專利名稱：多任務(wù)模式的濕地?cái)?shù)據(jù)采集方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多任務(wù)模式的濕地?cái)?shù)據(jù)采集軟硬件 平臺(tái)，特別適用于濕地保護(hù)工作中野外調(diào)查時(shí)同步采集多種類空間數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、屬性信 息、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程上傳、實(shí)時(shí)更新等多任務(wù)模式的濕地?cái)?shù)據(jù)采集工作。
背景技術(shù)：
國(guó)際濕地公約對(duì)濕地定義是“濕地是指不論其為天然或人工、常久或暫時(shí)性的沼 澤地、濕原、泥炭地或水域地帶，帶有或靜止或流動(dòng)、或?yàn)榈胂趟蛳趟w，包括低 潮時(shí)水深不超過六米的水域”。同時(shí)又規(guī)定“可包括鄰接濕地的河湖沿岸，沿海區(qū)域以及濕 地范圍的島嶼或低潮時(shí)水深不超過六米的區(qū)域”。濕地是自然界最富生物多樣性的生態(tài)景 觀和人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的環(huán)境之一，是地球上具有多種功能的獨(dú)特生態(tài)系統(tǒng)；擁有 豐富的動(dòng)植物資源，相當(dāng)于一個(gè)大的天然基因庫(kù)，對(duì)生物物種多樣性的保護(hù)具有十分重要 的意義；濕地不僅為人類提供大量的食物、原料和水資源，而且在維護(hù)生態(tài)平衡、調(diào)節(jié)氣候、 保護(hù)生物多樣性和珍稀物種資源以及涵養(yǎng)水資源、蓄洪防旱、降解污染，防止自然災(zāi)害等方 面具有其它生態(tài)系統(tǒng)不可替代的作用；此外，人類開發(fā)濕地的歷史悠久，世界許多重要古文 明和現(xiàn)代文明都是靠濕地這類特殊的自然地域綜合體孕育的。因此，濕此被人們譽(yù)為“物種 基因庫(kù)” “地球之腎”、“生命搖籃”、“文明發(fā)源地”，對(duì)人類生存和發(fā)展有著十分重要的作用。濕地范圍廣闊、數(shù)據(jù)具有多樣性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，管理內(nèi)容豐富，涉及多個(gè)方面。 濕地交通不便，野外調(diào)查交通工具主要是船只，一次全面的野外調(diào)查工作需要花費(fèi)大量時(shí) 間，所以工作人員希望能同時(shí)調(diào)查多種數(shù)據(jù)。目前濕地野外調(diào)查主要有兩種工作方式一種 是調(diào)查工作開始前，先將調(diào)查范圍的現(xiàn)狀圖打印成紙質(zhì)地圖，調(diào)查人員拿著紙質(zhì)圖到現(xiàn)場(chǎng) 標(biāo)記、勾畫，同時(shí)在另外的紙上記錄屬性信息，調(diào)查工作結(jié)束后回到室內(nèi)再整理調(diào)查成果， 輸入計(jì)算機(jī)制圖。這種工作方式非常落后，工作效率低，因濕地范圍大，廣闊的水域中缺少 明顯地理標(biāo)記，調(diào)查人員經(jīng)常弄不清當(dāng)前所在位置對(duì)應(yīng)的地圖位置，所以調(diào)查成果的精度 很低，同時(shí)調(diào)查工作需要多種現(xiàn)狀圖做參考，紙質(zhì)地圖不能實(shí)現(xiàn)疊加分析，給調(diào)查工作帶來(lái) 不便。另一種方法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的常用野外數(shù)據(jù)調(diào)查技術(shù)，它利用市面上現(xiàn)有的帶數(shù) 據(jù)采集功能的GPS手持機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)定位測(cè)量，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并且提供屬性數(shù)據(jù)錄入和圖像采 集功能，此類產(chǎn)品具有體積小、重量輕、攜帶方便的特點(diǎn)。但是，濕地調(diào)查需要同時(shí)采集多個(gè) 方面的空間數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)，需要及時(shí)錄入大量的屬性信息，另外需要調(diào)用參照的數(shù)據(jù)也很 多，包括不同年代不同分辨率的多種衛(wèi)星航片數(shù)據(jù)、不同介質(zhì)不同比例的數(shù)字線劃圖、濕地 行政區(qū)劃、水系、道路網(wǎng)、濕地保護(hù)站、植被分布圖、鳥類分布圖、魚類分布圖、水文水質(zhì)監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)、樣方采集點(diǎn)等空間數(shù)據(jù)及圖像、錄像等多媒體數(shù)據(jù)等。