第9章 现代测绘技术在地籍测量中的应用.ppt

1、9.2 数字地籍测量,第9章 现代测绘技术在地籍测量中的应用,9.1 GPS技术 在地籍测量中的应用,9.3 RS技术在地籍测量中的应用,9.4 GIS在地籍测量中的应用,GPS测量在地籍中的应用,与传统的测量技术相比，GPS定位技术有以下特点： 1. 观测站之间无需通视。 2. 定位精度高。 3. 观测时间短。观测时间仅需数分钟十几分钟。 4. 操作简便。 5. 全天候作业。 前苏联自1978年，GLONASS。欧洲空间局(ESA)正在建设民用导航卫星系统。我国也建立了双星定位系统，由2颗同步卫星确定平面位置的导航系统。,9.1 GPS在地籍测量中的应用,一、GPS的特点,GPS测量在地籍中

2、的应用,不要求通视，没有常规的多个技术条件限制。 常规静态测量、快速静态测量、RTK技术已经逐步取代常规的测量方式，成为地籍控制测量的主要手段。 边长大于15km：只能采取常规静态测量； 边长在1015km：快速静态GPS测量，或RTK模式； 边长510km：GPS快速静态定位，或RTK测量模式。 边长小于5km：优先采用RTK方法，或快速静态定位；,即，用静态GPS做二、三等首级平控网，用RTKGPS进行图根加密。,二、GPS定位技术在地籍控制测量中的应用,GPS测量在地籍中的应用,常规静态相对定位技术 两套(或两套以上)接收设备 同步观测4颗以上卫星 每时段30分钟以上 基线长度可达几百公

3、里。 相对定位精度可达5mm十lppmD，D为基线长度(km)。 适用于建立全球性或国家级大地控制网；各类精密控制测量。,GPS测量在地籍中的应用,快速静态定位 基准站与流动站 观测数分钟至十几分钟 必须有5颗卫星可供观测 流动站与基准站不超过15km 基线中误差为5mm+1ppmD。 缺点：二台接收机工作时，构不成闭合图形，可靠性较差。 适用于控制加密；工程测量、地籍测量及1KM以内的点位定位。,发射电台,GPS主机,基准站,移动站,GPS主机,采集器,接收电台,RTK测量技术为GPS测量工作的可靠性和高效率提供了保障，对GPS测量技术的发展和普及，具有重要的现实意义。,实时动态(RTK)测

4、量技术,载波相位测量实时差分GPS测量技术,GPS测量在地籍中的应用,地籍测量和土地勘测定界精度： 5cm 或7.5cm RTK技术使精度、作业效率、实时性达到了最佳的融合，为地籍碎部测量提供了一种斩新的测量方式。 采用RTK方式进行碎部测量，与全站仪相比，速度快，作业效率高。 它不要求通视，不需要频繁换站，减少了全站仪频繁换站所花的时间，而且可以多个流动站同时工作。 据初步的应用分析，测量时间节省一半以上，测量精度和可靠性都能满足要求,三、GPS定位技术在地籍图测绘中的应用,GPS测量在地籍中的应用,现在各大GPS生产厂家都推出了手持差分型GPS接收机，它轻便灵活，能记录点线、面等数据，可存

5、储很多点的几何数据和属性特征。码相位差分达2m5m精度，加分米级处理器定位精度高于1m，其精度完全满足土地利用变更调查及其动态监测的精度要求。对于经济实力不是很好，而又要长期大面积进行土地利用变更调查和监测的单位，是一种首选的技术。,四、GPS定位技术在土地利用变更调查和动态监测中的应用,1. GPS实时动态差分技术在土地利用变更调查和动态监测中的应用：RTK和RTD。,RTK是载波相位差分（L1、L2）,RTD是伪距差分,即伪码（C/A码、P码）差分技术。RTD与RTK主要区别在于解算精度的差异,RTD的精度只能达到亚米级,而RTK采用双频可以达到厘米级.,GPS测量在地籍中的应用,在GPS

