移動端農(nóng)用地現(xiàn)場核查系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

曹智

摘要 隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)用地管理日益成為國土資源管理工作的熱點和難點問題。如何采用高效科學(xué)的技術(shù)手段，建立農(nóng)用地現(xiàn)場核查系統(tǒng)，提高農(nóng)用地核查效率，更好地為農(nóng)用地管理服務(wù)，已成為亟待解決的問題之一。在移動平臺上設(shè)計了農(nóng)用地現(xiàn)場核查系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)的主要功能與實現(xiàn)方法，并在移動平臺上進(jìn)行了實現(xiàn)與試驗，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)核查；移動端；采集信息系統(tǒng)

中圖分類號 S127 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）15-344-03

Design and Implementation of a Mobile System in Farmland Verification

CAO Zhi

（Shanghai Institute of Surveying and Mapping， Shanghai 200063）

Abstract With the development of modern agriculture， agricultural land management has become a hot and difficult problem for the management of land and resources. To build a system for farmland verification adopting effective scientific technology， to improve the efficiency of verification， and to serve for the agricultural land management better， become one of the problems to be solved. This paper designs and implements a mobile system in farmland verification， and elaborates the main functions of the system and the implementation methods， and has carried on the implementation and experiment on the mobile platform， obtained the good effect.

Key words Farmland verification； The mobile terminal； System for collecting information

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)深入到各行各業(yè)與人們的生活中；通信技術(shù)的發(fā)展和移動技術(shù)的提高，移動互聯(lián)網(wǎng)迅速崛起，開啟了“數(shù)字革命”時代。在此環(huán)境下，移動地圖方興未艾，為農(nóng)用地現(xiàn)場核查系統(tǒng)的建設(shè)提供了便利[1-3]。

隨著我國的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速轉(zhuǎn)變，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，農(nóng)業(yè)設(shè)施增加，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益得到了顯著提高。與此同時，為了適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，需要完善農(nóng)用地精細(xì)化管理，保障我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

農(nóng)用地信息的現(xiàn)場核查是農(nóng)用地精細(xì)化管理的重要工作，是農(nóng)用地信息化管理系統(tǒng)與農(nóng)用地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)與完善的需求，是進(jìn)一步提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性的必經(jīng)之路，具有重要的意義。長期以來，農(nóng)用地信息的現(xiàn)場核查工作主要以紙質(zhì)地圖和紙質(zhì)農(nóng)用地信息為參考，核查人員根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行核查，發(fā)現(xiàn)問題后進(jìn)行登記更正，最后交由農(nóng)用地數(shù)據(jù)庫管理員進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。傳統(tǒng)的現(xiàn)場核查效率低下，數(shù)字化水平低，農(nóng)用地信息更新滯后。為進(jìn)一步提升現(xiàn)場核查的效率和準(zhǔn)確性，采用先進(jìn)的信息化技術(shù)手段和設(shè)備，面對平板和手機(jī)等移動設(shè)備，建立一套農(nóng)用地現(xiàn)場核查系統(tǒng)十分有必要。移動技術(shù)的發(fā)展使農(nóng)用地現(xiàn)場核查人員可以將所有需要的地圖、農(nóng)用地信息保存在移動設(shè)備上，而不必攜帶大量紙質(zhì)資料進(jìn)行現(xiàn)場核查工作，提高了核查效率；成熟的移動通訊技術(shù)使現(xiàn)場核查人員可以根據(jù)核查情況實時更新農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)庫，并可以實時通過網(wǎng)絡(luò)查看其他核查人員的核查結(jié)果和更新的數(shù)據(jù)庫，既有效防止了核查人員間的重復(fù)工作，又大大提高了核查工作的準(zhǔn)確率。