并且在調(diào)查過程中需要反復(fù)的 調(diào)用和卸載這些海量空間數(shù)據(jù)、即時(shí)做疊加分析、參照利用，目前GPS手持機(jī)或PDA產(chǎn)品很 難完成這些工作。濕地野外數(shù)據(jù)調(diào)查工作需要一個(gè)圖形處理速度快、運(yùn)行穩(wěn)定、存儲(chǔ)空間足 夠大、操作方便的多任務(wù)模式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。目前已申請(qǐng)中國(guó)專利的有關(guān)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)明有5項(xiàng)一是喬彥友發(fā)明的“基于PDA、GPS、GIS和GPRS的野外調(diào)查系統(tǒng)”，二是吳沖龍、劉剛等人發(fā)明的“基于便攜機(jī)的計(jì)算 機(jī)輔助地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)”，三是王慶、王慧青等人發(fā)明的“土地調(diào)查的全數(shù)字化野外信息采集、 記錄與處理方法”，四是楊貴軍、黃文江等人發(fā)明的“一種基于PDA和3S結(jié)合的土地利用變 更調(diào)查方法及系統(tǒng)”，五是王慶、于冠男等人發(fā)明的“一種用于土地監(jiān)測(cè)的電子信息化系統(tǒng) 及其方法”。它們與本發(fā)明的區(qū)別在于前者主要是采用PDA做為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件平 臺(tái)，圖形處理能力和內(nèi)存空間有限，不能處理海量空間數(shù)據(jù)，且屬性信息采集功能不強(qiáng)，不 能同時(shí)采集空間數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)，不適合多任務(wù)模式的濕地?cái)?shù)據(jù)采集工作。本發(fā)明采用便 攜式計(jì)算機(jī)做為硬件平臺(tái)，提供了強(qiáng)大的圖型處理能力和海量空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，并且可 以提供方便快捷的多種數(shù)據(jù)采集方式和屬性錄入方式，并且采集到的數(shù)據(jù)可以通過3G上 網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程上報(bào)到管理部門的服務(wù)器，比已有發(fā)明更適合濕地里野外調(diào)查和數(shù)據(jù) 采集工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，而提供一種新型、 高效、穩(wěn)定、多任務(wù)模式的濕地?cái)?shù)據(jù)采集方法及系統(tǒng)，解決濕地保護(hù)工作中數(shù)據(jù)采集難、更 新難的實(shí)際問題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是所述多任務(wù)模式的濕地?cái)?shù)據(jù)采集方法，以便攜式計(jì)算 機(jī)為平臺(tái)，結(jié)合GPS模塊、圖像采集模塊、紅外測(cè)距模塊、無(wú)線通訊模塊等硬件設(shè)備和數(shù)據(jù) 采集軟件，采用藍(lán)牙通訊技術(shù)、3G網(wǎng)絡(luò)、GPS技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，具備有強(qiáng)大的圖形處 理、空間數(shù)據(jù)采集、圖像采集和屬性信息錄入能力的綜合軟、硬件系統(tǒng)。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)濕地 野外調(diào)查無(wú)紙化現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，避免了室內(nèi)內(nèi)業(yè)處理的重復(fù)勞動(dòng)，提高了數(shù)據(jù)采集的工作效率。 系統(tǒng)具有快速的圖形處理能力和海量空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，在采集多類空間數(shù)據(jù)同時(shí)采集圖 像信息、錄入屬性信息，并可方便疊加調(diào)用現(xiàn)有數(shù)據(jù)成果進(jìn)行分析，操作方便、工作能力強(qiáng)， 非常適合濕地保護(hù)區(qū)野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查工作，如調(diào)查濕地植被分布、動(dòng)物資源分布、水質(zhì)檢測(cè)、 水力設(shè)施、更新濕地?cái)?shù)據(jù)、項(xiàng)目普查等。