地理國情監(jiān)測移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

盧其垡 孫進冬

（江蘇省地質(zhì)測繪院，江蘇 南京 211102）

1 引言

地理國情監(jiān)測已成為我國一項常態(tài)化工作，自2013 年起已完整實施了多期監(jiān)測，獲取了覆蓋全國、內(nèi)容全面、持續(xù)有效、成時間序列的高質(zhì)量基礎(chǔ)性地理國情數(shù)據(jù)庫，為持續(xù)掌握我國陸地國土范圍內(nèi)地理國情變化情況奠定了基礎(chǔ)。外業(yè)調(diào)繪核查是地理國情監(jiān)測中的一項關(guān)鍵工作，主要任務(wù)是對內(nèi)業(yè)解譯的一些無法定性的地表覆蓋類型、邊界以及屬性進行實地調(diào)查，是保證地理國情監(jiān)測質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，為建立遙感影像解譯樣本數(shù)據(jù)庫提供基礎(chǔ)[1]。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和便攜式移動終端的普及，外業(yè)移動調(diào)繪、核查成為現(xiàn)實。根據(jù)地理國情監(jiān)測外業(yè)調(diào)繪規(guī)范和新需求，結(jié)合多年的外業(yè)調(diào)繪核查經(jīng)驗，設(shè)計開發(fā)了移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)。系統(tǒng)可以通過Android SDK 提供實時在線位置數(shù)據(jù)的接入，實現(xiàn)高精度位置采集和地理國情屬性調(diào)繪、核查和編輯的一體化解決方案，簡化了外業(yè)數(shù)據(jù)調(diào)繪和核查的流程，減輕了外業(yè)人員的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率[2]。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 設(shè)計方案

系統(tǒng)由移動端和PC 端兩部分組成，移動端App為系統(tǒng)的主體部分，基于ArcGIS Runtime SDK For Android 進行開發(fā)，PC 端基于ArcGIS Engine 開發(fā)，主要功能是負責(zé)調(diào)繪前后數(shù)據(jù)的處理工作。具體思路為：首先利用PC 端程序制作外業(yè)調(diào)繪核查用的矢量底圖數(shù)據(jù)，參照mxd 模板將原始矢量底圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Geodatabase 格式，然后將影像數(shù)據(jù)建立投影和金字塔，作用是保證移動端影像數(shù)據(jù)的渲染效果和快速顯示，最后將處理好的影像和矢量底圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入移動端，即可開展外業(yè)調(diào)繪核查工作。移動端用于矢量圖調(diào)繪、地物核查、照片采集、導(dǎo)航定位，外業(yè)工作完成后再將調(diào)繪核查數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C 端進行內(nèi)業(yè)處理、樣本數(shù)據(jù)整理[3]，整個工作流程如圖1 所示。

圖1 移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)工作流程

2.2 功能設(shè)計

系統(tǒng)主要包含用戶管理、空間定位、地圖瀏覽和編輯、信息采集、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出五大模塊[4]，如圖2所示。

圖2 移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)功能模塊

（1）用戶管理模塊

用戶管理模塊主要用于移動端用戶的驗證以及對任務(wù)進行設(shè)置。授權(quán)用戶成功登錄系統(tǒng)后，首先進行任務(wù)設(shè)置，對作業(yè)員、作業(yè)任務(wù)、作業(yè)影像地圖的名稱以及GPS 采集方式等進行設(shè)置，系統(tǒng)登錄界面如圖3 所示。

（2）空間定位模塊

移動終端集成了GPS 定位模塊，提供高精度的空間定位功能。系統(tǒng)能定位到所需解譯樣本的位置，具備軌跡采集和查詢功能，方便了生產(chǎn)過程中的檢查工作，一定程度上避免了數(shù)據(jù)偽造情況的發(fā)生。

圖3 外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)登錄界面

（3）地圖瀏覽和編輯模塊

系統(tǒng)支持影像以及附加矢量數(shù)據(jù)的無級縮放和瀏覽，同時還支持圖層透明度的設(shè)置。作業(yè)員登錄系統(tǒng)后根據(jù)角色和權(quán)限加載離線影像地圖數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)以離線方式存儲在客戶端，當(dāng)選擇在線方式并輸入相應(yīng)網(wǎng)址后，系統(tǒng)可通過無線網(wǎng)絡(luò)獲取影像底圖服務(wù)端數(shù)據(jù)并在移動端顯示。地圖編輯功能包括對點、線、面要素的采集、編輯，矢量數(shù)據(jù)屬性錄入及分類代碼掛接。

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（4）信息采集模塊

針對地理國情監(jiān)測中樣本點采集，系統(tǒng)提供了一種掛接點采集功能。在一個掛接點上系統(tǒng)可以掛接包括手寫屬性、隨記屬性、照片、錄音以及攝像等信息。其中，照片功能可以在一個樣本點上掛接3 張不同方向的照片，并且拍照的同時能自動記錄下拍攝位置、姿態(tài)、方位角，手動添加屬性信息，并將其標注于照片上。系統(tǒng)還附帶地物信息隨記、量算（直線、折線、面積）、郵件發(fā)送、輔助采集（交點法、延長線法、垂直法）、興趣點與路徑搜索、分屏顯示、照片標注、采集任務(wù)管理等輔助采集模塊?；谶@些輔助采集功能，作業(yè)員能根據(jù)不同的應(yīng)用場景和需求，快速、靈活地選擇所需的各類輔助采集功能，以輔助外業(yè)調(diào)繪、核查作業(yè)。

