四川拓圖偉業(yè)測(cè)繪科技有限公司
閱讀:358發(fā)布時(shí)間:2021-9-24
掌握手詳細(xì)的土地資源變化情況是各級(jí)政府制定國(guó)土資源規(guī)劃和開發(fā)政策的基本依據(jù)??h和縣級(jí)市是我國(guó)進(jìn)行區(qū)域資源開發(fā)的基層行政單位,是制定區(qū)域 發(fā)展規(guī)劃的基本地域單元。依靠現(xiàn)代科技手段和條件、改進(jìn)和提高土地資源動(dòng)態(tài)檢測(cè)水平和質(zhì)量,己成為我國(guó)縣級(jí)以上地方政府實(shí)施有效的土地資源宏觀政策管理的 迫切需要。
以遙感、地理信息系統(tǒng)、定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)為代表的空間信息技術(shù),為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。其中,遙感信息具有覆蓋地域廣,獲取周期 短的特點(diǎn);地理信息系統(tǒng)是管理、分析空間數(shù)據(jù)、建立空間模型和地學(xué)信息輸出的有效工具;定位系統(tǒng)則提供滿足實(shí)際生產(chǎn)工作精度要求的測(cè)量數(shù)據(jù)。關(guān)于 山地GPS野外測(cè)量和數(shù)據(jù)處理方面的研究是項(xiàng)目主要工作目標(biāo)之一。本文結(jié)合工作實(shí)踐,嘗試性地總結(jié)在我國(guó)南方典型山區(qū)開展GPS野外測(cè)量工作的方法和經(jīng)驗(yàn)。
土地利用變化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作原理
項(xiàng)目總體實(shí)施技術(shù)路線如圖 1所示,在地理信息系統(tǒng)技術(shù)支持下,利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)( TM圖像數(shù)據(jù))、與原土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)合分析,提取工作區(qū)土地利用變化區(qū)域(或可稱為變化‘靶區(qū)’)數(shù)據(jù),進(jìn)而利用定位系統(tǒng)技術(shù)對(duì)變化區(qū)域進(jìn)行精確 測(cè)量,獲取滿足 1: 10 000制圖精度要求的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對(duì)土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)的更新。GPS測(cè)量工作發(fā)揮了承上啟下的關(guān)鍵性作用:
GPS測(cè)量原理說明
野外GPS測(cè)量工作采用了“后處理測(cè)碼偽距差分動(dòng)態(tài)定位方澎,與實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位的主要區(qū)別是,流動(dòng)站和基準(zhǔn)站之間沒有采用無線數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)姆?式;動(dòng)態(tài)定位采用測(cè)碼偽距為基本觀測(cè)量,流動(dòng)點(diǎn)與基點(diǎn)的接收機(jī)同時(shí)測(cè)量來自相同GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號(hào),在野外測(cè)量工作結(jié)束后將兩站的同步測(cè)碼觀測(cè)量下 載到計(jì)算機(jī)進(jìn)行求差,最終獲得野外工作站定位數(shù)據(jù)的校正值。應(yīng)指出的是,利用測(cè)碼偽距的不同線性組合(單差或雙差)進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位,必須至少同步觀測(cè)4顆衛(wèi) 星,這是對(duì)流動(dòng)站和基準(zhǔn)站接收機(jī)記錄的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)有效性的基本要求,如果不能滿足該條件,則造成數(shù)據(jù)后處理過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)無效或錯(cuò)誤的情況。
工作區(qū) GPS基準(zhǔn)站的選址主要考慮到以下因素:
GPS基準(zhǔn)站坐標(biāo)的測(cè)定采用從已知點(diǎn)(國(guó)家三級(jí)測(cè)繪控制點(diǎn))的引點(diǎn)方式、通過后處理靜態(tài)差分計(jì)算獲得,坐標(biāo)精度達(dá)到厘米級(jí)。