6、动态差分技术中，PPK(post-processing-Kinematic )模式（只是采用数据后处理，在参考站和流动站之间不需要建立无线电通讯数据链。 ）是动态差分技术的最早模式，采用数据后处理，其平面位置精度在5m以内。 采用后处理差分方式，还可以减少数据传输链的建设费用。 据有关资料显示，相关科研人员在蒙古包头市、四川乐山、北京郊区等地进行了试验，其几何精度完全可以满足土地利用变更调查和动态监测的要求，可以做到方便、快速、实时。,2. GPS后处理动态差分PPK技术在土地利用变更调查和动态监测中的应用,GPS测量在地籍中的应用,1、网络RTK技术“虚拟参考站技术(Virtual Refe

7、rence Station VRS)”。其重要功能是长距离高精度快速动态定位。TRIMBLE公司（国际最大）已开发出VRS系统，如深圳市和成都市已投入使用。 2、PPP技术（精密单点定位技术(Precise Point-Positioning-PPP) ），其完全可以达到厘米级的定位精度。（德国、美国、武汉大学） 不管是后处理还是实时应用，PPP技术在地籍测绘中的应用大有作为。 同RTK比较，PPP技术的实时应用主要借助于移动通讯技术和互联网技术，数据链不受空间的限制，也不必事先建立一个固定的基准站。 所以，在任意地区，可以利用PPP技术建立地籍控制网和界址点测量。同时，PPP技术真正实现了测

8、量个性化，在测区不需要高等级的测量控制点，不需要架设基准站，单人单机即可完成地籍测绘任务。,五、新的GPS定位技术在地籍测绘应用展望,网络RTK定位实例,GPS卫星定位导航系统的应用,9.2 数字地籍测量,9.2.1、数字地籍测量概述 数字地籍测量是以计算机为核心，在外连输入输出设备及硬、软件的支持下，对各种地籍信息数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘方法。它具有自动化程度高、精度高、现势性强、整体性强、适用性强的特点。,野外数字数据采集,广义的数字地籍测量的框图,一、野外数字地籍测量的模式 全站仪+电子记录簿(如PC-E500、GRE3、GRE4等)测图软件： 全站仪+便携式计算

9、机+测图软件： 全站仪+掌上电脑+测图软件： GPSRTK接收机测图软件 ： GPSRTK接收机全站仪掌上电脑测图软件：,测记法,测记法,9.2.2 数字地籍测量的模式,电子平板法,二、数字摄影测量模式 （参考数字摄影测量） 三、内业扫描数字化测量模式,航测法,数字化法,数字摄影测量知识在地籍测量中的应用: 用现代摄影方法测制多用途地籍图； 应用于土地利用现状分类的调查、制作农村地籍图和土地利用现状图； 用高精度摄影测量方法加密界址点坐标（主要用于农村地区土地土地界址点）； 用数字摄影测量系统作为地籍数据库的数据采集站。,9.2.3 数字地籍测量的作业流程,数据采集,数据处理,成果输出,（一）

10、数据采集功能,9.2.4 数字地籍测量的软件的主要功能,（六）数据的输出功能,（五）整饰功能,（四）数据管理功能,（三）编辑处理功能,（二）数据输入功能,9.2.5 数字地籍测量中数据采集,1. 测点的三维坐标； 2. 测点的属性，即点的特征信息（地貌点？地物点？）；有什么特征等。 3. 测点的连接关系，按照这个连接关系，即可将相关的点连成一个地物。,（一）测点的描述,（二）地籍信息编码方法,其结构为：大类码+小类码+一级代码+二级代码识别码。,采用的国家标准,1500 11000 12000地形图要素分类与代码1500 11000 12000地形图图式 国土基础信息数据分类与代码 国土资源部

11、城镇地籍数据库标准(试行),各用一位数字表示,（三）连接信息,如：1为直线；2为曲线；3为圆弧；空为独立点。,N(总点数) 1点点名，1点编码，1点Y（东）坐标，1点X（北）坐标，1点高程 N点点名，N点编码，N点Y（东）坐标，N点X（北）坐标，N点高程,示例： （*.DAT 无码),1,394195.92846,3119993.22099,56.44919 2,394524.02938,3119834.90292,62.26018 3,394518.19510,3119839.08180,62.19019 4,394503.82928,3119839.16302,62.29929 5,394

