全站仪测图。这样可以大大加快测量速度,提高工作效率。
四、超站仪的优势
使用超站仪可以充分发挥以上所述的各项功能,可真正实现测量工作的自动化、智能化、高效益和现代化,不愧于世界上最先进的地面测量仪器,而且还有以下的有利因素或优势:
1、可节省80%的测量时间
若采用传统的测量方法,通常先用GPS做控制测量,然后用全站仪放样或测图。在测量过程中,完整的超站仪流动站和全站仪每次测量只能用其中一种,另一种闲置,实际延误了测量时间。若采用超站仪测量,实质上是两种仪器同时应用,可节省80%的作业时间,大大地提高了工作效益。
2、它改变了测量的外业工作
控制测量历来是各项测绘工作的依据和基础。在某种意义上,“测量控制网”好比测绘领域里的“必然王国”,它束缚着所有的测绘工作,即使近几年发展起来的GPS-RTK技术也不例外。过去,传统测量的惯例是“先定向、后测量” 而超站仪有“无控制点”作业原理作保障,就可以先测量再定向或者边测量边定向。
3、价格便宜
早期的测量者要实现超站仪的各项功能,需要购买一套完整的超站仪流动站和全站仪。若购买徕卡公司的仪器所需费用大概为6-7万美元,但现在若买一台同厂家同等精度的超站仪仅仅需要一半的价钱,而且工作效力大大提高。
五、超站仪技术在复杂地形测量中的应用
由于超站仪集成了全站仪及GPS的功能,可实现无控制点情况下的外业测量,这种作业模式可以大大改善传统的作业方法,应用领域非常广泛,比如对于偏远山区、农村地区的矿山测量、线路测量、工程放样、地形测图等劳动强度较大的测量工作,还有建筑场所、快速发展中的城市地区,能够大大提高工作效率,节省人力物力资源。
1、超站仪在控制测量中的应用
在某地区5平方公里1:500地形测量中,由于地区位于城市郊区,地形起伏大,房屋密集,树木较多,通视困难,采用超站仪的技术优势进行测量较为方便。此次测量以物建筑为主,基准站设置在地区的中部、地势较高的五层楼楼顶,符合基准站的架设条件,与已知点的距离在2.0~3.0km之间。联测四个D级GPS点和三个三、四等水准点,采用两台双频GPS接收机实时动态测量模式,流动站用支撑杆竖直。布点时为了方便测图使用和便于超站仪测量等因素,尽量避开高压线、高大建筑物及高密树林等因素对超站仪测量的影响。实在无法回避的地方,采用增加观测时间、增加观测次数的方法以提高观测精度。由于GPS并不需要点间通视,不必为通视的原因而搬好几次站,大大减少了测量时间。流动站仅需一次完成,所以减少了人力、财力。
超站仪控制测量时,首先用已知控制点建立投影的局部归化参数,仪器将直接记录坐标和高程,查看解算后每个控制点的水平残差和垂直残差。本次测量解算出两坐标系之间的转换参数,水平残差最大为±2.5cm,垂直残差最大为±0.6cm。为了提高待测点的观测精度,将天线设置在对点器上,观测时间大于20秒,采用不同的时间段进行两次观测取平均值;机内精度指标预设为点位中误差±1.5cm,高程中误差±2.0cm;观测中,取平面和高程中误差均小于±1.0cm时进行记录。
超站仪点两次观测值坐标较差最大值为±2.8cm,最小值为0.3cm。考虑到两次观测采用了同一基准站,观测条件基本相同,可以将其视为同精度双观测值的情况,进而求得观测值中误差和平均值中误差。观测值中误差为±0.9cm,平均值中误差为±0.6cm。这说明超站仪技术能满足《城市测量规范》中最弱点的点位中误差(相对于起算点)不大于±5cm的要求。
同时,我们采用常规手段对超站仪控制点进行了四等水准测量。平差后,每公里高差中误差为±4.2mm,最弱点高程中误差为±6.5mm。在进行超站仪平面控制测量的同时,我们也利用超站仪技术进行了高程测量。两次超站仪高程测量的成果高程较差最大为-4.7cm,最小为0cm.观测值中误差为±1.4cm,平均值中误差为±1.0cm。
2、超站仪在数字测图中的应用
利用超站仪快速定位和实时得到坐标结果的特点,可以进行地形的碎部测量来代替常规的数字测图。以1台GPS基准站,另一台或几台移动的GPS接收机分别开始进行碎部点测量。地形点的测量可以在数据采集的功能下进行,也可以根据现场地形的实际情况进行测量设定,在测量管道中心线或道路边线时可以设定按距离进行采集,距离可以人为设定;在匀速运动测量的过程中,可以设定按时间采集,时间间隔也可人为设定。采集完将数据格式转换为“点号,东坐标,北坐标,高程”形式,保存到硬盘,使用软件经过成图处理,生成数字化地形图。
地形点的采集可以单人作业,在建筑区内较为开阔的区域进行数据采集,发现超站仪的采点速度相当快,由于初始化速度快(小于30s),并且在线运动过程中不失锁,每个碎部点采集时间不超过2s(含点位代码输人),因此,采点速度几乎等于走路的速度,可以充分发挥超站仪快速高精度定位的优势。
也可以在作业中采用超站仪测量模式的优势,准确快速地建立图根控制点,在图根控制点上由全站仪配合电子手簿进行碎部点的数据采集。该法不像常规图根导线测量那么烦琐,受地形的限制,也不用仪器设站,从而减少了因多次设站带来的测量累计误差,提高了全站仪碎部点采点的点位绝对精度,使地形测量方便快捷,大大提高了地形测量的工作效率。在地形图、地籍图等的测量应用中,均取得了很好的效果。
五、结束语
从实际工作出发对当前超站仪技术在复杂地形测量中的应用等相关知识,进行了粗略的分析和研究。综上分析,超站仪技术应用工作的主要任务是运用科学的方法,促进复杂地形测量工作的顺利开展。
参考文献
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