基于移動平臺建設(shè)農(nóng)用地現(xiàn)場核查系統(tǒng)，為農(nóng)用地核查數(shù)據(jù)的信息資源數(shù)字化、信息實體虛擬化、信息獲取一體化、信息利用共享化、信息提供知識化等提供了便利；基于先進(jìn)和成熟的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、移動端技術(shù)、多媒體技術(shù)、智能檢索技術(shù)和計算機(jī)安全技術(shù)等設(shè)計與開發(fā)移動采集信息系統(tǒng)，實現(xiàn)對多種數(shù)據(jù)資源包括空間位置、文本屬性、照片和視頻等多媒體信息的獲取、管理和共享，提高農(nóng)用地核查工作的效率和科學(xué)管理水平；建立采集信息的交換方式，現(xiàn)場核查數(shù)據(jù)是該項目的重要數(shù)據(jù)，鑒于此類數(shù)據(jù)的空間特征以及數(shù)據(jù)交換與共享的特點，建立數(shù)據(jù)信息的存儲規(guī)則，為基于空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理與發(fā)布設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 總體設(shè)計

農(nóng)用地現(xiàn)場核查系統(tǒng)是運行于互聯(lián)網(wǎng)中的移動應(yīng)用系統(tǒng)，通過在線調(diào)用農(nóng)用地信息在線地圖服務(wù)、加載離線基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)，農(nóng)業(yè)核查員在移動端獲取到農(nóng)用地信息，與實地信息進(jìn)行對比，進(jìn)行現(xiàn)場核查工作。最后，將現(xiàn)場核查結(jié)果實時傳回服務(wù)器，以達(dá)到實時更新農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)庫的目的?？傮w架構(gòu)圖如圖1所示。農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)庫與基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)庫，組成了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層支撐起了整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

圖1 總體設(shè)計

在農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上建立起農(nóng)用地信息服務(wù)與農(nóng)用地核查服務(wù)，通過移動互聯(lián)網(wǎng)與移動端的農(nóng)用地核查系統(tǒng)相連。前者為系統(tǒng)提供必要的農(nóng)用地信息，后者用以農(nóng)用地現(xiàn)場核查人員實時更新農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)庫，它們共同為系統(tǒng)的農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)與農(nóng)用地現(xiàn)場核查應(yīng)用實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享與交換?；A(chǔ)地圖數(shù)據(jù)經(jīng)過加密、壓縮存儲等步驟，制作成自定義的離線柵格數(shù)據(jù)格式，直接存儲在移動設(shè)備中，供農(nóng)用地現(xiàn)場核查應(yīng)用調(diào)用。

移動端的農(nóng)用地線程核查應(yīng)用由農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)查看、搜索、現(xiàn)場核查記錄和記錄查看等功能模塊構(gòu)成。

1.2 離線數(shù)據(jù)

系統(tǒng)需要用的數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)和農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)?；A(chǔ)地圖數(shù)據(jù)采用柵格格式，數(shù)據(jù)量較大，因此需要制作成離線數(shù)據(jù)放在移動端進(jìn)行加載。

移動設(shè)備與一般的臺式機(jī)和筆記本電腦等相比，具有屏幕尺寸較小、計算能力有限、觸摸交互、輸入源豐富（移動終端具有GPS、陀螺儀、重力感應(yīng)、加速感應(yīng)等模塊）等特點，對移動端離線數(shù)據(jù)的制作提出了不同的要求。為了在有限的窗口范圍內(nèi)清晰顯示地圖要素信息，系統(tǒng)采用的基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)采用了不同于網(wǎng)絡(luò)終端上地圖數(shù)據(jù)的層級與不同層級的顯示內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.1 離線數(shù)據(jù)安全。

在一些情況下，為了確保離線基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)的安全或其他一些原因，需要對離線地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理。首先對離線數(shù)據(jù)進(jìn)行水印加密轉(zhuǎn)換處理，在每張地圖圖片上增加隱性或顯性的水印信息，方便數(shù)據(jù)追蹤回溯。

