大標(biāo)題大比例尺地形圖外業(yè)巡檢軟件的研究與實(shí)現(xiàn)

楊海關(guān)，邱云峰，王占輝

（1.云南省測(cè)繪產(chǎn)品檢測(cè)站，云南 昆明 650034；2.廣州南方測(cè)繪科技股份有限公司，廣東 廣州 510665）

大標(biāo)題大比例尺地形圖外業(yè)巡檢軟件的研究與實(shí)現(xiàn)

楊海關(guān)1，邱云峰1，王占輝2

（1.云南省測(cè)繪產(chǎn)品檢測(cè)站，云南 昆明 650034；2.廣州南方測(cè)繪科技股份有限公司，廣東 廣州 510665）

當(dāng)前大比例尺地形圖采集已全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，但外業(yè)巡查仍用打印紙圖方式，不僅工作效率低，且與內(nèi)業(yè)銜接困難，難以滿足測(cè)繪信息化發(fā)展的需求。針對(duì)以上問題，提出了一種大比例尺地形圖數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的方法，基于ArcGIS Runtime SDK開發(fā)運(yùn)行在Windows與Android平板端的外業(yè)巡檢軟件。實(shí)際應(yīng)用表明，該軟件提高了成果檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性和工作效率。

地形圖；外業(yè)巡檢；質(zhì)量檢驗(yàn)；ArcGIS Runtime SDK

大比例尺地形圖數(shù)據(jù)已進(jìn)入數(shù)字化階段，而外業(yè)巡查仍采用傳統(tǒng)的打印紙圖，不僅時(shí)效低、攜帶量有限、物資消耗大，且與內(nèi)業(yè)工作銜接困難，難以滿足當(dāng)前測(cè)繪信息化發(fā)展的需求。

日益普及的智能移動(dòng)終端設(shè)備，集成傳感器元件、GPS定位技術(shù)，具有攜帶方便、靈巧便捷的特點(diǎn)，為外業(yè)工作的變革帶來(lái)了契機(jī)[1-2]。且越來(lái)越多簡(jiǎn)單易用的跨平臺(tái)開發(fā)組件，使得用戶結(jié)合業(yè)務(wù)需求，定制開發(fā)應(yīng)用成為可能。

1 軟件總體設(shè)計(jì)

軟件采用．Net編程語(yǔ)言基于AutoCAD實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，再采用．Net編程語(yǔ)言基于ArcGIS Runtime SDK for ．Net和采用Java編程語(yǔ)言基于ArcGIS Rumtime SDK for Java，結(jié)合大比例尺地形圖檢查技術(shù)規(guī)范與規(guī)程，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)外業(yè)巡檢的功能模塊，如數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、GPS定位、問題記錄、相機(jī)拍照等功能，并與內(nèi)業(yè)工作無(wú)縫銜接，自動(dòng)生成檢查記錄表。

1.1 軟件體系架構(gòu)

ArcGIS Runtime SDK是新一代的輕量級(jí)的桌面開發(fā)產(chǎn)品，提供多種API，可以使用WPF、Java等開發(fā)環(huán)境快速的構(gòu)建地圖應(yīng)用，具有共同C++內(nèi)核、多平臺(tái)接口和編程模式一致、覆蓋主流平臺(tái)的特點(diǎn)。本文采用分別基于其．Net API與Android API進(jìn)行二次開發(fā)，在Windows與Android平板上完成外業(yè)巡視檢查的功能模塊，其軟件體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 軟件體系結(jié)構(gòu)圖

1.2 軟件功能設(shè)計(jì)

軟件功能主要分為平板端巡檢模塊和桌面端輔助模塊，其中巡檢模塊針對(duì)成果數(shù)據(jù)進(jìn)行外業(yè)檢查問題記錄、定位、拍照等，輔助模塊是為巡檢做準(zhǔn)備工作，對(duì)原成果數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和導(dǎo)入外業(yè)檢查記錄到AutoCAD平臺(tái)，如圖2所示。