本發(fā)明的多任務(wù)模式的濕地?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，便攜式計(jì)算機(jī)、GPS模塊、紅外測(cè)距儀 和圖像采集模塊的這些硬件之間都采用藍(lán)牙無(wú)線通訊連接和數(shù)據(jù)傳輸，很好地解決了眾多 硬件設(shè)備之間通過數(shù)據(jù)線互連錯(cuò)綜復(fù)雜的局面。本發(fā)明的多任務(wù)模式的濕地?cái)?shù)據(jù)采集方法，具體有兩種一種是直接用GPS絕對(duì) 定位來(lái)進(jìn)行采集，點(diǎn)對(duì)象可以單點(diǎn)實(shí)測(cè)，線和面對(duì)象可以圍繞目標(biāo)航行一圈，通過獲取一連 串點(diǎn)自動(dòng)生成線和面對(duì)象，對(duì)于無(wú)GPS信號(hào)或弱GPS信號(hào)區(qū)域單點(diǎn)測(cè)量可采用系統(tǒng)的幾何 輔助測(cè)量模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。另一種方法是通過導(dǎo)航定位得到當(dāng)前所在位置，結(jié)合高分辨 率衛(wèi)星遙感影像識(shí)別、肉眼觀察，利用強(qiáng)大的圖元繪制功能勾畫出地理空間對(duì)象，也可以利 用柵格數(shù)據(jù)擴(kuò)展模塊對(duì)衛(wèi)片進(jìn)行解譯，設(shè)有全自動(dòng)解譯、半自動(dòng)解譯和手工解譯三種模式， 可大大提高數(shù)據(jù)采集工作效率。如果對(duì)數(shù)據(jù)精度要求較高，系統(tǒng)支持采用GPS實(shí)時(shí)差分處 理辦法來(lái)提高坐標(biāo)信息的精度，差分信號(hào)通過3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)從差分服務(wù)器直接傳輸?shù)奖銛y 式計(jì)算機(jī)?？臻g數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，利用圖像采集模塊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取證，數(shù)據(jù)采集軟件為圖像生 成唯一的編碼，并自動(dòng)將圖像與空間對(duì)象建立關(guān)聯(lián)，一個(gè)空間對(duì)象可以關(guān)聯(lián)一個(gè)或者多個(gè) 圖像信息，采集現(xiàn)場(chǎng)可以刪除、修改和重新采集圖像信息。數(shù)據(jù)采集軟件充分利用便攜式計(jì)算機(jī)方便的鍵盤輸入功能，設(shè)有拼音首字母輸入、數(shù)字代碼輸入、鼠標(biāo)選擇輸入等多種屬性 信息輸入機(jī)制，可以方便快捷地進(jìn)行屬性錄入。這些工作完成后，數(shù)據(jù)采集軟件將空間數(shù) 據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、屬性信息自動(dòng)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)將它們生成標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)包，遠(yuǎn)程上報(bào) 到服務(wù)器。本發(fā)明提供一種幾何輔助測(cè)量方法，用于解決單點(diǎn)測(cè)量時(shí)，GPS信號(hào)非常弱(捕獲 衛(wèi)星顆數(shù)小于3顆)或者沒有信號(hào)的測(cè)量環(huán)境。解決方法是通過任意兩個(gè)有GPS信號(hào)的測(cè) 量點(diǎn)和這兩點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的距離，運(yùn)用幾何求解的辦法求出目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)。本發(fā)明利用3G無(wú)線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地?zé)o線上網(wǎng)，實(shí)時(shí)將采集系統(tǒng)生成的標(biāo) 準(zhǔn)數(shù)據(jù)包遠(yuǎn)程上報(bào)到管理部門的數(shù)據(jù)服務(wù)器，以便管理部門提供最新的數(shù)據(jù)服務(wù)。技術(shù)效果本發(fā)明提供一種新型、高效、穩(wěn)定、多任務(wù)模式的濕地?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，有利于提高 濕地管理部門野外調(diào)查工作效率，解決數(shù)據(jù)采集、更新難的實(shí)際問題。本發(fā)明成本低，普通的便攜式計(jì)算機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)，價(jià)格比GPS手持機(jī)還要便宜。本發(fā)明圖形處理速度外、存儲(chǔ)空間大、繪圖方面、操作簡(jiǎn)單，適合于多任務(wù)模式的 濕地野外數(shù)據(jù)采集工作。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了野外調(diào)查工作無(wú)紙化辦公，現(xiàn)場(chǎng)成圖、實(shí)時(shí)更新。