在對離線數(shù)據(jù)加入數(shù)字水印后，對地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行加密運算，加密算法采用AES（Advanced encryption standard，高級加密標(biāo)準(zhǔn)）。AES具有安全性高、性能優(yōu)越、加密解密的效率高、加密解密過程簡單易懂、容易使用等優(yōu)點。與其他加密算法相比，AES無論在有反饋模式還是無反饋模式的計算環(huán)境下都具有非常高的性能。更難能可貴的是，AES對內(nèi)存等硬件需求十分低的同時，也可以抵御強大的攻擊。這些優(yōu)點都使AES成為移動端離線數(shù)據(jù)加密的最合適算法[4]。

1.2.2 離線數(shù)據(jù)存儲。

柵格地圖的數(shù)據(jù)量一般較大，而移動設(shè)備硬件條件有限，所以應(yīng)盡量減少離線數(shù)據(jù)量。為此，筆者設(shè)計了一種緊湊型的離線切片數(shù)據(jù)格式，具有遷移方便、創(chuàng)建更快和減少存儲空間等優(yōu)點。

系統(tǒng)采用的緊湊型格式主要是將多個柵格圖片合并為1個文件，以大量減少文件數(shù)目的方式來達(dá)到減少數(shù)據(jù)占用空間的目的，筆者設(shè)計的緊湊型柵格數(shù)據(jù)格式，將4 096×4 096個像素的圖像合并為1個文件保存，同時生成1個索引文件，方便系統(tǒng)快速定位至所需圖片。文本用上海市基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗，將2.2 G大小的地圖數(shù)據(jù)制作成緊湊型后數(shù)據(jù)量為1.8 G，在基本不影響系統(tǒng)加載地圖數(shù)據(jù)效率的基礎(chǔ)上，一定程度上減少了離線數(shù)據(jù)量[5-6]。

1.3 功能設(shè)計

該系統(tǒng)旨在幫助用戶進(jìn)行農(nóng)用地現(xiàn)場核查，根據(jù)核查結(jié)果對農(nóng)用地數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新。核查人員可以快速查看對感興趣的農(nóng)用地信息，進(jìn)行現(xiàn)場核查，實時通過在線農(nóng)用地核查服務(wù)進(jìn)行農(nóng)用地數(shù)據(jù)更新，并以多媒體信息的形式記錄下來，以供數(shù)據(jù)回溯、記錄查看和記錄修改等。

1.3.1 記錄核查。

核查人員對農(nóng)用地進(jìn)行核查的主要內(nèi)容有核查地塊編號和地理位置是否正確、田塊實地面積與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)是否一致、田塊的使用信息與實地使用是否吻合等。核查人員在系統(tǒng)中記錄核查日期、農(nóng)用地編號、核查人、核查情況以及必要的多媒體輔助信息。

1.3.2 記錄展示。

核查形成的核查記錄保存在移動設(shè)備中，可以隨時在移動設(shè)備上直接查看和修改，同時也可以通過在線實時上傳的方式，通過農(nóng)用地核查服務(wù)對農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相應(yīng)更新，從而提高基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，加快了核查員的核查效率。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

基于ArcGIS Runtime SDK for Android，數(shù)據(jù)庫采用移動平臺上的開源輕量級數(shù)據(jù)庫SQLite，在Android移動平臺上實現(xiàn)了農(nóng)用地核查系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)已在上海浦東新區(qū)農(nóng)業(yè)委員會試用，獲得了良好的評價。

與目前其他的移動操作系統(tǒng)相比，Android系統(tǒng)的一大優(yōu)勢在于其開放性和免費的服務(wù)，Android是一個對第三方軟件完全開放的平臺，開發(fā)者在為其開發(fā)程序時擁有更大的自由度，與iOS系統(tǒng)的封閉性完全相反，所以Android系統(tǒng)獲得了更多產(chǎn)商的支持，同時Android也得到了大量開發(fā)者的支持，因此筆者選定在Android系統(tǒng)下進(jìn)行了實現(xiàn)與試驗。當(dāng)然，筆者提出的農(nóng)用地現(xiàn)場核查系統(tǒng)也完全適用于iOS等其他移動操作系統(tǒng)。

