基于 PDA的 1∶10 000比例尺地形圖野外調(diào)繪

王迪偉

(貴州省第二測(cè)繪院,貴州貴陽(yáng) 550004)

基于 PDA的 1∶10 000比例尺地形圖野外調(diào)繪

王迪偉

(貴州省第二測(cè)繪院,貴州貴陽(yáng) 550004)

隨著移動(dòng)信息設(shè)備的發(fā)展,GIS逐步進(jìn)入后 PC發(fā)展階段,嵌入式 GIS應(yīng)用不斷增加,因此開發(fā)基于移動(dòng)信息設(shè)備的地理信息軟件,可以更加方便地進(jìn)行地理信息數(shù)據(jù)的采集、更新及導(dǎo)航應(yīng)用。

PDA;GIS;1∶10 000基礎(chǔ)測(cè)繪;外業(yè)調(diào)繪

一、前 言

近年來(lái),隨著嵌入式技術(shù)和 GIS技術(shù)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(shù)融合在一起,形成一個(gè)嵌入式的地理信息空間系統(tǒng)平臺(tái),是當(dāng)前 GIS研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一,也是一個(gè)重要趨勢(shì)。這個(gè)平臺(tái)還為地理信息技術(shù)融入其他如 GPS、無(wú)線通訊等信息技術(shù)提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí),隨著移動(dòng)信息設(shè)備如個(gè)人數(shù)字助理(personal digital assistant,PDA)、智能手機(jī)等[1]的發(fā)展,GIS逐步進(jìn)入后 PC發(fā)展階段,嵌入式 GIS應(yīng)用不斷增加。因此開發(fā)基于移動(dòng)信息設(shè)備的地理信息軟件,可以更加方便地進(jìn)行地理信息數(shù)據(jù)的采集、更新及導(dǎo)航應(yīng)用。

本文通過(guò)分析嵌入式地理信息系統(tǒng)的技術(shù)及應(yīng)用,研究如何進(jìn)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(shù),以VB Script為開發(fā)語(yǔ)言,使用應(yīng)用廣泛的W indowsCE為嵌入式操作系統(tǒng)[2],設(shè)計(jì)和開發(fā)的基于嵌入式設(shè)備的地理信息系統(tǒng)程序通過(guò)了應(yīng)用檢驗(yàn),為小比例尺測(cè)量應(yīng)用提供了一個(gè)新思路、新手段。

二、設(shè)計(jì)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(diào)繪法。在這種方法的實(shí)施中使用較多的依然是傳統(tǒng)的方式,即調(diào)繪員以紙制地圖作為工作底圖,做到跑到、看到、問(wèn)清、繪準(zhǔn),把新增數(shù)據(jù)標(biāo)繪在工作底圖上。這個(gè)過(guò)程要求判圖準(zhǔn)確,識(shí)圖合理,標(biāo)繪恰當(dāng),滿足精度要求,對(duì)外業(yè)工作人員要求較高。調(diào)繪工作完成后,內(nèi)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(guò)精編修整,完成整幅圖的作業(yè)。這個(gè)過(guò)程的精度不僅受外業(yè)調(diào)繪人員控制標(biāo)繪精度的影響,而且掃描與糾正過(guò)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(diào)繪和內(nèi)業(yè)處理方法,本文提出了基于 PDA的移動(dòng) GIS[1]為野外調(diào)繪作業(yè)服務(wù)的思想,即利用 PDA直接得到調(diào)繪數(shù)字成果,提高小比例尺 (1∶10 000比例尺及以上)的調(diào)繪精度和外業(yè)調(diào)繪的工作效率,縮短內(nèi)業(yè)處理時(shí)間。

三、野外數(shù)據(jù)采集

GS M CAD是美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局開發(fā)的供內(nèi)部使用的一種專門為野外地質(zhì)填圖及室內(nèi)編圖設(shè)計(jì)的微軟視窗程序,該軟件還可以配合 GPS接收器進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集。美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 1998年開始轉(zhuǎn)向正在興起的 PDA市場(chǎng)、GPS接收機(jī)和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)在地質(zhì)填圖和地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)采集上的應(yīng)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(kù)的新途徑——直接在野外進(jìn)行建庫(kù),美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局現(xiàn)正著手進(jìn)行該軟件在地質(zhì)調(diào)查應(yīng)用方面的研究。

在國(guó)內(nèi),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(zhuǎn)換成數(shù)字系統(tǒng),不僅作業(yè)時(shí)間長(zhǎng),易產(chǎn)生錯(cuò)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(diào)繪與更新程序