圖1本發(fā)明系統(tǒng)框2本發(fā)明硬件設(shè)備通訊3濕地?cái)?shù)據(jù)采集流程4幾何輔助測(cè)量原理圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施用例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。(1)數(shù)據(jù)采集器。濕地范圍廣闊、數(shù)據(jù)具有多樣性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，管理內(nèi)容豐富，涉及多個(gè)方面。 濕地交通不便，野外調(diào)查交通工具主要是船只，一次全面的野外調(diào)查工作需要花費(fèi)大量時(shí) 間，所以工作人員希望能同時(shí)調(diào)查多種數(shù)據(jù)。目前，其它行業(yè)常用的野外調(diào)查工具是帶數(shù)據(jù) 采集功能的GPS手持機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)定位測(cè)量，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，且能提供屬性數(shù)據(jù)錄入和圖像采集 功能，此類產(chǎn)品具有體積小、重量輕、攜帶方便的特點(diǎn)。但是，濕地調(diào)查需要同時(shí)采集多個(gè)方 面的空間數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)，需要調(diào)用參照的數(shù)據(jù)也很多，包括不同年代不同分辨率的多種衛(wèi) 星航片數(shù)據(jù)、不同介質(zhì)不同比例的數(shù)字線劃圖、濕地行政區(qū)劃、水系、道路網(wǎng)、濕地保護(hù)站、 植被分布圖、鳥類分布圖、魚類分布圖、水文水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、樣方采集點(diǎn)等空間數(shù)據(jù)及圖像、 錄像等多媒體數(shù)據(jù)等。調(diào)查前期先將這些數(shù)據(jù)裝入系統(tǒng)，用于導(dǎo)航定位，調(diào)查過程中需要反 復(fù)的調(diào)用和卸載這些數(shù)據(jù)、即時(shí)做疊加分析、參照利用，并且有大量的數(shù)據(jù)需要及時(shí)錄入。 濕地野外數(shù)據(jù)調(diào)查工作需要一個(gè)圖形處理速度快、運(yùn)行穩(wěn)定、存儲(chǔ)空間足夠大、操作方便的 多任務(wù)模式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。傳統(tǒng)的基于PDA或GPS手持機(jī)的數(shù)據(jù)采集器顯得無(wú)能為力， 而便攜式計(jì)算機(jī)卻能很好地解決這些問題。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。
(2)硬件設(shè)備之間的通訊方式。野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)涉及硬件設(shè)備較多，包括便攜式計(jì)算機(jī)、GPS模塊、紅外測(cè)距儀、 圖像采集模塊，為解決這些硬件之間便捷的連接和數(shù)據(jù)傳輸，采用藍(lán)牙無(wú)線通信無(wú)疑是最 好的手段。藍(lán)牙是一種短距離(一般是IOm之內(nèi))、最廉價(jià)的無(wú)線通訊技術(shù)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信方式。通過使用高速跳頻(FH，F(xiàn)requency Hopping)和時(shí)分多址(TDMA，Time DivesionMuli-access)技術(shù)，透過芯片上的無(wú)線接收器，使配有藍(lán)牙模塊的硬件設(shè)備能呈 網(wǎng)狀鏈接起來(lái)，傳輸速度可以達(dá)到每秒鐘1兆字節(jié)，能有效地解決各設(shè)備之間通過數(shù)據(jù)線 互連錯(cuò)綜復(fù)雜的局面。