12、499.89924,3119831.33849,62.25932 6,394496.99153,3119829.89442,62.21545 9,394496.95582,3119816.54690,62.05550 8,394513.83599,3119814.19656,61.41233 9,394510.39590,3119811.11896,61.26336,野外坐标数据文件的格式(CASS7.0),无码作业方式草图,（四）野外数据采集,1. 点信息的野外采集,2. 野外数据采集的步骤, 图根控制点测量,“一步测量法”。在图根导线选点埋桩后，图根导线和碎部测量同步进行：即在一测站上，先

13、测记导线的数据（角度、边长等），紧接着在该测站上进行碎部测量。, 碎部点测绘步骤,丈量法是碎部测量的另一种作业方法，是由测图软件所提供的。它能够根据外业所测的基本点及丈量的边长或观测方向，用解析法求出其它碎部点的坐标，并记入碎部点数据区。,（五）野外数字地籍测量数据采集的特点,1. 数字地籍测量是记录的碎部点的坐标、编码、点号和连接信息； 2. 除采用极坐标法外，还可以采用测图软件提供的丈量法进行碎部测量； 3. 碎部测量可以在图根控制测量后进行，也可以与图根控制测量同时进行； 4. 碎部测量时不受图幅的限制，分幅由软件自动完成。,（一）数据预处理,9.2.6 数据处理,（二）数据处理,原始数

14、据进行合理的筛选、科学的分类处理，并对外业观测值的完整性以及各项限差进行检验，对外业成果实施平差计算。,1. 对数据文件作进一步处理，检验其地物信息编码的合法性和完整性，组成以地物号为序的新的数据文件，并对某些规则地物进行直角化处理。 2. 对界址点数据文件作进一步处理，界址点测量的数据结构一般采用拓朴结构，界址点信息编码亦应按此结构的要求设计和输入。 3. 根据新组成的数据文件，生成全部绘图坐标形成图形数据文件。,9.2.7 图形输出,1、图形截幅,2、图形显示与编辑 3、绘图仪自动绘图,对所采集的数据按照标准图幅的大小或用户确定的图幅尺寸进行截取，这项工作就称为图形截幅。,9.2.8 地籍

15、图原图数字化 （参考地形图数字化）,(一)地籍原图扫描数字化其流程,（二)图面预处理,1.主要是检查相邻图幅的接边情况，线状要素的连续性，图斑界线是否闭合以及等高线是否连续、相接、与水系的关系是否正确等； 2.标出同一条线上具有不同属性内容线段的分界点等； 3.添补不完整的线划，如被注记符号等压盖而间断的线划，境界线以双线河、湖泊为界的部分均以线划连接； 4.对图面上的各种注记标示清楚。,（三）分层矢量化,将扫描的栅格图像数据转换成矢量图形数据，即以坐标方式记录图形要素的几何形状。 地籍图矢量化是分层进行。,（四）坐标系转换及投影转换,平面坐标的转换是将扫描数据的坐标转化到高斯平面直角坐标系。

16、通过平面坐标的转换可以基本上消除图纸旋转、位移和畸变等误差。 当行政区域跨过两个以上3度带时则选择一个主带，将副带的数据转换到主带上来。,（五）属性数据的录入,属性数据又称为非几何数据，包括定性数据和定量数据。定性数据用于描述地籍要素的分类或对要素进行标识，一般用拟定的属性码表示。定量数据则用于说明地籍图要素的性质、特征等。属性数据主要通过地籍调查或相关资料处理来获取，用键盘进行输入。,（六）数据接边处理,数据接边是指把被相邻图幅分割开的同一图形对象不同部分拼接成一个逻辑上完整的对象。在图形接边的同时要注意保持与属性数据的一致性，数据接边要满足限差要求。,（七）属性数据的连接,用特定的程序把属