結(jié)合相應(yīng)規(guī)范要求和外業(yè)工作流程，外業(yè)巡視軟件主要包括以下幾個(gè)部分的內(nèi)容。

1）新建工程。根據(jù)用戶輸入工程名稱自動(dòng)創(chuàng)建目錄，分為切片數(shù)據(jù)、SHP數(shù)據(jù)、地面照片、檢查記錄、外業(yè)軌跡5個(gè)文件夾和1個(gè)工程文件。

2）打開工程。從用戶指定的工程目錄，檢索5個(gè)文件中的不同類型數(shù)據(jù)，加載至地圖顯示，并從工程文件中獲取環(huán)境變量來(lái)初始化地圖。

3）保存工程。將當(dāng)前地圖環(huán)境保存至工程文件，包括視圖范圍、GPS偏移量、圖層路徑、標(biāo)注比例尺等。

圖2 軟件功能設(shè)計(jì)圖

4）加載數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)未放在當(dāng)前工程相應(yīng)目錄下，可以用該功能加載其他目錄下的數(shù)據(jù)。

5）圖層操作。圖層打開與關(guān)閉、圖層移除、雙擊縮放至圖層范圍。

6）視圖全圖。將當(dāng)前地圖的范圍縮放至全部數(shù)據(jù)范圍。

7）GPS定位。在地圖中實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前位置；軌跡記錄至文件；因不同坐標(biāo)系與WGS84有差異，實(shí)現(xiàn)位置糾偏。

8）問題記錄。支持點(diǎn)與線標(biāo)注問題；從記錄模板中選取已有記錄來(lái)規(guī)范化；相機(jī)拍照與查看。

通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換解決平板端數(shù)據(jù)加載的問題，并實(shí)現(xiàn)內(nèi)業(yè)工作與外業(yè)工作的無(wú)縫銜接，還開發(fā)輔助作業(yè)功能模塊。

1）轉(zhuǎn)TPK切片。將原數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為ESRI Tile Package切片格式（*．tpk），在平板端可以快速渲染和高速調(diào)用。

2）轉(zhuǎn)SHP文件。將原數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為ESRI Shapefile數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)量少、范圍大時(shí)，轉(zhuǎn)為SHP文件將節(jié)省時(shí)間，但加載速度比切片數(shù)據(jù)慢。

3）導(dǎo)入外業(yè)記錄。將平板端的巡檢記錄導(dǎo)入至內(nèi)業(yè)平臺(tái)AutoCAD中，包括問題記錄、外業(yè)軌跡、照片，并可自動(dòng)生成檢查記錄表。

2 軟件實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

2.1 地形圖轉(zhuǎn)切片格式

ESRI Tile Package切片格式是ArcGIS10．1推出的一種新的緊湊型存儲(chǔ)（compact）格式，與之前的松散型存儲(chǔ)（exploded）相比有遷移方便、創(chuàng)建更快、減少存儲(chǔ)空間等諸多優(yōu)點(diǎn)，并具有渲染速度快、調(diào)用效率高的特點(diǎn)，是移動(dòng)端較為理想的數(shù)據(jù)格式。文件內(nèi)部組織如圖3所示。

其中esriinfo和servicedescriptions是切片的配置信息文件，v101文件夾中存儲(chǔ)緊湊型切片數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在．bundle和．bundlx文件中，．bundle文件存儲(chǔ)二進(jìn)制分塊數(shù)據(jù)，．bundlx為．bundle分塊數(shù)據(jù)索引文件。

在AutoCAD中，利用．Net API調(diào)用圖像輸出接口將分幅的DWG地形圖數(shù)據(jù)依次分級(jí)轉(zhuǎn)出為PNG圖片格式[3]，依據(jù)切片格式要求，將圖片以二進(jìn)制流的方式寫入．bundle與．bundlx中，再利用ZIP壓縮接口打包成．tpk文件。圖4為地形圖轉(zhuǎn)切片格式界面。

圖3 切片格式內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)

圖4 地形圖轉(zhuǎn)切片格式界面

2.2 地形圖轉(zhuǎn)SHP格式

在數(shù)據(jù)量少、范圍大時(shí)，轉(zhuǎn)為矢量數(shù)據(jù)將會(huì)節(jié)省時(shí)間，但加載速度稍微比切片數(shù)據(jù)慢。Shapefile屬于簡(jiǎn)單要素類，用點(diǎn)、線、多邊形存儲(chǔ)要素的形狀，由若干個(gè)文件組成，空間信息和屬性信息分離存儲(chǔ)。

