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        GIS技術(shù)在城市地籍資源測繪中的應(yīng)用研究

        2021-02-15 07:53:24周明厚
        經(jīng)緯天地 2021年6期
        關(guān)鍵詞:延安市全站儀測繪

        趙 雷 周明厚

        (山東省地質(zhì)測繪院,山東 濟南 250003)

        0.引言

        我國幅員遼闊,為更好地對各個城市進行規(guī)劃,合理利用土地,地籍測繪工作從古代一直延續(xù)至今。地籍測繪是指對城市的地理位置、劃分界限、面積大小、土地類型及權(quán)屬等進行調(diào)查和測量,以登記在冊。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,地籍測繪手段和技術(shù)也在不斷進步,從最開始的人工測量,只記錄數(shù)據(jù),到現(xiàn)代,通過各種先進設(shè)備和技術(shù)測量,形成數(shù)據(jù)、圖件和表冊為一體的測量結(jié)果。

        受到地理、政治、經(jīng)濟、文化等因素的影響,城市地籍并不是一成不變的,因此對地籍進行定期測繪至關(guān)重要。關(guān)于城市地籍測繪研究有很多,如,何淼分析傳統(tǒng)地籍測繪方法存在的缺點,然后提出利用無人機低空傾斜攝影測量技術(shù)進行地籍測量,在多位鏡頭攝影獲取的影像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,利用Smart3D、Altizure、idata等專業(yè)軟件繪制地籍三維圖像,提高了工作人員的外業(yè)效率;顧俊杰將全站儀應(yīng)用到地籍測量過程中,通過全站儀獲取土地相關(guān)數(shù)據(jù),然后通過分析和處理,實現(xiàn)地籍繪制;吳風(fēng)華針對江西某市地籍,探討了GPS地籍控制測量的技術(shù)問題;張小芳則將GPS、RTK和全站儀3種技術(shù)集于一體,彌補了單一技術(shù)存在的缺點,提高了地籍測繪的精度。

        本文在前人研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS),進行城市地籍資源測繪研究,并分析GIS技術(shù)在城市地籍資源測繪中的應(yīng)用成效。本研究大致分為3部分:地籍資源數(shù)據(jù)測量;城市地籍測量與繪制,包括各類圖、表、冊;構(gòu)建地籍?dāng)?shù)據(jù)庫。本研究旨在提高我國城市地籍資源測繪工作質(zhì)量和效率。

        1.基于GIS技術(shù)的城市地籍資源測繪研究

        了解每個城市的地籍資源對于國家發(fā)展至關(guān)重要。城市地籍資源測繪是了解地籍資源的一個重要途徑,每隔一段年限,就需要全面測繪一次,以滿足城市規(guī)劃的需要。城市地籍資源測繪基本流程(如圖1所示)[1]:

        圖1 城市地籍資源測繪基本流程

        城市地籍資源測繪過程中,不可避免地會應(yīng)用到各種先進技術(shù)和設(shè)備,如,GPS技術(shù)、RS技術(shù)、GIS技術(shù)、遙感技術(shù)、無人機傾斜攝影技術(shù)、RTK技術(shù)、全站儀、攝像機、導(dǎo)航儀等。本研究以GIS技術(shù)為核心,研究其在城市地籍資源測繪中的應(yīng)用過程。

        GIS將計算機技術(shù)與空間地理分析技術(shù)有效地結(jié)合在一起,實現(xiàn)對土地空間數(shù)據(jù)的采集、輸入、存儲、查詢、分析和顯示[2]。GIS系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分組成,基本功能(如表1所示):

        表1 GIS基本功能

        1.1 地籍資源數(shù)據(jù)采集

        各類空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)是GIS運行的基礎(chǔ)和前提。GIS所需數(shù)據(jù)采集根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同,獲取方式也不同,可以通過查閱歷史資料進行獲取,可以通過各種測量設(shè)備進行現(xiàn)場采集[3]。其中,后者是GIS采集常用的手段,它需要搭配各種設(shè)備來完成,包括GPS-RTK測量系統(tǒng)、全站儀、遙感系統(tǒng)、無人機攝影設(shè)備等。下面對這些設(shè)備的工作原理進行具體分析。