17、性与已数字化的点、线、面空间实体连接起来。,（八）数据编辑处理,1.编辑处理步骤,检查错误 编辑修改 再检查 再编辑修改 再检查,2.编辑方法,图形数据的编辑工作，一般利用土地信息系统软件提供的功能，或数据采集软件提供的编辑工具进行。图形数据的编辑工作包括点、线、面数据的增加、删除、移动、连结、相交等。对于带属性的图形数据，在编辑阶段，还要对其属性数据进行增加、删除或修改等。,3.编辑处理内容, 扫描影像图数据的编辑处理包括几何纠正。 空间数据的编辑处理包括精度检查、与影像图数据的匹配、图幅拼接、行政界编辑、权属编辑、地类界编辑、数据的几何校正、投影变换、接边处理、要素分层等。 属性数据的编辑

18、处理主要包括各数据记录完整性和正确性检查与修改等。 在数据编辑处理阶段，应该建立和完善图形数据与属性数据之间的对应连接关系。,9.2.9 数字地籍测量的工作方案 编制工程预算： 工程的计划天数=日生产定额标准作业人员 工程的辅助工天（指因天气等因素预留的天数）：工程的计划总工天=工程的计划工天+工程的辅助工天 编制工程的预算额：工程预算额=车辆使用费+住宿费+差旅费+民工费+伙食费+其他 一体化承包： 以街坊为作业单元，实行作业员与街坊固定搭配，作业组与街区固定搭配。,承包结算 直接消耗费用的计算 总节余的计算 总节余=工程预算额实际消耗费用 日均工资的计算 日均工资=总节余实际天工数 日均工

19、资比例系数的计算 日均工资比例系数=30（个人地籍调查表个数工程地籍调查表总数）+20（个人宗地图个数工程宗地图总数）+30（个人土地证个数工程土地证总数） 人员工资的计算 人员工资=总节余日均工资比例日均工资实际天工数日均工资比例系数质量奖 效益分析 列表分析。,9.3.1 土地利用动态遥感监测,如何准确快速地发现土地利用的变化并获取变化的数据，科学有效地掌握土地信息和管理土地权属，进行动态监测与更新是土地科学工作者面临的重大问题。,9.3 遥感技术在地籍中的应用,遥感技术在地籍中的应用,（1） 不能主动监测变化； （2） 测量方法落后且人为干扰大； （3） 变更数据获取速度慢，存在多次清绘

20、误差累积； （4） 一旦发现变化，原来的图件即失去现实性； （5） 土地利用图斑多为不规则多边形，运用平板仪等测量工具只能测量拐点，不能连续测量整个边界，而且难于精确标绘到原祥查底图上。,一、 传统土地利用动态监测方法存在的问题,含义： 是以土地利用调查的数据及图件为基础，运用遥感图像处理与识别技术，从遥感图像上提取变化信息，以达到对土地利用变化情况进行定期监测的技术的总称。 目的： 核查土地利用总体规划及年度用地计划的执行情况 重点检查每年土地变更调查汇总数据 为国家宏观决策提供土地利用变化情况 对违法或涉嫌违法用地进行快速的日常监测 为突发土地事件的处理提供依据。,遥感技术在地籍中的应用,

21、二、 土地利用动态遥感监测的含义和目的,遥感监测具有速度快、精度高、范围广等特点。 主要的陆地卫星包括： 美国的陆地卫星系列（Landsat）：美国LandsatTM、ETM+30m多光谱数据 法国的SPOT卫星： 10mSPOT5卫星多光谱数据和2.5m全色数据 中国的资源一号卫星：中巴地球资源卫星 其他陆地卫星 1999年以来利用高分辨遥感资料，对全国66个50万人口以上城市各类建设占用耕地情况进行了监测。,遥感技术在地籍中的应用,三、特点与遥感卫星,四、土地利用动态遥感监测的技术流程,遥感技术在地籍中的应用,9.3.2 土地利用变更调查,一、变更调查的技术模式 二、变更调查哪些问题 三、