地形圖數(shù)據(jù)里面存儲(chǔ)塊與實(shí)體要素，需要將所有塊轉(zhuǎn)換為實(shí)體，其中分為文字、多段線、二維多段線、直線、圓、圓弧、橢圓等[3-4]，并將所有文字轉(zhuǎn)為多段線，再借用第三方GDAL庫(kù)將多段線寫入Shapefile文件中。

2.3 質(zhì)檢軟件應(yīng)用

根據(jù)本文中所提及的各項(xiàng)巡檢軟件功能，對(duì)實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行外業(yè)檢查，其中在Android平板端部分結(jié)果如圖5、6所示。

圖5 巡檢軟件運(yùn)行界面

實(shí)現(xiàn)點(diǎn)和線標(biāo)注問題、相機(jī)拍照的功能，可從記錄模板中選取問題描述，既能保證檢查的規(guī)范性，又減少手工錄入的時(shí)間，并支持自動(dòng)生成檢查記錄表。導(dǎo)入外業(yè)記錄界面如圖7所示。

將外業(yè)中的問題記錄、GPS軌跡、地面照片導(dǎo)入至內(nèi)業(yè)AutoCAD平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)工作的銜接，解決了外業(yè)問題整理耗費(fèi)時(shí)間和記錄難以歸檔的問題。

圖6 外業(yè)問題記錄

圖7 導(dǎo)入外業(yè)記錄

本文所研發(fā)的軟件依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求[5-7]，直接應(yīng)用于大比例尺地形圖數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，規(guī)范檢驗(yàn)流程，減少數(shù)據(jù)的重復(fù)修改和作業(yè)成本。目前，已安裝使用達(dá)50多套，廣泛運(yùn)用在全國(guó)7個(gè)省20余家質(zhì)檢單位對(duì)大比例尺地形圖成果驗(yàn)收工作中。

3 結(jié) 語(yǔ)

巡檢軟件對(duì)原數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，結(jié)合工作流程研發(fā)Windows和Android移動(dòng)端軟件，具有操作方便、安全、穩(wěn)定的特點(diǎn)，集成定位、相機(jī)拍照等功能，在實(shí)踐中取得了良好的效益，實(shí)現(xiàn)了檢驗(yàn)工作內(nèi)外作業(yè)的一體化。應(yīng)用結(jié)果表明，該軟件實(shí)現(xiàn)外業(yè)巡查工作無(wú)紙化、信息化、內(nèi)外作業(yè)一體化，將數(shù)據(jù)成果質(zhì)量檢驗(yàn)工作效率提高50%～60%，能有效提高大比例尺數(shù)字地形圖成果檢驗(yàn)的準(zhǔn)確性和工作效率，對(duì)提高大比例尺地形圖的成果質(zhì)量有重要的意義。

[1] 李興中．地理國(guó)情普查外業(yè)核查的電子調(diào)繪方法[J]．測(cè)繪,2014,37(5)：237-240

[2] 楊華先．電子調(diào)繪的研發(fā)[J]．地理空間信息,2009,7(4)：4-6

[3] 秦洪現(xiàn),崔惠嵐,孫劍．Autodesk系列產(chǎn)品開發(fā)培訓(xùn)教材[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008

[4] Autodesk Asia Pte Ltd．Autodesk地理信息系統(tǒng)解決方案[M]．北京：電子工業(yè)出版社,2010

[5] CH/T1020-2010．1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形圖質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程[S]．

[6] GB/T 24356．測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收[S]．

[7] CJJ/T8-2011．城市測(cè)量規(guī)范 [S]．

P208

B文章編號(hào)：1672-4623（2017）06-0109-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.06.034

楊海關(guān)，碩士，主要從事測(cè)繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收、地理信息系統(tǒng)研發(fā)等工作。

2016-10-26。

項(xiàng)目來(lái)源：云南省測(cè)繪地理信息局科技資助項(xiàng)目（云測(cè)科2013-01）。