一般的便攜式計(jì)算機(jī)都自帶有藍(lán)牙模塊，也可以花費(fèi)幾十元購(gòu)買一 個(gè)USB接口的藍(lán)牙模塊，GPS模塊、紅外測(cè)距儀、圖像采集模塊等硬件也具備藍(lán)牙通信模塊。 藍(lán)牙連接十分簡(jiǎn)單，便攜式計(jì)算機(jī)開啟藍(lán)牙服務(wù)后，可以自動(dòng)搜索服務(wù)范圍內(nèi)的有效的藍(lán) 牙設(shè)備，找到設(shè)備后，給每個(gè)設(shè)備各分配一個(gè)專用COM接口進(jìn)行連接，連接成功硬件設(shè)備就 可以當(dāng)做普通文件一樣進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取操作了。硬件設(shè)備連接如圖2所示。(3)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換及定位導(dǎo)航。GPS是全球性的定位系統(tǒng)，定位測(cè)量得到的位置結(jié)果是全球通用的Wgs84坐標(biāo)下 的經(jīng)緯度坐標(biāo)，而我國(guó)測(cè)繪成果大多采用國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)，最常用的是西安80和北京M兩 種，因此需要將Wgs84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)。為避免過多計(jì)算影響處理器運(yùn)行，提出較 少硬件資源開支的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型，采用最小二乘法進(jìn)行了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求取和平差。首 先，將目標(biāo)坐標(biāo)系下的大地坐標(biāo)(B1, L1, H1)根據(jù)高斯投影原理轉(zhuǎn)換為目標(biāo)坐標(biāo)下的高斯坐 標(biāo)，其次將控制點(diǎn)WGS84大地坐標(biāo)(B2，L2, H2)根據(jù)高斯投影原理轉(zhuǎn)換成WGS84高斯平面坐 標(biāo)。然后將控制點(diǎn)WGS84高斯平面坐標(biāo)與控制點(diǎn)在目標(biāo)坐標(biāo)系的高斯坐標(biāo)一一對(duì)應(yīng)，根據(jù) 四參數(shù)平面轉(zhuǎn)換模型求取平面轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后將參數(shù)應(yīng)用到調(diào)查范圍的其它點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。 轉(zhuǎn)換過程中還涉及到中央子午線的問題，一般我們可以在調(diào)查范圍內(nèi)，近中心位置實(shí)測(cè)一 點(diǎn)，取與該點(diǎn)經(jīng)度最近的被3整除的經(jīng)線為中央子午線。濕地范圍通常比較大，沒有明顯地理標(biāo)識(shí)，在水域中行駛很容易迷失方向，本發(fā)明 的GPS模塊具有快速、準(zhǔn)確定位的優(yōu)點(diǎn)，并且定位數(shù)據(jù)每秒刷新一次，通過解譯GPS坐標(biāo)信 息，將坐標(biāo)信息以一個(gè)點(diǎn)對(duì)象顯示在地圖窗口中，結(jié)合衛(wèi)星遙感影像就可以快速定位，為數(shù) 據(jù)采集提供導(dǎo)航定位功能。(4)數(shù)據(jù)采集軟件本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集軟件采用C#. Net和國(guó)產(chǎn)GIS平臺(tái)SupermapObjects開發(fā)，具有 強(qiáng)大的圖形繪制、編輯、空間數(shù)據(jù)管理、分析能力。系統(tǒng)由地圖導(dǎo)航模塊、數(shù)據(jù)編輯模塊、數(shù) 據(jù)管理模塊、數(shù)據(jù)檢查模塊、統(tǒng)計(jì)分析模塊和數(shù)據(jù)上傳模塊組成。地圖導(dǎo)航模塊為工作人 員提供方便的導(dǎo)航功能，將導(dǎo)航點(diǎn)保存到專門的導(dǎo)航路徑數(shù)據(jù)層，根據(jù)需要可以設(shè)置1秒、 2秒或者5秒記錄一次，每個(gè)導(dǎo)航點(diǎn)包括編號(hào)，X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、高程、速度等屬性，這樣就可 以清楚的表達(dá)已經(jīng)走過的地方，有利于合理安排調(diào)查路線和方便日后數(shù)據(jù)整理工作；數(shù)據(jù) 編輯模塊提供多種基本矢量元素繪制、地理要素繪制和圖元的修改，基本矢量元素包括點(diǎn)、 線、面、圓、矩形、橢圓等，而地理要素包括道路、房屋、植被、河流等，圖元修改包括圖元選 擇、刪除、節(jié)點(diǎn)編輯、移動(dòng)、節(jié)點(diǎn)捕捉、數(shù)據(jù)復(fù)制等；數(shù)據(jù)管理模塊利用SDX空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎 來(lái)解決關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)的問題，提供對(duì)海量空間數(shù)據(jù)、非空間數(shù)據(jù)進(jìn)行高效率 操作的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。