工作區(qū)基本情況
1、基木地形特征
攀枝花市仁和區(qū)為縣級(jí)行政區(qū)。地理范圍為101。22’ E-101”56’ E,26”02’ N-26”48’ N。全區(qū)面積約為1720 km‘。該區(qū)地形屬中國(guó)西南部典型山地,全區(qū)地面平均海拔高度為1592 m,區(qū)內(nèi)海拔點(diǎn)( 926 m)與點(diǎn)的相對(duì)高差為 1989 m;地形平均坡度為 13”,其中坡度在0- 10度間的區(qū)域約占全區(qū)面積的31.1%,11-24度的區(qū)域約占50.9%,>25度的區(qū)域約占全區(qū)面積的18%。
2、 山區(qū)GPS測(cè)量工作特點(diǎn)
山區(qū)地形起伏、地形情況復(fù)雜是造成實(shí)際工作各個(gè)環(huán)節(jié)中各種困難和問題的主要原因,并且突出表現(xiàn)在以下幾方面:
上述問題和困難,一方面說明了山地客觀條件對(duì)野外GPS測(cè)量作業(yè)的制約和影響,同時(shí)也表明,為適應(yīng)山地測(cè)量的特殊環(huán)境條件井克服困難,必須經(jīng)過反復(fù)實(shí)踐和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),提出適合山地特殊情況的GPS測(cè)量方案。
野外GPS測(cè)量準(zhǔn)備工作
GPS野外測(cè)量準(zhǔn)備工作主要包括數(shù)據(jù)資料和測(cè)量?jī)x器、實(shí)施方案制定等方面。
1、數(shù)據(jù)資料和測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)備
野外工作數(shù)據(jù)資料和儀器裝備細(xì)目見表1。其中變化地塊圖斑圖是利用遙感圖像監(jiān)督分類數(shù)據(jù)與土地利用圖數(shù)據(jù)(矢量數(shù)據(jù))復(fù)合處理得到的變化地塊矢量數(shù)據(jù),井與原土地利用數(shù)據(jù)復(fù)合疊加的打印圖(比例尺為 1: 10000)。

GPS野外作業(yè)共采用四臺(tái)(套)GPS測(cè)量?jī)x器,其中一臺(tái)作基準(zhǔn)站,三臺(tái)作移動(dòng)測(cè)量用機(jī),分別裝備三個(gè)野外測(cè)量組。對(duì)GPS接收儀器的基本性能要求主要包括:

此外,野外作業(yè)應(yīng)選擇合適的作業(yè)時(shí)間,其中主要考慮到遙感圖像時(shí)相、當(dāng)?shù)刂脖患竟?jié)生長(zhǎng)情況和當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)等因素。測(cè)量時(shí)間應(yīng)與遙感圖像時(shí)相接近,植被生長(zhǎng)季相特征接近或符合遙感解譯信息,同時(shí)避免惡劣氣候條件對(duì)野外作業(yè)制約情況的出現(xiàn)。
2、 GPS測(cè)量工作實(shí)施方案
測(cè)量工作以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位開展,原則上各測(cè)量組獨(dú)立完成對(duì)一個(gè)鄉(xiāng)地界內(nèi)全部變化地塊的測(cè)量任務(wù)。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)提供必要的交通工具,井指派熟悉本鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地開發(fā)情 況的土地管理人員參加測(cè)量組。一般情況下,每個(gè)測(cè)量組包括四名人員(不包括駕駛員),分別來自北京大學(xué)、仁和區(qū)計(jì)劃局、國(guó)土局和當(dāng)?shù)剜l(xiāng)政府四個(gè)單位。北京 大學(xué)技術(shù)指導(dǎo)組負(fù)責(zé):組員GPS儀器操作和實(shí)地測(cè)量技能培訓(xùn)、野外作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)、測(cè)量數(shù)據(jù)后處理工作及監(jiān)督測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量;仁和區(qū)計(jì)劃局和國(guó)土局等負(fù) 責(zé):野外作業(yè)向?qū)?、土地利用現(xiàn)場(chǎng)判斷、對(duì)變化地塊邊界進(jìn)行GPS測(cè)量和協(xié)調(diào)日常工作安排。
