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(fā)展,GIS逐步進入后 PC發(fā)展階段,嵌入式 GIS應用不斷增加,因此開發(fā)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(shù)據(jù)的采集、更新及導航應用。

PDA;GIS;1∶10 000基礎測繪;外業(yè)調繪

一、前 言

近年來,隨著嵌入式技術和 GIS技術的發(fā)展,嵌入式操作系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)字助理(personal digital assistant,PDA)、智能手機等[1]的發(fā)展,GIS逐步進入后 PC發(fā)展階段,嵌入式 GIS應用不斷增加。因此開發(fā)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(shù)據(jù)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(tǒng)的技術及應用,研究如何進行嵌入式地理信息系統(tǒng)組件的開發(fā)以及如何使用嵌入式系統(tǒng)的地理信息數(shù)據(jù)。最后采用微軟的 COM技術,以VB Script為開發(fā)語言,使用應用廣泛的W indowsCE為嵌入式操作系統(tǒng)[2],設計和開發(fā)的基于嵌入式設備的地理信息系統(tǒng)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(yè)作業(yè)工作中,目前使用較多的主要是直接外業(yè)調繪法。在這種方法的實施中使用較多的依然是傳統(tǒng)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(shù)據(jù)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(yè)工作人員要求較高。調繪工作完成后,內業(yè)將圖紙掃描作影像糾正,疊加到DLG數(shù)據(jù)下將新增地物矢量化,經(jīng)過精編修整,完成整幅圖的作業(yè)。這個過程的精度不僅受外業(yè)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(chǎn)生一定的精度損失。

為了改變這種傳統(tǒng)的外業(yè)調繪和內業(yè)處理方法,本文提出了基于 PDA的移動 GIS[1]為野外調繪作業(yè)服務的思想,即利用 PDA直接得到調繪數(shù)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(yè)調繪的工作效率,縮短內業(yè)處理時間。

三、野外數(shù)據(jù)采集

GS M CAD是美國地質調查局開發(fā)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(shù)據(jù)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(shù)字助理(PDA)在地質填圖和地質構造數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫的新途徑——直接在野外進行建庫,美國地質調查局現(xiàn)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(shù)的數(shù)據(jù)采集還只是把記錄在筆記本上的野外描述轉換成數(shù)字系統(tǒng),不僅作業(yè)時間長,易產(chǎn)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(shù)據(jù)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(fā)平臺進行國家基礎測繪項目時,根據(jù)不同應用需求,將DOM數(shù)據(jù)、初級線劃圖數(shù)據(jù)或待更新的DLG數(shù)據(jù)導入 PDA,利用 PDA作為外業(yè)作業(yè)工具,參照傳統(tǒng) 1∶10 000地形圖成圖工藝流程,針對不同作業(yè)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(xiàn)基于 PDA的成圖工藝流程。

2.數(shù)據(jù)采集的精度

作業(yè)采用單點 GPS定位的手持式 PDA,為了提高數(shù)據(jù)采集與定位精度,需要獲取測區(qū)整體控制的轉換七參數(shù)[3]。由于作業(yè)時 GPS采集獲取的是WGS-84數(shù)據(jù),需利用坐標系轉換的常用的布爾莎七參數(shù)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(shù)據(jù)的正確性,大大提高了數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)

測試數(shù)據(jù)基本情況:底圖DOM為2000年航飛拍攝數(shù)據(jù),工作站采集的DLG數(shù)據(jù)也是根據(jù)該航飛數(shù)據(jù)而來,考慮到距今已經(jīng)有近 10年的時間,所以會有大量的補調數(shù)據(jù)參與測試。測試區(qū)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(shù)據(jù)格式:①柵格數(shù)據(jù),由正射影像數(shù)據(jù)轉換成 PDA平臺可識別的壓縮數(shù)據(jù)[4];②矢量數(shù)據(jù),由航空攝影工作站采集,根據(jù)設計的編圖圖例轉換成PDA平臺可識別的專用數(shù)據(jù)格式[4]。

2.調繪過程

1)創(chuàng)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(shù)據(jù)(包括柵格和矢量數(shù)據(jù)),工程建立后,自動生成兩個矢量數(shù)據(jù),分別為點文件和線文件,以圖號 pl和 pt命名。

圖1 創(chuàng)建工程對話框

2)點擊創(chuàng)建后顯示的界面如圖 2所示。

圖2 創(chuàng)建后初始界面

3)用 PDA放大顯示數(shù)據(jù)信息,如圖 3所示,利用 GPS定位,可以精確地定位當前作業(yè)員所處的位置[1],節(jié)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù),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(shù)據(jù)即為本次測試后采集的補調數(shù)據(jù)經(jīng)過轉換后到AutoCAD中的數(shù)據(jù),每個實體都帶有圖層信息,內業(yè)編圖人員可以不采用傳統(tǒng)的掃描圖紙、再矢量化新增數(shù)據(jù)的流程,直接加入新增數(shù)據(jù),大大降低內業(yè)編圖的時間,提高了編圖的效率。

圖8 轉換后的測試數(shù)據(jù)

六、結 論

相對于傳統(tǒng)調繪作業(yè)工藝,PDA平臺的優(yōu)點非常明顯。就外業(yè)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(yè):①提高了新增地物實體的定位精度;②節(jié)省了內業(yè)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(xiāng)鎮(zhèn)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(yè)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(jīng)過實際使用結果分析,使用ArcPad開發(fā)的基于帶 GPS定位的 PDA數(shù)據(jù)可以滿足 1∶10 000比例尺地形圖外業(yè)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(shù)據(jù)采集項目中去,大幅度地提高外業(yè)作業(yè)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(fā)展動態(tài) [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(xiàn)[D].鄭州:信息工程大學,2005.

[3] 許捍衛(wèi).移動式 GIS發(fā)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。