數(shù)據(jù)檢查模塊設(shè)有多種數(shù)據(jù)檢查機(jī)制，檢查調(diào)查數(shù)據(jù)的合理性，并審核入庫(kù)；統(tǒng)計(jì)分析模塊提供多種查詢和專題分析功能，可使用各種圖形風(fēng)格符號(hào)來(lái)表達(dá)屬性 信息某方面特征，表示現(xiàn)象的現(xiàn)狀和分布規(guī)律及其聯(lián)系，且能指出這些現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)變化和 發(fā)展規(guī)律；數(shù)據(jù)上傳模塊將采集的數(shù)據(jù)生成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)包，并利用無(wú)線通訊方式將數(shù)據(jù)包實(shí) 時(shí)發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器。(5)數(shù)據(jù)采集本發(fā)明提供兩種空間數(shù)據(jù)采集辦法，一種是直接用GPS絕對(duì)定位來(lái)進(jìn)行采集，點(diǎn) 對(duì)象可以單點(diǎn)實(shí)測(cè)，對(duì)于無(wú)(弱)GPS信號(hào)區(qū)域單點(diǎn)測(cè)量可采用系統(tǒng)的幾何輔助測(cè)量模塊進(jìn) 行數(shù)據(jù)采集，線和面對(duì)象可以圍繞目標(biāo)航行一圈，通過獲取一連串點(diǎn)自動(dòng)生成線和面對(duì)象。 另一種方法是通過導(dǎo)航定位得到當(dāng)前所在位置，結(jié)合高分辨率衛(wèi)星遙感影像識(shí)別、肉眼觀 察，利用強(qiáng)大的圖元繪制功能勾畫出地理空間對(duì)象，也可以利用柵格數(shù)據(jù)擴(kuò)展模塊對(duì)衛(wèi)片 進(jìn)行解譯，設(shè)有全自動(dòng)解譯、半自動(dòng)解譯和手工解譯三種模式，可大大提高數(shù)據(jù)采集工作效 率。如果對(duì)數(shù)據(jù)精度要求較高，系統(tǒng)支持采用GPS實(shí)時(shí)差分處理辦法來(lái)提高坐標(biāo)信息的精 度。實(shí)時(shí)差分是指通過建立一個(gè)基準(zhǔn)站，由基準(zhǔn)站向用戶站實(shí)時(shí)發(fā)送差分信號(hào)，用戶站根據(jù) 差分信號(hào)來(lái)消除誤差，能提高GPS測(cè)量與導(dǎo)航的精度，系統(tǒng)的GPS差分信號(hào)通過3G無(wú)線網(wǎng) 絡(luò)從差分服務(wù)器傳輸?shù)奖銛y式計(jì)算機(jī)?？臻g數(shù)據(jù)采集的同時(shí)，利用圖像采集模塊采集圖像 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取證，數(shù)據(jù)采集軟件為圖像生成唯一的編碼，并自動(dòng)將圖像與空間對(duì)象建立關(guān)聯(lián)， 一個(gè)空間對(duì)象可以關(guān)聯(lián)一個(gè)或者多個(gè)圖像信息，采集現(xiàn)場(chǎng)可以刪除、修改和重新采集圖像 信息。數(shù)據(jù)采集軟件充分利用便攜式計(jì)算機(jī)鍵盤設(shè)有拼音首字母輸入、數(shù)字代碼輸入、鼠標(biāo) 選擇輸入等多種屬性數(shù)據(jù)輸入機(jī)制，可以方便快捷地進(jìn)行屬性錄入。這些工作完成后，數(shù)據(jù) 采集軟件將空間信息、圖像信息、屬性信息自動(dòng)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)將它們生成標(biāo)準(zhǔn)格式的 數(shù)據(jù)包，準(zhǔn)備遠(yuǎn)程上報(bào)到服務(wù)。濕地?cái)?shù)據(jù)采集流程如圖3所示。(6)幾何輔助測(cè)量模塊工作步驟。單點(diǎn)測(cè)量時(shí)，有些測(cè)量點(diǎn)(如建筑物的墻角、蔭蔽樹冠下的測(cè)量點(diǎn))的GPS信號(hào)非 常弱(捕獲衛(wèi)星顆數(shù)小于3顆)或者沒有信號(hào)，這時(shí)可以采用幾何輔助測(cè)量模塊進(jìn)行測(cè)量。 