（5）數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出模塊

此功能模塊主要用于實現(xiàn)離線數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出，根據(jù)內(nèi)業(yè)人員提出的數(shù)據(jù)采集任務(wù)生成作業(yè)單元，分發(fā)至作業(yè)移動端，在外業(yè)任務(wù)完成后，將采集到的數(shù)據(jù)整理成內(nèi)業(yè)人員直接使用的成果數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)一體化協(xié)同作業(yè)。系統(tǒng)支持shp、cad、DGN、DXF、mapinfo、GML 等格式的離線數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、導(dǎo)出，同時針對移動設(shè)備遺失、暴力拆解等可能存在的涉密數(shù)據(jù)泄露隱患，形成了一套安全、可靠的解決方案，確保數(shù)據(jù)安全[3]。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 應(yīng)用情況

按照江蘇省第一次全國地理國情普查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室工作的部署，江蘇省地質(zhì)測繪院利用移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)對江蘇省宿遷市泗陽縣地理國情監(jiān)測項目進行試生產(chǎn)作業(yè)，作業(yè)面積為30 幅1∶1 萬標準圖幅，共采集國情樣本點1130 個，外業(yè)采集作業(yè)時間為5 天，據(jù)測算，生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)調(diào)繪提高了至少40%以上，減少了人力、物力的投入，提高了調(diào)繪核查工作的效率。為了更好地證明移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)的便利性，驗證其用于外業(yè)信息采集、核查的技術(shù)優(yōu)勢，現(xiàn)將江蘇省地質(zhì)測繪院試生產(chǎn)過程中采用傳統(tǒng)紙質(zhì)圖紙與移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)的采集方式進行對比，分析結(jié)果如下：

（1）地類界采集

針對常用的線狀要素，系統(tǒng)提供了分類代碼掛接功能，即用戶在選擇特定的線狀要素類型后，系統(tǒng)會將其對應(yīng)的分類代碼賦予相應(yīng)的線狀要素屬性項中，避免了傳統(tǒng)紙質(zhì)圖紙采集方式采用手工表示線狀要素類型的操作。

原有的POI 地名點采集方式是將調(diào)查得到的POI地名信息記錄于圖紙實地位置或圖紙空白處，而采用移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)則可以將所有調(diào)查得到的信息通過照片掛接點、屬性標注的形式直接標注于電子底圖中。

（3）附加信息采集

針對一些地物的附加屬性，如標記道路寬度等信息，傳統(tǒng)方式是將道路信息標注于圖紙上，利用本系統(tǒng)可以對一些附加信息進行拍照，并且將附加信息直接標注于照片上，更加直觀。

3.2 精度驗證

使用本系統(tǒng)之前，作業(yè)人員就利用地形圖、影像等資料，選取測區(qū)部分已知控制點對該系統(tǒng)的GPS 定位精度進行了驗證，發(fā)現(xiàn)位置偏差都在合理范圍內(nèi)，滿足地理國情普查項目的定位精度要求。另外，使用車載記錄軌跡點的方式，對某條約3 km 的市區(qū)道路進行了軌跡記錄測試，將軌跡點與現(xiàn)有地圖數(shù)據(jù)進行疊加后，發(fā)現(xiàn)93%的軌跡點都落在實際行進車道內(nèi)，只有少數(shù)粗差點偏離車道，因此可以得出，本系統(tǒng)的定位精度可以滿足地理國情監(jiān)測的要求。

4 結(jié)束語

目前，移動外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)已在江蘇省地質(zhì)測繪院的多個地理國情監(jiān)測項目中得到應(yīng)用，優(yōu)勢如下： （1）系統(tǒng)提高了外業(yè)調(diào)繪核查效率，減輕了外業(yè)人員的勞動強度。傳統(tǒng)的調(diào)繪核查攜帶圖紙不方便、現(xiàn)場手工標注容易出錯，不便于成果的編輯和歸檔；使用本系統(tǒng)可自動定位到圖中所處位置，用戶自主選取地表覆蓋代碼即可批量化處理調(diào)查數(shù)據(jù)，為實現(xiàn)地理國情監(jiān)測內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)提供了有效支撐[5]。

（2）系統(tǒng)實現(xiàn)了無紙化作業(yè)，節(jié)省了經(jīng)費。江蘇省地質(zhì)測繪院近年中標的地理國情普查項目覆蓋范圍有近萬平方公里，如果按照傳統(tǒng)紙質(zhì)調(diào)繪核查的方法，需要打印幾千幅紙質(zhì)圖，每幅圖紙打印成本按照100元來計算，使用該系統(tǒng)為該院節(jié)省了幾十萬元的打印費用。

該系統(tǒng)在應(yīng)用過程中也存在不足之處，比如：移動平板的屏幕在室外強光的照射下，存在反射看不清的情況，可以采取遮擋的辦法避免此問題；對于電池續(xù)航能力不足，外業(yè)時可配備便攜式移動電源。相信隨著系統(tǒng)的不斷完善，其在地理國情監(jiān)測中的應(yīng)用將更加廣泛。