22、土地利用怎样变化 四、判断变化的方法 五、精确定位 六、变更调查的作业程序,遥感技术在地籍中的应用,1. 土地利用现状图+航天遥感技术+外业调绘+GPS 适用：山区、高原、平原、草原、荒漠等地区； 基本覆盖特征为分类地块的面积较大。 比例尺：1：2.5万,1：5万，1:10万。 2. 土地利用现状图+航空遥感技术+外业调绘+GPS 适用：丘陵、平原地区； 基本覆盖特征为分类地块的面积较小。 比例尺：小于1：5000的所有尺度。,一、变更调查的技术模式,遥感技术在地籍中的应用,土地利用变更调查,土地利用变更调查,土地利用变更调查,二、变更调查哪些问题,1、谁的地变化了（权属和利用） 2、怎样变的

23、（变化方向） 3、为什么变化（变化原因） 4、什么时候变的（变化时间） 5、那个地方变了（位置确定） 6、变了多少（量算面积） who how why when where what （地籍、初始调查、变更调查的内容）,遥感技术在地籍中的应用,基本规律： 农用地 建设用地（征用、自用） 未利用地 农用地（整理、复垦、开发） 农用地 农用地（农业结构调整） 未利用地 建设用地（土地开发） 建设用地 农用地（整理、复垦） 建设用地 未利用地 （废弃） 建设用地 建设用地（旧城改造、开发）,三、土地利用怎样变化,遥感技术在地籍中的应用,包括发现变化区域、变化方向 1. 资料 背景资料：土地利用调查资

24、料 收集资料：土地征用、土地登记 土地勘测（整理、复垦、开发） 农业结构调整资料 荒地拍卖、用地合同资料 用地协议、新修农田水利资料 交通改造用地资料 其他资料 根据资料在工作底图上标示和勾绘 （影像图土地利用现状图）,四、判断变化的方法,遥感技术在地籍中的应用,2. 影像判读 遥感影像土地利用现状图： 自动判读人工判读 正射航空影像土地利用现状图： 以人工判读为主,四、判断变化的方法,遥感技术在地籍中的应用,为提高土地利用变化地块的空间定位精度，通常要对内业判读的成果进行外业核查。外业核查内容包括： （1）实地检查确认内业判读的变化图斑； （2）实地调查影像上识别或定位不准的小图斑边界线；

25、（3）实地量测影像上量测精度不足的线状地物宽度； （4）对影像上有云影遮盖的范围作补充调查； （5）实地收集监测区内与真正变化图斑相对应的土地变更调查资料，为变化信息分类后处理及精度评价提供依据。 （6）借助GPS等一些较高精度的测量手段，测定地块的边界。,五、 精确定位,遥感技术在地籍中的应用,1. 资料收集:土地、测绘、农业、林业、水利、交通、开发办等 2. 控制测量：GPS技术 3. 多时相、多波段影像：纠正、配准、融合 4. 影像判读：发现变化区域及其方向 5. 正射影像制作：含判读结果 6. 土地利用现状图：扫描数字化 7. 制作工作底图：正射影像土地利用现状图 8. 内业精确定位：

26、以人工勾绘变化边界为主 9. 外业核查和精确定位 10. 面积量算与统计（可在数据库建成之后进行） 11. 资料整理,六、 变更调查的作业程序,遥感技术在地籍中的应用,9.3.3 几个关键问题的讨论,关键问题有： 如何有效地发现土地利用的变化信息 如何确定何种土地利用类型发生了变化 变化的地块如何进行精确的空间定位,遥感技术在地籍中的应用,土地利用变化自动发现方法主要有： 影像相减法；植被指数相减法；变化矢量分析法(基于变化矢量分析的土地利用变化检测方法研究 )、主成分分析法；光谱特征变异法；分类结果比较法。 除了最后一种方法外，其余的方法都只是检测出可能的变化，而并没有给出土地利用变化的定量

27、信息（如面积）和变化中类型的转化信息（如地类属性）。 由于遥感影像处理的复杂性，在处理不同影像时单一的变化信息提取方法经常解决不了所有地类变化情况。 所以往往几种方法结合使用以弥补使用单一方法存在的不足。,一、 土地利用变化信息的发现方法,遥感技术在地籍中的应用,影像相减法：异物同谱现象的存在，假变化信息和噪声信息 植被指数相减法：不同时相植被覆盖情况的变化比较敏感 主成分分析法：产生出变化模板，指导目视判读及人工解译。对数据源要求较高，不同时相影像要具有同样影像分辨率，否则会造成较大的假变化差异。对于大图斑（人工勾绘边界）其精度为1个像元，面积精度与实地量测结果相当；对于直线边界（或线状地物