如圖4，A，B兩點(diǎn)是有GPS信號(hào)的兩點(diǎn)，P是無(wú)GPS的測(cè)量點(diǎn)，也就是待求點(diǎn)。首先，我們可 以先利用GPS模塊測(cè)量出點(diǎn)A和點(diǎn)B的坐標(biāo)，再用紅外測(cè)距儀測(cè)出點(diǎn)A到目標(biāo)點(diǎn)P的距離 Li，點(diǎn)B到目標(biāo)點(diǎn)P的距離L2，然后，利用藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)將A，B，L1，L2自動(dòng)傳輸?shù)侥K 的數(shù)據(jù)輸入接口，運(yùn)行幾何求解的辦法計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)，適用于無(wú)(弱)GPS信號(hào)測(cè)量區(qū) 內(nèi)定點(diǎn)測(cè)量任務(wù)。幾何求解方法以A點(diǎn)為圓心Ll為半徑畫一個(gè)圓Cl，以B點(diǎn)為圓心L2為 半徑畫另一個(gè)圓C2，這時(shí)這兩個(gè)圓有兩個(gè)交點(diǎn)P1，P2，再根據(jù)A，B，P的旋轉(zhuǎn)方向來(lái)確定Pl， P2哪個(gè)為真正的P。(7)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程上傳。3G全稱3rd-generati0n，中文含義是第三代移動(dòng)通信技術(shù)，是指支持高速數(shù)據(jù)傳 輸?shù)姆涓C移動(dòng)通訊技術(shù)，具有提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特征。3G上網(wǎng)是繼GSM、GPRS、EDGE后新的 快速無(wú)線上網(wǎng)技術(shù)，便攜式計(jì)算機(jī)可以通過擴(kuò)展3G無(wú)線網(wǎng)卡來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先需要購(gòu)買一個(gè) USB接口即插即用的3G無(wú)線網(wǎng)卡模塊，然后到營(yíng)業(yè)廳申請(qǐng)一個(gè)3G號(hào)碼，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電 信、中國(guó)聯(lián)通都有3G業(yè)務(wù)供選擇，開通后并可實(shí)現(xiàn)較低成本的隨時(shí)隨地?zé)o線上網(wǎng)業(yè)務(wù)。有 了如此高速、便捷的數(shù)據(jù)傳輸通道，就可以像在辦公室發(fā)E-Mail —樣將數(shù)據(jù)包實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程上 報(bào)到服務(wù)器，以便提供最新的數(shù)據(jù)服務(wù)。
權(quán)利要求
1.一種多任務(wù)模式的濕地?cái)?shù)據(jù)采集方法，其特征在于以便攜式計(jì)算機(jī)為平臺(tái)，結(jié)合 GPS模塊、圖像采集模塊、紅外測(cè)距模塊、無(wú)線通訊模塊等硬件設(shè)備和數(shù)據(jù)采集軟件，采用藍(lán) 牙通訊技術(shù)、3G網(wǎng)絡(luò)、GPS技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，具備圖形處理、空間數(shù)據(jù)采集、圖像采集 和屬性信息錄入能力的綜合系統(tǒng)，在采集多類空間數(shù)據(jù)同時(shí)采集圖像信息、錄入屬性信息， 并可方便疊加調(diào)用現(xiàn)有數(shù)據(jù)成果進(jìn)行分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多任務(wù)模式的濕地?cái)?shù)據(jù)采集方法，其特征在于便攜式計(jì)算 機(jī)、GPS模塊、紅外測(cè)距儀和圖像采集模塊的硬件之間采用藍(lán)牙無(wú)線通訊連接和數(shù)據(jù)傳輸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的多任務(wù)模式的濕地?cái)?shù)據(jù)采集方法，其特征在于具體方法有兩種 一種是直接用GPS絕對(duì)定位來(lái)進(jìn)行采集，點(diǎn)對(duì)象可以單點(diǎn)實(shí)測(cè)，線和面對(duì)象可以圍繞目標(biāo) 航行一圈，通過獲取一連串點(diǎn)自動(dòng)生成線和面對(duì)象，對(duì)于無(wú)GPS信號(hào)或弱信號(hào)區(qū)域單點(diǎn)測(cè) 量可采用系統(tǒng)的幾何輔助測(cè)量模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。