GPS野外測(cè)量工作方法
野外測(cè)量工作方法的具體制定主要包括日常任務(wù)計(jì)劃、變化地塊邊界GPS測(cè)量方法和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄三個(gè)方面。
1、通過綜合分析遙感圖像、地形圖、變化圖斑圖、土地利用圖、交通線等資料,預(yù)先計(jì)劃和協(xié)調(diào)各測(cè)量組每天工作任務(wù),以進(jìn)一步提高工作效率。例如,如果變化地塊相對(duì)集中在鄉(xiāng)鎮(zhèn)交界附近,即可以越界測(cè)量,而對(duì)較大面積的變化區(qū)域應(yīng)采取多個(gè)測(cè)量組協(xié)同工作的方式。
2、變化地塊邊界測(cè)量方法
首先,對(duì)變化地塊的定位采取“三圖井用”的方法,即利用變化圖斑圖、原始土地利用圖和地形圖綜合定位的方法。具體地,根據(jù)變化圖斑圖提供的變化地塊 經(jīng)緯度數(shù)據(jù)、利用GPS儀器進(jìn)行導(dǎo)航和粗略定位(一般情況下GPS單機(jī)非差分賣時(shí)定位精度>30 m),通過事先將變化地塊位置轉(zhuǎn)繪到土地利用圖和地形圖上(三種圖紙比例尺都為 1:10 000),現(xiàn)場(chǎng)將所在位置地形特征和地物分布結(jié)構(gòu)特征與兩圖進(jìn)行對(duì)比印證,幫助測(cè)量組確定目標(biāo)地塊的具體位置。由于地形圖具有豐富的地名和地形細(xì)節(jié)信息, 在有效減少定位所需時(shí)間的同時(shí),可以避免無謂的體力損耗。變化地塊定位工作可由當(dāng)?shù)赝恋毓芾韺I(yè)工作者(國(guó)土局技術(shù)人員和鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地管理員)負(fù)責(zé),他們一般 具有豐富的土地資源調(diào)查經(jīng)驗(yàn),熟悉當(dāng)?shù)氐匦巍⒌孛蔡攸c(diǎn)。
其次,考慮到山地復(fù)雜地形對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的影響,測(cè)量過程中應(yīng)隨時(shí)檢查GPS儀器衛(wèi)星信號(hào)接收狀態(tài),發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理,另外可以采用與GPS機(jī)體分離的天線,在減少人體對(duì)衛(wèi)星信號(hào)干擾的同時(shí),在測(cè)量中保持天線高舉的狀態(tài),能在一定程度上避免地形起伏造成的影響。
第三,由于沿目標(biāo)地塊邊界行走以采集完整邊界數(shù)據(jù)(本文中簡(jiǎn)稱為“走測(cè)”)的一般方式顯然不能適合山地特殊情況,因此有必要改進(jìn)具體測(cè)量方法。原則 上必須保證GPS數(shù)據(jù)采集的合理性和數(shù)據(jù)有效性,同時(shí)充分利用己有的土地利用圖數(shù)據(jù),因?yàn)橥恋乩脭?shù)據(jù)更新工作無疑是要建立在原始土地利用數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上。 仁和區(qū)土地利用圖作為土地資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù),對(duì)土地資源利用近況的反映是基本正確的,尤其是基本農(nóng)田類數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確,這就有效地支持了研究組制定以下山地 GPS測(cè)量改進(jìn)方案:
根據(jù)以上分析,在測(cè)量變化地塊邊界之前,應(yīng)首先在附近地形制高點(diǎn)上觀察目標(biāo)地塊的地理范圍和地形特征,大體確定具體測(cè)量方式和行走路線側(cè)量時(shí),如果 地形比較復(fù)雜,應(yīng)加派一人在地形制高點(diǎn)上與走測(cè)人員遙相呼應(yīng),及時(shí)提供路線選擇信息井確保走測(cè)路線不偏離。另外,走測(cè)人員應(yīng)能夠熟練使用GPS儀器提供的 定點(diǎn)和路徑導(dǎo)航功能,預(yù)先輸入能夠控制變化地塊邊界基本范圍和形狀特征的導(dǎo)航控制點(diǎn),由數(shù)個(gè)控制點(diǎn)構(gòu)成預(yù)設(shè)的測(cè)量基本導(dǎo)航路徑。在走測(cè)過程中,可切換至 GPS導(dǎo)航狀態(tài),根據(jù)導(dǎo)航信息實(shí)時(shí)確定行走方向和路線。
3、工作現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄
以上規(guī)定基本上是從室內(nèi)數(shù)據(jù)整理的角度出發(fā)而制定的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄具體格式要求。
GPS數(shù)據(jù)室內(nèi)預(yù)處理工作
GPS測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理是指采用GPS數(shù)據(jù)正式更新土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)之前對(duì)GPS原始數(shù)據(jù)的處理過程,該項(xiàng)任務(wù)是在地理信息系統(tǒng)支持下完成的,井大體可以分為三個(gè)階段:
1、由GPS測(cè)量?jī)x器下載接收數(shù)據(jù),利用GPS廠商隨機(jī)提供的動(dòng)態(tài)差分處理軟件,對(duì)基準(zhǔn)站和移動(dòng)站數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理,獲得高精度的測(cè)量數(shù)據(jù)。在該階段 出現(xiàn)的主要問題是:如果流動(dòng)站或基準(zhǔn)站接收機(jī)記錄的導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)中缺失對(duì)相同衛(wèi)星的接收記錄,就會(huì)造成后處理過程中發(fā)生數(shù)據(jù)無效或計(jì)算錯(cuò)誤的情況;而且理 論上可以認(rèn)為這種情況是不可恢復(fù)的。
2、按特定格式要求將測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換輸出;井將屬于WGS84坐標(biāo)系的GPS經(jīng)緯度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成我國(guó)北京54坐標(biāo)系的方里網(wǎng)數(shù)據(jù),與土地利用基本數(shù)據(jù)庫(kù)賣現(xiàn)地理空間的匹配。
3、對(duì)GPS測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯,包括閉合處理、賦屬性、數(shù)據(jù)裁剪、合井等操作,目的是提供有效的GPS測(cè)量數(shù)據(jù),滿足土地利用基本數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)更新質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
結(jié)論
在地方開展規(guī)模性的GPS測(cè)量工作具有重要的示范性意義。一方面在國(guó)土資源管理領(lǐng)域引入*的測(cè)量技術(shù)手段,提高工作效率和質(zhì)量;另一方面也加3S”一體化空間信息技術(shù)在我國(guó)基層單位普遍應(yīng)用樹立了具體典型。
山區(qū)GPS野外測(cè)量實(shí)踐表明:必須針對(duì)土地利用空間變化具體特點(diǎn)采取靈活多變的測(cè)量方法,并且充分利用原土地利用圖數(shù)據(jù)。與常規(guī)土地測(cè)量工作相比, 其主要優(yōu)勢(shì)是能夠獲取高精度的測(cè)量數(shù)據(jù)以及測(cè)量操作簡(jiǎn)便,但是在工作強(qiáng)度、時(shí)間和成本方面似乎井不具備在其他地形條件下GPS測(cè)量工作通常所具有的明顯優(yōu) 勢(shì)。
硬件設(shè)備性能直接影響野外測(cè)量工作質(zhì)量和效率。野外定位精度直接影響測(cè)量工作效率和GPS測(cè)量數(shù)據(jù)質(zhì)量。如果具備條件,可以考慮采用“實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分方法”實(shí)施野外測(cè)量作業(yè)。
在利用T M遙感數(shù)據(jù)獲取“變化靶區(qū)”信息的數(shù)據(jù)條件下, GPS測(cè)量工作的地位當(dāng)然。但是,考慮到商業(yè)衛(wèi)星遙感圖像分辨率日益提高的發(fā)展趨勢(shì),在山區(qū)土地資源監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中GPS技術(shù)未來應(yīng)用趨勢(shì)和地位變遷,還令人拭目以待。
信息標(biāo)題:南方山區(qū)土地利用GPS野外測(cè)量方法
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