基于北斗/GPS 雙模定位的土地面積測繪技術及土地信息系統研究

顧永遠

（南通市房產管理測繪隊，江蘇南通）

1 土地面積測繪技術

1.1 基于北斗/GPS 雙模定位的衛星信號與接收機距離計算

為實現對土地面積的規范化測量，本文引進北斗/GPS 雙模定位技術，進行衛星信號與接收機距離的計算。在此過程中，將呈現高速運動狀態的衛星瞬時位置作為起始數據，進行接收機上時鐘與衛星上時鐘之間的時鐘差值計算[1]。計算公式為：

式中：α0代表時鐘差。A 代表接收機上的時鐘。A1代表衛星上的時鐘。根據以上公式，進行定位信號傳輸距離、信號傳輸中偽距、信號傳播時間等參數的計算，計算公式如下：

式中：N 代表定位信號傳輸距離。c 代表光速。PR代表信號傳輸中偽距。（Δtv-Δt）＝α0代表時鐘差。n 代表衛星信號與接收機距離。（xi，yi，z）i代表第i 個衛星信號站的空間位置。（x，y，z）代表接收機的空間位置。對n 的空間位置進行分析，如圖1 所示。

圖1 基于北斗/GPS 雙模定位的衛星信號與接收機距離

計算圖1中n1、n2、n3、n4的空間位置，如下計算公式所示：

式中：（x1，y1，z1）、（x2，y2，z2）、（x3，y3，z3）、（x4，y4，z4）代表衛星信號站1、2、3、4 的空間位置。按照上述方式，實現基于北斗/GPS 雙模定位的衛星信號與接收機距離計算。

1.2 土地面積測繪與誤差補償

坐標系轉換是地理信息系統（GIS）和定位技術中的常見問題。當需要在不同的坐標系之間進行轉換時，需要使用特定的數學模型和算法[2]。在此過程中，根據測繪的土地面積，進行對應轉換方法的選擇，如測繪土地面積較小時，根據接收機的經緯度，可按照下述公式，進行坐標的變換。

式中：X、Y 代表轉換后的坐標，R 代表第一偏心率，L代表接收機經度，B 代表接收機緯度。

按照上式完成土地面積測繪中坐標系的轉換后，引進梯形法，進行土地面積的測量。梯形法土地面積測繪是一種通過將土地面積劃分為多個梯形，然后計算每個梯形的面積，最后將這些面積相加得出總面積的方法。具體步驟如下：

①劃分梯形：首先根據土地的形狀和大小，將其劃分為多個梯形。劃分的依據可以是地塊的邊界、道路、河流等自然或人為的界線。

②測量梯形的上底、下底和高：使用測量工具，如皮尺、測距儀等，測量每個梯形的上底、下底和高。這些數據是計算梯形面積的基礎。

③計算梯形面積：使用梯形面積公式（上底加下底乘高除以2）計算每個梯形的面積。

④相加面積：將所有梯形的面積相加，得出土地的總面積。

通過以上步驟，就可以使用梯形法進行土地面積測繪[3]。這種方法適用于形狀不規則的土地，特別是那些難以使用其他方法進行測繪的土地。需要注意的是，梯形法的精度取決于劃分的梯形的數量和測量工具的精度。因此，在實際操作中，應盡量保證測量數據的準確性和劃分梯形的合理性。

為避免測繪中相關因素影響，出現測量結果與實際結果偏差較大的問題，可根據面積誤差分析理論，進行土地面積測量結果的補償[4]。在此過程中應明確，土地測量的主要誤差來源于接收機定位誤差，將此誤差定義為系統定位誤差，對其進行計算，計算公式如下。

式中：E 代表補償誤差值。Δa 代表接收機定位誤差（系統定位誤差）。m、n 代表測繪土地的長度與寬度。根據計算結果E，進行土地測繪面積的補償，以此種方式，實現對測區土地面積的高精度測繪。

2 土地信息系統

2.1 測量儀選型與土地信息無線通信部署

將土地面積測繪技術作為基礎，進行土地信息系統的開發，為確保開發的系統可以在實際應用中達到預期，應明確土地面積測量儀是系統構成的核心，因此，在開發系統前，應做好對測量儀的選型。不同的測量儀具有不同的功能。一些測量儀可能只提供基本的面積測量功能，而另一些則可能具有更多的高級功能，如數據記錄、圖形顯示等，應根據需要選擇合適的功能[5]。由于測量儀可能需要在惡劣的環境中使用，因此其耐用性和穩定性也是需要考慮的因素。選擇經過良好設計和制造的測量儀，可以確保其長期可靠地工作。

為確保選用的測量儀可以在應用中達到預期，應在完成設備選型后，進行土地面積測量儀外部復位電路的設計。在此過程中，首先需要明確測量儀在何種情況下需要進行復位操作。例如，當儀器出現故障、異常狀態或需要初始化時，可能需要復位，根據復位需求，可以選擇合適的復位電路類型。

