基于 PDA的 1∶10 000比例尺地形圖野外調繪

王迪偉

(貴州省第二測繪院,貴州貴陽 550004)

基于 PDA的 1∶10 000比例尺地形圖野外調繪

王迪偉

(貴州省第二測繪院,貴州貴陽 550004)

隨著移動信息設備的發展,GIS逐步進入后 PC發展階段,嵌入式 GIS應用不斷增加,因此開發基于移動信息設備的地理信息軟件,可以更加方便地進行地理信息數據的采集、更新及導航應用。

PDA;GIS;1∶10 000基礎測繪;外業調繪

一、前 言

近年來,隨著嵌入式技術和 GIS技術的發展,嵌入式操作系統的軟硬件趨于成熟,把 GIS與嵌入式技術融合在一起,形成一個嵌入式的地理信息空間系統平臺,是當前 GIS研究領域的熱點之一,也是一個重要趨勢。這個平臺還為地理信息技術融入其他如 GPS、無線通訊等信息技術提供了良好的技術基礎。同時,隨著移動信息設備如個人數字助理(personal digital assistant,PDA)、智能手機等[1]的發展,GIS逐步進入后 PC發展階段,嵌入式 GIS應用不斷增加。因此開發基于移動信息設備的地理信息軟件,可以更加方便地進行地理信息數據的采集、更新及導航應用。

本文通過分析嵌入式地理信息系統的技術及應用,研究如何進行嵌入式地理信息系統組件的開發以及如何使用嵌入式系統的地理信息數據。最后采用微軟的 COM技術,以VB Script為開發語言,使用應用廣泛的W indowsCE為嵌入式操作系統[2],設計和開發的基于嵌入式設備的地理信息系統程序通過了應用檢驗,為小比例尺測量應用提供了一個新思路、新手段。

二、設計思路

在外業作業工作中,目前使用較多的主要是直接外業調繪法。在這種方法的實施中使用較多的依然是傳統的方式,即調繪員以紙制地圖作為工作底圖,做到跑到、看到、問清、繪準,把新增數據標繪在工作底圖上。這個過程要求判圖準確,識圖合理,標繪恰當,滿足精度要求,對外業工作人員要求較高。調繪工作完成后,內業將圖紙掃描作影像糾正,疊加到DLG數據下將新增地物矢量化,經過精編修整,完成整幅圖的作業。這個過程的精度不僅受外業調繪人員控制標繪精度的影響,而且掃描與糾正過程中都可能產生一定的精度損失。

為了改變這種傳統的外業調繪和內業處理方法,本文提出了基于 PDA的移動 GIS[1]為野外調繪作業服務的思想,即利用 PDA直接得到調繪數字成果,提高小比例尺 (1∶10 000比例尺及以上)的調繪精度和外業調繪的工作效率,縮短內業處理時間。

三、野外數據采集

GS M CAD是美國地質調查局開發的供內部使用的一種專門為野外地質填圖及室內編圖設計的微軟視窗程序,該軟件還可以配合 GPS接收器進行野外數據采集。美國地質調查局 1998年開始轉向正在興起的 PDA市場、GPS接收機和個人數字助理(PDA)在地質填圖和地質構造數據采集上的應用研究。

ESR I公司的 ArcPad是 ESR I的 GIS軟件家族的新成員[1],為用戶提供了一種建立地理數據庫的新途徑——直接在野外進行建庫,美國地質調查局現正著手進行該軟件在地質調查應用方面的研究。

在國內,大多數的數據采集還只是把記錄在筆記本上的野外描述轉換成數字系統,不僅作業時間長,易產生錯誤,而且效率低,精度也不高。目前只有超圖公司提出了自己的野外數據采集的解決方案 eSupe rMap。

四、使用方法

1.基于 PDA的 1∶10 000地形圖調繪與更新程序

基于 PDA開發平臺進行國家基礎測繪項目時,根據不同應用需求,將DOM數據、初級線劃圖數據或待更新的DLG數據導入 PDA,利用 PDA作為外業作業工具,參照傳統 1∶10 000地形圖成圖工藝流程,針對不同作業條件進行調繪與更新,充分利用PDA調繪與更新工具的技術特點,實現基于 PDA的成圖工藝流程。

2.數據采集的精度

作業采用單點 GPS定位的手持式 PDA,為了提高數據采集與定位精度,需要獲取測區整體控制的轉換七參數[3]。由于作業時 GPS采集獲取的是WGS-84數據,需利用坐標系轉換的常用的布爾莎七參數模型[3],進行WGS-84到西安 1980坐標系的轉換[4],在保證精度的同時,確保 GPS數據的正確性,大大提高了數據總體精度。在最初的測試過程中,精度基本上能夠控制在1～2m,達到了1∶10 000地形圖調繪精度。