另一種方法是通過導(dǎo)航定位得到當(dāng)前所 在位置，結(jié)合高分辨率衛(wèi)星遙感影像識(shí)別、肉眼觀察，圖元繪制功能勾畫出地理空間對(duì)象， 或柵格數(shù)據(jù)擴(kuò)展模塊對(duì)衛(wèi)片進(jìn)行解譯，系統(tǒng)支持采用GPS實(shí)時(shí)差分處理辦法來(lái)提高坐標(biāo)信 息的精度，差分信號(hào)通過3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)從差分服務(wù)器直接傳輸?shù)奖銛y式計(jì)算機(jī)；空間數(shù)據(jù)采 集的同時(shí)，圖像采集模塊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取證，數(shù)據(jù)采集軟件為圖像生成唯一的編碼，并自動(dòng)將圖 像與空間對(duì)象建立關(guān)聯(lián)，一個(gè)空間對(duì)象可以關(guān)聯(lián)一個(gè)或者多個(gè)圖像信息，采集現(xiàn)場(chǎng)可以刪 除、修改和重新采集圖像信息；便攜式計(jì)算機(jī)方便的鍵盤，設(shè)有拼音首字母輸入、數(shù)字代碼 輸入、鼠標(biāo)選擇輸入等多種屬性信息輸入機(jī)制；數(shù)據(jù)采集軟件將空間數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、屬性 信息自動(dòng)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)將它們生成標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)包，遠(yuǎn)程上報(bào)到服務(wù)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多任務(wù)模式的濕地?cái)?shù)據(jù)采集方法，其特征在于所述的幾何輔 助測(cè)量方法，用于解決單點(diǎn)測(cè)量時(shí)GPS信號(hào)非常弱或者沒有信號(hào)的測(cè)量環(huán)境，解決方法是 通過任意兩個(gè)GPS測(cè)量點(diǎn)和這兩點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的距離，運(yùn)用幾何求解的辦法求出目標(biāo)點(diǎn)的坐 標(biāo)。
5.一種多任務(wù)模式的濕地?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于包括便攜式計(jì)算機(jī)、GPS模塊、圖 像采集模塊、紅外測(cè)距模塊、無(wú)線通訊模塊，這些硬件之間采用藍(lán)牙無(wú)線通訊連接和數(shù)據(jù)傳 輸。
全文摘要
一種多任務(wù)模式的濕地?cái)?shù)據(jù)采集方法及系統(tǒng)，以便攜式計(jì)算機(jī)為平臺(tái)，結(jié)合GPS模塊、圖像采集模塊、紅外測(cè)距模塊、無(wú)線通訊模塊等硬件設(shè)備和自行開發(fā)的數(shù)據(jù)采集軟件，采用藍(lán)牙通訊技術(shù)、3G網(wǎng)絡(luò)、GPS技術(shù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等進(jìn)行開發(fā)，具備有強(qiáng)大的圖形處理、空間數(shù)據(jù)采集、圖像采集和屬性信息錄入能力，本方法及系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)濕地野外調(diào)查無(wú)紙化現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，避免了室內(nèi)內(nèi)業(yè)處理的重復(fù)勞動(dòng)，提高了數(shù)據(jù)采集的工作效率。并可方便疊加調(diào)用現(xiàn)有數(shù)據(jù)成果進(jìn)行分析，非常適合濕地保護(hù)區(qū)野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查工作，如調(diào)查濕地植被分布、動(dòng)物資源分布、水質(zhì)檢測(cè)、水力設(shè)施、更新濕地?cái)?shù)據(jù)、項(xiàng)目普查等。本發(fā)明解決了濕地保護(hù)工作中數(shù)據(jù)采集難、更新難的實(shí)際問題。
文檔編號(hào)G01C13/00GK102103201SQ200910263650
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者周立波, 曹永卿, 譚獻(xiàn)良, 趙運(yùn)林, 黃田 申請(qǐng)人:湖南城市學(xué)院