一种土地变更调查新模式

【摘要】现阶段的土地变更调查大多采用遥感制图、航测制图、直接外业调绘、GPS采集变更数据，对于变更数据则需要返回室内人工编辑入库。这些模式入库繁冗、易出错。针对此类问题，本文提出了一种新的土地变更调查模式：基于GPS、嵌入式GIS和网络传输技术，采用PDA集成实现客户端与服务端同步更新地图，将数据实时存储。在此过程中充分考虑网络盲区、局部服务中断和多用户数据的影响，并提出有效解决方法，通过程序实验论证了此模式的可行性。

【关键词】嵌入式GIS；PDA；客户端；服务端；缓冲池；线程池

中图分类号：C35文献标识码： A

A new method of the land change investigation

Abstract: Remote Sensing mapping, aerial mapping, field data acquisition and GPS are widely used for the land change surveys, and data editing and storage will be accomplished manually for these traditional methods, making the processing inconvenient and error prone. A new method is proposed in this paper. This method depended on GPS, embedded GIS, network and personal digital assistant updates the protean map and storages the data in time between client and server. Network blind sports and the number of user will generate bad effect, and efficient measures are proposed. Finally, feasibility of the proposed method is tested.

Key words：Embedded GIS，PDA，Client，Server，Buffer pool，Thread pool

XIONG Bo-lin,YAN Jin-biao,HUANG Ding-fa ( Department of Surveying and Mapping,Southwest Jiaotong University,111 North Erhuan Road,Chengdu 610031,China)

一、 引言

由于我国土地调查时间跨度大，加上近几年处于经济高速发展的时期，土地利用变更较为频繁，为了反映土地的利用现状，及时掌握土地利用的变化就显得尤为重要。目前，纵观国内外传统的土地变更调查的方法主要有遥感制图、航测制图、直接外业调绘[1]。但是这些方法都有其缺陷[2]：①遥感制图只能宏观监测土地的变化，不能详尽反映土地局部变化信息；②航测制图仍采用传统的外业航测调绘方式，效率低；③纸质外业调绘需要繁琐的内业处理且成果不能及时入库。因此本文提出了一种新的高效便捷的土地变更调查模式。该模式把需调绘的地图嵌入具有联网功能的PDA中，结合GPS接收机采集变更土地的空间、属性数据，并实时回传到服务器上，实现野外采集与服务器同步更新地图与自动入库。新模式操纵流程简单，减轻了传统手工入库的繁冗工作，针对网络盲区或局部网络中断，仍可以继续作业，保证工作效率。

二、系统设计与实现

1. 系统环境与总体设计

由于嵌入式系统的运算能力、存储功能限制，且运行设备（PDA）需要PC机搭建特定的开发环境。考虑到技术支持和经济效应，该系统开发环境配置如下[3]：Windows系统的PC机服务器、同步调试串口数据线、开发工具（ArcGIS Mobile9.3，.NET环境，ArcGISMobile.CAB，AGMRuntime.CAB）、同步传输软件（Microsoft ActiveSync 4.5）。系统的总体架构如图1所示，整个系统包含客户端和服务端两部分[4]。

图1 系统总体结构

客户端：主要完成变化地块的空间、属性数据采集。野外作业人员通过蓝牙或串口线连接PDA与GPS接收机并通过网络信号[5]连接室内服务器，运用GPS测量变化地块的空间位置并解析转换接收机的NMEA0183协议数据[6]，在PDA中绘制变化图斑，并手动更改图斑的属性信息，存入地图中，同时将相关变化信息传至室内服务器。

服务端：该系统的服务端设计理念摒弃传统的数据入库方法，实现数据入库实时化、自动化、智能化。服务器端接收各个客户端回传的实时信息[7]，通过解译、分类，实现与PDA同步更新地图，并实时将更新信息存入数据库，避免了传统手工入库的人为错误，提高工作效率。

2.功能实现

综合考虑野外操纵的便利性和服务器的负荷载重，本系统主要实现以下功能。

（1） 地图基本操作

由于PDA体积小、内存受限等特点，本模块结合ArcGIS Mobile的特性，设计了放大、缩小、平移等基本功能。

地图编辑模块针对发生变化的地类图斑，采集GPS实时测量数据，对原始地图进行更替、删除、新建等操纵。编辑的流程为：选定变化的地图图层，按照已测数据重新绘制地类图斑，并修改属性信息。

图2 变更前图3变更后

（3）GPS数据采集

本次实验获取NMEA0183协议数据，该协议是为了在不同的GPS（全球定位系统）导航设备中建立统一的RTCM（海事无线电技术委员会）标准，由美国国家海洋电子协会（NMEA-The National Marine Electronics Associa-tion）制定的一套通讯协议。以此协议为数据源，保证了数据格式的通用性，具有广泛的应用意义。