28、）（最小二乘法拟合）其精度可达到0.3个像元； 光谱特征变异法：同一地物反映在不同时相不同卫星影像上的光谱信息有一定的相关性，因此作影像融合时，就会如实地显示出地物正确光谱属性。但如果两者信息表现为不一致时，那么融合后影像的光谱就表现得与正常地物有所差别，此时就称地物发生了光谱特征变异，这些地物可以通过影像判读来勾绘出来。 分类结果比较法：精度受到影像分类精度的限制,遥感技术在地籍中的应用,二、土地利用变化类型的确定,目视解译法： 经验、专业知识、影像的差异或限制. 收集监测区域的土地基本信息、作物生长特性和地物的光谱特征等信息。 计算机自动解译分类： 多元统计识别分类法。 处理速度快，可重复

29、性强。 其中，最大似然法有着严密的理论基础，对于呈正态分布的数据，具有很好的统计特性，而且判别函数易于建立，是目前最常用的分类方法。,遥感技术在地籍中的应用,提高确定变化类型的精度 判读经验的积累和判读相关知识的辅助； 利用多源数据来提高判读的精度(人文地理情况、农作物生长情况，土地利用现状图以及地形图等资料.) ； 通过数字地形图的辅助，降低判读的不确定度； 通过数字土地利用图与影像的叠加比较分析，实现定性指导、定量解译，以进一步降低判读的不确定度； 使用知识辅助手段进一步提高判读精度。,遥感技术在地籍中的应用,三、提高变化地块的空间定位精度,为提高土地利用变化地块的空间定位精度，通常要对内

30、业判读的成果进行外业核查。 外业核查内容包括： （1）实地检查确认遥感内业判读的变化图斑； （2）实地调查影像上识别或定位不准的小图斑边界线； （3）实地量测影像上量测精度不足的线状地物宽度； （4）对影像上有云影遮盖的范围作补充调查； （5）实地收集监测区内与真正变化图斑相对应的土地变更调查资料，为变化信息分类后处理及精度评价提供依据。,遥感技术在地籍中的应用,借助GPS等一些较高精度的测量手段，以提高外业量测的准确性。 实地记录当地典型地物的光谱特征。当建立了该地区影像特征库之后，就能减少后续动态监测的外业工作量，并能为将来变化监测提供一定的预测分析和判读指导。,遥感技术在地籍中的应用,9

31、.4 GIS在地籍测量中的应用,GIS具有强大的数据采集/管理/处理、空间查询、功能分析和决策支持等功能，它广泛应用于地籍测量中。,一、GIS与地籍,1）我国地籍管理信息系统发展,我国地籍信息化建设是从上世纪80年代开始的。20多年来，我国地籍信息化建设取得了很大的成绩，地籍信息化已成为国土资源信息化，特别是土地管理信息化的重要技术支撑。1998年国土资源部组建以后，地籍信息化建设工作迈入了一个崭新阶段。进入新世纪后，地籍信息化建设步伐更快了。,二、地籍管理信息系统概述,在发展进程层面上： 城镇地籍信息系统建设起步早，技术成熟，覆盖面大，应用范围广; 农村地籍信息系统建设起步晚，起点高，发展快，影响大; 城乡一体化地籍信息系统建设方兴未艾.,在技术层面上： 从大系统小应用到小系统大应用; 从单机版到网络版; 从平面到立体，从二维到三维到多维.,在应用层面上： 从单位信息到部门信息; 从政府信息到公众信息.,三维显示、查询,多源数据集成,2）地籍管理信息系统发展趋势,城乡一体化地籍管理信息系统,瑞得公司的区域数据组织模型,一体化：市区街道街坊 权属单位图斑,原城镇：市区街道街坊宗地,原农村：市