基于 PDA開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行國(guó)家基礎(chǔ)測(cè)繪項(xiàng)目時(shí),根據(jù)不同應(yīng)用需求,將DOM數(shù)據(jù)、初級(jí)線劃圖數(shù)據(jù)或待更新的DLG數(shù)據(jù)導(dǎo)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(duì)不同作業(yè)條件進(jìn)行調(diào)繪與更新,充分利用PDA調(diào)繪與更新工具的技術(shù)特點(diǎn),實(shí)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(diǎn) 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(cè)區(qū)整體控制的轉(zhuǎn)換七參數(shù)[3]。由于作業(yè)時(shí) GPS采集獲取的是WGS-84數(shù)據(jù),需利用坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的常用的布爾莎七參數(shù)模型[3],進(jìn)行WGS-84到西安 1980坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換[4],在保證精度的同時(shí),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(cè)試過(guò)程中,精度基本上能夠控制在1～2m,達(dá)到了1∶10 000地形圖調(diào)繪精度。

五、測(cè) 試

1.測(cè)試數(shù)據(jù)

測(cè)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(lái),考慮到距今已經(jīng)有近 10年的時(shí)間,所以會(huì)有大量的補(bǔ)調(diào)數(shù)據(jù)參與測(cè)試。測(cè)試區(qū)定為縣城,那里有大量新增地物,如鐵路、高速路,測(cè)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(zhuǎn)換成 PDA平臺(tái)可識(shí)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(shè)計(jì)的編圖圖例轉(zhuǎn)換成PDA平臺(tái)可識(shí)別的專用數(shù)據(jù)格式[4]。

2.調(diào)繪過(guò)程

1)創(chuàng)建工程,如圖 1所示,按 1∶10 000新圖號(hào)為工程名稱,選擇坐標(biāo)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(dòng)生成兩個(gè)矢量數(shù)據(jù),分別為點(diǎn)文件和線文件,以圖號(hào) pl和 pt命名。

圖1 創(chuàng)建工程對(duì)話框

2)點(diǎn)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(dāng)前作業(yè)員所處的位置[1],節(jié)約了讀圖、判讀的時(shí)間,只需將實(shí)地空缺的房屋等地物補(bǔ)充進(jìn)底圖即可,同時(shí)添加 GB碼屬性信息進(jìn)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(diào)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(duì)關(guān)系采集出房屋角點(diǎn),繪制出新建設(shè)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(diào)繪程序,采用GPS采集數(shù)據(jù)沿外圍采出范圍,在內(nèi)部用 GPS定位相對(duì)關(guān)系采集出房屋角點(diǎn),如圖 6所示。

圖6 新增居民點(diǎn)

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(yáng)途中,打開基于 ArcPad的 PDA的1∶10 000地形圖調(diào)繪與更新程序,自動(dòng)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(jié) 果

圖 8中顯示的數(shù)據(jù)即為本次測(cè)試后采集的補(bǔ)調(diào)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后到AutoCAD中的數(shù)據(jù),每個(gè)實(shí)體都帶有圖層信息,內(nèi)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(nèi)業(yè)編圖的時(shí)間,提高了編圖的效率。

圖8 轉(zhuǎn)換后的測(cè)試數(shù)據(jù)

六、結(jié) 論

相對(duì)于傳統(tǒng)調(diào)繪作業(yè)工藝,PDA平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)非常明顯。就外業(yè)來(lái)說(shuō):①提高了標(biāo)繪的精度;②減少了讀圖、識(shí)圖的預(yù)判時(shí)間;③降低了漏補(bǔ)的幾率。對(duì)于內(nèi)業(yè):①提高了新增地物實(shí)體的定位精度;②節(jié)省了內(nèi)業(yè)編輯的時(shí)間,減少了整個(gè)工藝流程的周期。

目前使用過(guò)程中所顯示出來(lái)的不足有:

1)對(duì)于野外相對(duì)精度高,但是對(duì)于城市或者是建筑較多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)村落,因?yàn)樾盘?hào)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(biāo)準(zhǔn))還不能滿足全天作業(yè)的需要,PDA硬件對(duì)調(diào)繪人員還有一定的限制性,例如:屏幕較小、觸摸屏點(diǎn)擊靈敏度的問(wèn)題等。

經(jīng)過(guò)實(shí)際使用結(jié)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(diào)繪精度要求,并可以進(jìn)一步延伸到其他野外小比例尺的數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目中去,大幅度地提高外業(yè)作業(yè)的精度和效率。

[1] 張時(shí)煌,方裕.微型嵌入式 GIS軟件平臺(tái)的重要意義及發(fā)展動(dòng)態(tài) [J].中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào):A輯,2001, 6(9):900-906.

[2] 范承嘯.基于移動(dòng)的嵌入式 GIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].鄭州:信息工程大學(xué),2005.

[3] 許捍衛(wèi).移動(dòng)式 GIS發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用前景[J].測(cè)繪工程,2003,12(1):34-36.

[4] 俞曉瑩.基于 PDA的 GPS/GIS集成關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].長(zhǎng)沙:中南林學(xué)院,2003.

[5] 史劍王君.基于 PDA的空間信息應(yīng)用技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙:國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué),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(jí)工程師,主要從事航空攝影測(cè)量與遙感信息、工程測(cè)量方面的管理工作。