GPS数据坐标系为WGS84，而生产中通常所用的是北京54坐标系或者西安80坐标系。因此GPS技术用于土地变更调查需要着重关注坐标转换。GPS测定变化图斑的坐标通过坐标转换，生成与地图匹配的平面坐标[6]。本文采用的ZHDV8-TR4接收机单点定位精度小于3m，完全符合土地变更调查的精度要求。

(4）服务器同步

该部分利用网络信号，实现PDA与服务器实时连接，野外采集的变更信息（图斑空间位置、属性信息）实时回传到服务器上并成图入库。从而实现在服务器端对野外作业人员进行定位跟踪，掌握野外工作的进展情况。

1) 回传数据解译

该功能位于服务器上，运用多线程方式实时监听客户端回传信息，并自动解译接收的数据，将数据分类存储，实现服务器与野外调查人员的同步更新变化图斑。

2) 更新数据入库

服务器将接收到的变化图斑的空间位置信息直接在地图上生成，属性信息则按照不同用户分类存储到服务器数据库中[8]，这样既实现了外调信息及时入库，又便于管理不同用户外业测量数据。

三、关键技术

1. 轻便地图生成

野外作业需要的地图必须保证轻便（PDA硬件限制），压缩性强，但数据精度要求高。本文采用ArcGIS Server生成地图，再通过压缩切片[9]，转换成适合PDA访问的轻便地图。这种方法保使得数据精度不变，而且图面内容无缺失，达到实验要求及目的。

2.地图同步更新

采用TCP/IP网络传输，外业观测数据安全到达指定服务器，确保客户端与服务端同步更新地图，这样既提高了数据的准确性与时效性，又省去了内业人员繁琐的工作。

3.缓冲池与多用户数据管理

野外作业时会遇到网络盲区或者客户端与服务端断开的突发状况，因此及时完整地保存已测信息，缓冲池的建立显得尤为重要。本文为客户端设计了一个数据缓冲池，充分利用PDA的缓存性能，消除了网络断开数据丢失的情况，保证数据传输的完整性。在常见的 WebGIS 系统中，针对大量用户的并发访问，为确保系统响应速度和对服务器资源的最少占用，通常采用线程池技术，在服务器端为每个用户创建一个相应的线程，有效管理多用户的并发访问。图5 给出了缓冲池与多用户并发访问多线程机制[10]。

图5缓冲池与线程池

左端为客户端，负责向服务器发送变更数据；中部为数据缓冲池，当网络出现异常时，客户端数据持续不断地进入缓冲池，数据1， 2，・・・，n不断探测网络连接情况；右端为线程池，网络连接正常时，缓冲池的数据1,2，・・・，n形成n对线程连接服务器，服务器成功接收数据后则结束该线程。服务器按照不同用户特定标识分类存储，有效地实现多用户数据管理[10]。

四、实验及结论

本文在设置网络异常和客户端多用户数据采集的环境下，验证了该土地调查模式的可行性。实验结果如下所示：

图6 网络异常

图7 网络连通后的服务器端

图6与图7的结果表明，客户端与服务端出现网络异常时，客户端暂时将变更信息存于缓冲池，待网络恢复连接后，再将缓冲池的数据发送至服务器端，并完成服务器的地图更新。

图8 变更信息入库

图8表明多用户数据发送至服务器，服务器端利用线程池技术一一应答，并将不同用户的变更数据存储入库。

从实验结果看到，网络异常时测量的变更数据无丢失，传输速度迅捷，多用户数据线程池保证了服务器的响应效率。

五、结语

服务器及时接收变更数据信息（空间位置、属性信息）对于土地变更调查尤为重要，本文通过网络传输，使得变更信息实时回传并存储入库，且解决了网络异常和多用户数据的影响。这种调查模式为土地变更调查提供了一种全新的方法和思维模式，已逐渐成为土地变更调查的发展趋势，对国土部门的决策具有重要的现实意义。

参考文献

[1] 中华人民共和国国土资源部.TD/T 1014-2007,第二次全国土地调查技术规程[S].北京：中国标准出版社，2007.

[2] 杨贵军,武文波,柳钦火,王圭.基于PDA的土地变更调查系统设计与实现[J].辽宁工程技术大学学报,2007,26(4):501-504[10].

[3] 来丽芳, 张岳,方剑强.基于嵌入式GIS的内外业一体化土地变更调查技术研究[J].测绘科学,2011,36(3):100-101.

[4] 蒋波涛.基于ArcGIS Mobile的移动规划平台的设计与实现[J].浙江万里学院学报,2010,23(5):50-52.

[5] 郝晓玲,赵刚,靳海英,李萍.基于Socket的无线网络传输研究[J].中国西部科技,2008,7(29):23-24.

作者简介：曾凡勇（1980-），男，测绘工程师

颜金彪（1987-），男,测绘工程师