        1.1.1 GPS-RTK測量系統(tǒng)

        GPS-RTK測量系統(tǒng)彌補了傳統(tǒng)GPS定位的不足,實現(xiàn)了厘米級精確定位。GPS-RTK測量系統(tǒng)工作流程如下:收集控制資料→基準站設(shè)置→流動站設(shè)置→坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換→流動站測量定位。GPS-RTK測量的數(shù)據(jù)為測站點在指定坐標(biāo)系中的三維定位坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

        1.1.2 全站儀

        全站儀,主要用于精密工程測量,它集測量、計算、顯示、存儲等各項功能于一身,可以測量3類數(shù)據(jù),即水平角、垂直角測量數(shù)據(jù),距離測量數(shù)據(jù),坐標(biāo)測量、高差測量數(shù)據(jù)[4]。

        1.1.3 遙感系統(tǒng)

        遙感通過發(fā)射并接收電磁波數(shù)據(jù)來判定目標(biāo)對象的性質(zhì)、空間分布、類型及其數(shù)量等。遙感系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)(如表2所示):

        表2 遙感系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

        1.1.4 無人機攝影設(shè)備

        無人機攝影設(shè)備是一種以無人機作為飛行平臺,同時搭載多臺傳感器,從不同角度采集影像的一種設(shè)備。其組成包括三部分,即飛行平臺(無人機、飛控系統(tǒng))、任務(wù)載荷(相機、傳感器)、地面系統(tǒng)(任務(wù)規(guī)劃與監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng))。無人機攝影設(shè)備工作原理如下:現(xiàn)場勘察與資料收集→布置及測量像控點→無人機傾斜攝影→自動三維建?!S繪圖→質(zhì)檢及外業(yè)補漏。

        1.2 城市地籍測量與繪制

        基于上述1.1章節(jié)獲得的各類空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)進行地籍測量與繪制。具體過程(如圖2所示):

        圖2 城市地籍測量與繪制流程圖

        城市地籍測量與繪制中需要用到的GIS軟件(如表3所示):

        表3 城市地籍測量與繪制GIS軟件

        1.3 構(gòu)建地籍?dāng)?shù)據(jù)庫

        在GIS軟件處理下,得到各類圖、表、冊等地籍?dāng)?shù)據(jù),將其存入地籍?dāng)?shù)據(jù)庫,完成城市地籍資源繪制。地籍?dāng)?shù)據(jù)庫建設(shè)路徑(如圖3所示):

        圖3 地籍?dāng)?shù)據(jù)庫建設(shè)路徑

        2.GIS技術(shù)在城市地籍資源測繪中的應(yīng)用效果分析

        為檢驗GIS技術(shù)在城市地籍資源測繪中的應(yīng)用效果,以延安市為例進行城市地籍資源測繪,測繪內(nèi)容包括研究區(qū)界址劃分、面積大小、土地類型等部分。

        2.1 研究區(qū)概況

        延安市位于陜西省,是中國革命的重要發(fā)源地。本章節(jié)測試研究就以該城市為例,進行GIS技術(shù)在城市地籍資源測繪中的應(yīng)用效果分析。

        2.2 地籍資源數(shù)據(jù)采集設(shè)備

        針對延安市地籍資源數(shù)據(jù),采集設(shè)備有4種:GPS-RTK測量系統(tǒng)、全站儀、遙感系統(tǒng)、無人機攝影設(shè)備。

        2.2.1 GPS-RTK定位測量儀器

        本章實例分析中,GPS-RTK定位測量儀器為中海達RTK測量儀。該測量儀主要功能特征如下:

        (1)扁平化UI界面——簡約的界面,便捷的操作,條理清晰,適應(yīng)強;