在此基礎上，根據所選的復位電路類型，開始設計具體的復位電路。這包括選擇適當的復位芯片、電阻、電容等元件，以及設計電路的連接方式[6]。完成復位電路的設計后，需要進行測試和調試。通過實際操作測量儀，檢查復位電路是否能夠正常工作，是否滿足復位需求。

本文選用的測量儀按照外部復位設計，電路圖簡圖如圖2 所示。

圖2 測量儀外部復位電路簡圖

完成上述設計后，需要明確土地信息無線通信部署的目標和需求，例如需要傳輸的數據類型、數據量、覆蓋范圍等，根據需求，選擇適合的無線通信技術。可以考慮的技術包括WLAN、WPAN、WMAN 等，根據選定的無線通信技術，選擇合適的硬件設備進行部署，例如無線路由器、網卡、基站等，在此基礎上，進行詳細的網絡規劃與設計，包括拓撲結構、設備配置、信號覆蓋范圍等。確保網絡能夠滿足土地信息的傳輸需求，通過土地信息采集設備（如GPS、遙感設備等）采集數據，然后通過部署的無線通信網絡進行傳輸[7]。

2.2 土地定位信息獲取傳輸與土地信息系統數據庫連接展示

利用北斗/GPS 雙模定位技術，結合上文設計的土地面積測繪技術，輔助測量儀等系統設備，進行土地定位信息的獲取與無線信息傳輸，此過程如圖3 所示。

圖3 土地定位信息獲取與無線信息傳輸

在上述內容的基礎上，需要選擇適合的土地信息系統數據庫，如MySQL、PostgreSQL、Oracle 等。然后，根據所選數據庫的規范和要求，進行必要的配置，包括設置數據庫用戶名、密碼、連接參數等。在土地信息系統開發中，需要使用數據庫連接庫或驅動程序來建立與數據庫的連接。常見的數據庫連接庫有JDBC（Java Database Connectivity）等。根據所使用的編程語言和數據庫類型，選擇相應的數據庫連接庫。使用選擇的數據庫連接庫，編寫代碼以建立與數據庫的連接。在代碼中，需要指定數據庫的連接信息（如主機名、端口號、數據庫名等），并使用提供的用戶名和密碼進行身份驗證。一旦建立了與數據庫的連接，就可以執行各種數據庫操作，如查詢、插入、更新和刪除等。這些操作通常使用SQL （Structured Query Language）語言來執行。將查詢到的數據展示在土地信息系統中。展示方式可以根據需求進行選擇，如表格、圖表、地圖等。可以使用前端框架或庫來創建友好的用戶界面，以便用戶能夠直觀地查看和交互數據。如果需要更新或維護土地信息數據，可以通過系統提供的界面或API 進行操作。這些操作將直接反映在數據庫中，并實時更新展示的數據。在系統運行過程中，可能遇到各種異常情況或安全威脅。因此，需要編寫適當的異常處理代碼和安全防護措施，以確保系統的穩定性和數據的安全性。

通過以上步驟，可以完成土地信息系統數據庫連接展示的功能。在實際開發中，需要根據具體的業務需求和技術環境進行適當的調整和優化，以確保系統能夠滿足實際應用的需求。

3 結論

土地面積測繪技術及土地信息系統是土地資源管理的重要手段，對于實現土地資源的合理利用和規劃具有重要意義。隨著科技的不斷發展，土地面積測繪技術及土地信息系統在資源開發與利用中發揮著不可代替的作用。為全面落實此項工作，本文引進北斗/GPS 雙模定位技術，開展了此次研究。

（1） 完成此次研究后，為檢驗提出的測繪技術是否能在應用中達到預期效果，選擇某實驗區作為試點，按照設計的步驟，輔助北斗/GPS 雙模定位技術，進行土地面積的測繪，測繪過程中，控制其他變量，對此項技術的應用效果進行測試與綜合分析，綜合測試結果可知，本文設計的土地面積測繪技術測量結果與實際結果的誤差較小，可以在實際工作中忽略此誤差，將北斗/GPS 雙模定位測量結果作為真實結果。在此基礎上，對設計的方法測量結果所存在的誤差進行分析，分析后發現，造成誤差的主要原因是某個獨立衛星空間站在進行信號傳輸時存在不穩定問題，可能是由于天氣等原因造成，因此，可以在后續工作中，選擇更適宜的天氣進行土地面積的測繪，以此種方式，進一步提高測繪的精度。

（2） 完成上述內容的設計后，進行土地信息系統的測試，測試后證明了系統在應用中，可以實現對土地信息無線通信數據的傳輸、連接與展示。綜合測試結果可知，本文開發的系統可以達到預期的設計標準與效果。