五、測 試

1.測試數據

測試數據基本情況:底圖DOM為2000年航飛拍攝數據,工作站采集的DLG數據也是根據該航飛數據而來,考慮到距今已經有近 10年的時間,所以會有大量的補調數據參與測試。測試區定為縣城,那里有大量新增地物,如鐵路、高速路,測試效果明顯。

數據格式:①柵格數據,由正射影像數據轉換成 PDA平臺可識別的壓縮數據[4];②矢量數據,由航空攝影工作站采集,根據設計的編圖圖例轉換成PDA平臺可識別的專用數據格式[4]。

2.調繪過程

1)創建工程,如圖 1所示,按 1∶10 000新圖號為工程名稱,選擇坐標系,添加底圖數據(包括柵格和矢量數據),工程建立后,自動生成兩個矢量數據,分別為點文件和線文件,以圖號 pl和 pt命名。

圖1 創建工程對話框

2)點擊創建后顯示的界面如圖 2所示。

圖2 創建后初始界面

3)用 PDA放大顯示數據信息,如圖 3所示,利用 GPS定位,可以精確地定位當前作業員所處的位置[1],節約了讀圖、判讀的時間,只需將實地空缺的房屋等地物補充進底圖即可,同時添加 GB碼屬性信息進行歸類,如圖 4所示。

圖3 用 PDA可放大顯示數據信息

圖4 為地物添加GB碼

4)具體新增地物范例:

a.新增火車站,利用地形圖調繪程序,采用GPS采集數據沿外圍采出范圍,用 GPS定位相對關系采集出房屋角點,繪制出新建設的火車站,如圖 5所示。

圖5 新增火車站

b.新增移民新村,利用地形圖調繪程序,采用GPS采集數據沿外圍采出范圍,在內部用 GPS定位相對關系采集出房屋角點,如圖 6所示。

圖6 新增居民點

c.單線路改成雙線 G75高速路,該線路采集于乘坐大巴回貴陽途中,打開基于 ArcPad的 PDA的1∶10 000地形圖調繪與更新程序,自動采集獲得數據,其精度未受影響,如圖 7所示。

圖7 新增高速公路

3.結 果

圖 8中顯示的數據即為本次測試后采集的補調數據經過轉換后到AutoCAD中的數據,每個實體都帶有圖層信息,內業編圖人員可以不采用傳統的掃描圖紙、再矢量化新增數據的流程,直接加入新增數據,大大降低內業編圖的時間,提高了編圖的效率。

圖8 轉換后的測試數據

六、結 論

相對于傳統調繪作業工藝,PDA平臺的優點非常明顯。就外業來說:①提高了標繪的精度;②減少了讀圖、識圖的預判時間;③降低了漏補的幾率。對于內業:①提高了新增地物實體的定位精度;②節省了內業編輯的時間,減少了整個工藝流程的周期。

目前使用過程中所顯示出來的不足有:

1)對于野外相對精度高,但是對于城市或者是建筑較多的鄉鎮村落,因為信號遮擋的原因精度有一定的降低。

2)電池的電量 (以一電一充為標準)還不能滿足全天作業的需要,PDA硬件對調繪人員還有一定的限制性,例如:屏幕較小、觸摸屏點擊靈敏度的問題等。

經過實際使用結果分析,使用ArcPad開發的基于帶 GPS定位的 PDA數據可以滿足 1∶10 000比例尺地形圖外業調繪精度要求,并可以進一步延伸到其他野外小比例尺的數據采集項目中去,大幅度地提高外業作業的精度和效率。

[1] 張時煌,方裕.微型嵌入式 GIS軟件平臺的重要意義及發展動態 [J].中國圖象圖形學報:A輯,2001, 6(9):900-906.

[2] 范承嘯.基于移動的嵌入式 GIS設計與實現[D].鄭州:信息工程大學,2005.

[3] 許捍衛.移動式 GIS發展的關鍵技術及應用前景[J].測繪工程,2003,12(1):34-36.

[4] 俞曉瑩.基于 PDA的 GPS/GIS集成關鍵技術的研究[D].長沙:中南林學院,2003.

[5] 史劍王君.基于 PDA的空間信息應用技術研究[D].長沙:國防科學技術大學,2003.

Field Annotation of 1∶10 000 Scale Topographic Map Based on PDA

WANGDiwei

0494-0911(2010)07-0059-03

P231.1

B

2010-05-19

王迪偉(1962—),男,貴州銅仁人,高級工程師,主要從事航空攝影測量與遙感信息、工程測量方面的管理工作。