        (2)強大底圖顯示,支持離線百度地圖和dxf/shp數(shù)據(jù)導(dǎo)入顯示;

        (3)全面道路算法——支持斷鏈/超高加寬/邊坡放樣,支持DTM面放樣;

        (4)開放互聯(lián)功能——支持消息推送、軟固件在線智能升級;

        (5)高功率,低功耗——內(nèi)置收發(fā)一體電臺,讓基站和移動站完全互換;最大功率5W,連續(xù)工作時間可達10小時以上。

        2.2.2 全站儀

        BTS-812C系列工程全站儀,是一款簡便易用的全站儀,其功能特點如下:

        (1)“一鍵測存”功能,易學(xué)易用,支持數(shù)字、字母以及特殊符號快速輸入;

        (2)獨特的用戶鍵功能定制,將常用功能鍵定義至用戶間,使作業(yè)更加簡單便捷;

        (3)免棱鏡測距200m(350m可選),單棱鏡測距5km;

        (4)超大容量存儲空間,有2GB的SD存儲卡,存儲數(shù)據(jù)可達500萬點,配備專業(yè)讀卡器;

        (5)大容量可充電鋰電池,角度測量時間長達20小時。

        2.2.3 遙感設(shè)備

        采用的遙感設(shè)備為大型空間高分辨率遙感儀器,該儀器基本參數(shù)(如表4所示):

        表4 遙感設(shè)備基本參數(shù)

        2.2.4 無人機攝影設(shè)備

        采用的無人機攝影設(shè)備主要由UDI U818A無人機和5個16倍以上光學(xué)變焦數(shù)字攝像頭組成,從1個垂直、4個傾斜等5個不同的角度采集影像[5]。該攝像頭主要特征如下:

        (1)搭載約2000萬有效像素CCD,帶來高清畫質(zhì),即使對照片進行裁切和局部放大也能保留豐富細節(jié);

        (2)28mm廣角鏡頭,結(jié)合8倍光學(xué)變焦,使影像拍攝更為全面;

        (3)具有自動變焦功能,可根據(jù)目標(biāo)自動確定被攝體尺寸和構(gòu)圖。

        2.3 地籍參數(shù)設(shè)置

        在GIS軟件頁面設(shè)置地籍參數(shù),結(jié)果(如圖4所示):

        圖4 地籍參數(shù)設(shè)置

        2.4 界址劃分

        利用KOMOS GIS軟件對延安市界址進行劃分,劃分結(jié)果(如圖5所示):

        圖5 界址劃分結(jié)果

        2.5 土地類型圖繪制

        利用CASS軟件繪制土地類型圖(如圖6所示):

        圖6 延安市土地類型圖

        2.6 土地面積統(tǒng)計

        利用Opticks軟件對延安市各類型土地面積進行統(tǒng)計,統(tǒng)計結(jié)果(如表5所示):

        表5 延安市各類型土地面積統(tǒng)計結(jié)果

        2.7 結(jié)果分析

        綜合圖6、圖7以及表5,對比上一次的延安市界址、土地類型圖與面積數(shù)據(jù),可知延安市界址未發(fā)生變化,但是延安市其他林地的面積有所增加,證明該城市綠化工作取得了一定效果。

        3.結(jié)束語

        綜上所述,為了更好地規(guī)劃城市用地,明確其地籍資源具有重要的現(xiàn)實意義。為此,本文結(jié)合GIS技術(shù),對其在城市地籍資源測繪中的應(yīng)用進行研究。最后以延安市為例,進行GIS技術(shù)在城市地籍資源測繪中的應(yīng)用效果分析。通過分析,證明了GIS技術(shù)在城市地籍資源測繪工作中所發(fā)揮的作用,實現(xiàn)了對城市地理位置、界址、土地類型以及面積變化情況的了解,為延安市土地管理和規(guī)劃利用提供了重要的參考數(shù)據(jù)。

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