2.1 農(nóng)用地信息展示與搜索

農(nóng)用地核查員用該系統(tǒng)在現(xiàn)場進(jìn)行核查時，系統(tǒng)會加載影像地圖與農(nóng)用地數(shù)據(jù)，在地圖上標(biāo)識出農(nóng)用地塊；提供農(nóng)用地的編號、土地性質(zhì)、種養(yǎng)戶、生產(chǎn)用途、種養(yǎng)類型、面積等屬性，為核查人員在現(xiàn)場核查提供必要的數(shù)據(jù)資料。系統(tǒng)提供道路交叉口搜索以及根據(jù)農(nóng)用地編號、農(nóng)用地位置、所在區(qū)鎮(zhèn)、種植戶名稱等的農(nóng)用地搜索，方便核查員進(jìn)行核查。

2.2 農(nóng)用地現(xiàn)場核查記錄

核查人員在農(nóng)用地塊上進(jìn)行核查，記錄農(nóng)用地塊編號、核查記錄文字描述、核查地實時輔助照片，如圖 2所示。其中，田塊編號為核查的農(nóng)用地編號，地圖上居中選擇并顯示其屬性信息；核查情況為核查情況的文字描述，

圖2 核查記錄

比如“邊界有誤”、“生成用途錯誤”等；另外，還可以添加1張或多張現(xiàn)場照片，用以輔助說明現(xiàn)場情況。核查信息上傳至農(nóng)用地核查服務(wù)的同時，也被保存在移動端中，方便隨時查看和修改核查記錄。

2.3 農(nóng)用地核查記錄查看

核查員需要查看核查記錄時，可以根據(jù)核查人與核查日期快速定位到感興趣的核查記錄項；查看詳細(xì)信息時，地圖快速定位至記錄的農(nóng)用地塊，并顯示包括文字、圖片在內(nèi)的多媒體等核查具體信息（圖3）。

圖3 記錄查看

3 小結(jié)

隨著“智慧城市”和“智慧農(nóng)業(yè)”等的建設(shè)，物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，數(shù)字化信息無處不在，也對農(nóng)業(yè)工作者提出了更高的要求，應(yīng)當(dāng)利用先進(jìn)的移動互聯(lián)網(wǎng)、GIS技術(shù)提高農(nóng)用地現(xiàn)場核查效率。筆者將移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)結(jié)合，提出了一套移動端農(nóng)用地現(xiàn)場核查系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)中的離線數(shù)據(jù)加密、壓縮、核查記錄采集和核查記錄展示等關(guān)鍵技術(shù)。最后，在Android平臺上進(jìn)行了實現(xiàn)，成功應(yīng)用于上海市浦東新區(qū)農(nóng)用地信息化管理系統(tǒng)中。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊艷梅，王澤根.移動地圖理論基礎(chǔ)研究[J].四川測繪，2007，30（4）：159-163.

[2] 周侗，龍毅.我國近期移動地圖與互聯(lián)網(wǎng)地圖發(fā)展綜述[J].地理與地理信息科學(xué)，2012，28（5）：1-5.

[3] 劉勝前，陳立定，任志剛.基于Android移動平臺和GPS應(yīng)用服務(wù)研究[J].信息技術(shù)，2012（1）：82-85.

[4] 趙雪梅.AES加密算法的實現(xiàn)及應(yīng)用[J].常熟理工學(xué)院學(xué)報，2010，24（2）：105-110.

[5] 辛靖，白麗娜，劉占敏.一種適用于移動在線地圖數(shù)據(jù)的精簡方法[J].軍事交通學(xué)院學(xué)報，2014（2）：86-90.

[6] 劉愛龍.地圖數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)分發(fā)中數(shù)據(jù)壓縮與加密技術(shù)的研究[D].鄭州：解放軍信息工程大學(xué)，2005.