房地一體化外業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

木 林，王月恒，胡 慧

（1.中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司，安徽 合肥 230601；2.劉河小學(xué)，安徽 合肥 231232）

農(nóng)村房地一體化確權(quán)包括農(nóng)村地籍調(diào)查和房屋調(diào)查，是對農(nóng)村范圍內(nèi)所有宗地的權(quán)屬、位置、房屋以及構(gòu)筑物面積等相關(guān)信息的調(diào)查，是一項(xiàng)公益性基礎(chǔ)調(diào)查[1]；并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行確權(quán)登記、頒發(fā)不動(dòng)產(chǎn)權(quán)證書。農(nóng)村土地確權(quán)登記是維護(hù)農(nóng)民土地權(quán)益、促進(jìn)農(nóng)村改革發(fā)展、實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的基礎(chǔ)[2]。農(nóng)村房地確權(quán)登記能有效解決農(nóng)村集體土地權(quán)屬之間的糾紛，化解農(nóng)村社會(huì)矛盾，依法確認(rèn)農(nóng)民土地權(quán)利，強(qiáng)化農(nóng)民特別是全社會(huì)的土地物權(quán)意識。對農(nóng)村集體土地權(quán)屬進(jìn)行登記并建立數(shù)據(jù)庫，能有效提高土地管理和利用水平，查清宗地的權(quán)屬、面積、用途和空間位置；進(jìn)而建立土地登記簿，以摸清土地利用情況；最終形成產(chǎn)權(quán)明晰、權(quán)能明確、權(quán)益保障、流轉(zhuǎn)順暢、分配合理的農(nóng)村集體土地產(chǎn)權(quán)制度。

農(nóng)村房地一體化確權(quán)工作以地籍調(diào)查為基礎(chǔ)，以宗地為依托，以滿足不動(dòng)產(chǎn)登記為出發(fā)點(diǎn)，充分利用已有的土地和房產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查、登記以及前期審批、交易、竣工驗(yàn)收等成果資料；以實(shí)測或收集到的數(shù)字化地形圖數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，在滿足精度的基礎(chǔ)上，將其作為外業(yè)調(diào)查和內(nèi)業(yè)地籍圖編繪的工作底圖。通過內(nèi)外業(yè)相結(jié)合的方式對宗地和房產(chǎn)進(jìn)行權(quán)屬調(diào)查核實(shí)、地籍圖測繪和房產(chǎn)平面圖測繪，獲得最基礎(chǔ)的不動(dòng)產(chǎn)數(shù)據(jù)信息。

房地一體化外業(yè)數(shù)據(jù)采集工作主要是對土地或房屋所有權(quán)人信息的收集，包括身份證、戶口簿、權(quán)源材料、權(quán)屬證件、宗地、房屋的四至照片以及其他相關(guān)信息的復(fù)印件、照片或掃描件等。由于數(shù)據(jù)種類繁多，采集時(shí)涉及拍照、掃描、調(diào)查表填寫等步驟，所需儀器包括打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、掃描儀、相機(jī)等；同時(shí)在數(shù)據(jù)整理過程中，需按照一定的規(guī)則分類存儲(chǔ)文件，整理工作繁瑣，不僅工作量大，而且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。一旦項(xiàng)目完成后發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有缺失，再進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)充將拖慢工作進(jìn)度，特別是牽涉到不同工作組協(xié)同作業(yè)、檢查等工作流程時(shí)，傳統(tǒng)的作業(yè)流程效率低下，工期和質(zhì)量都不能得到保障。

目前，智能移動(dòng)設(shè)備發(fā)展非常迅速，其攝像頭、CPU、GPU 等硬件的性能越來越高；而且很多開源的數(shù)據(jù)庫和GIS 軟件均支持移動(dòng)端應(yīng)用，為移動(dòng)端開發(fā)提供了可能[3]。移動(dòng)設(shè)備已具備定位、視頻拍攝、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽冶阌跀y帶、數(shù)據(jù)錄入方便，成為房地一體化數(shù)據(jù)采集與協(xié)作的首選。為了減輕外業(yè)人員數(shù)據(jù)采集、照片拍攝和數(shù)據(jù)處理的難度，提高外業(yè)人員協(xié)同作業(yè)效率，本文針對農(nóng)村地籍調(diào)查和房屋調(diào)查工作的實(shí)際需求，開展了房地一體化外業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)工作。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

房地一體化外業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用移動(dòng)端與桌面端相結(jié)合的方式（移動(dòng)端采用Android系統(tǒng)、桌面端采用C Sharp開發(fā)語言），集成了地圖定位、數(shù)據(jù)標(biāo)注、拍照編輯、數(shù)據(jù)上傳等技術(shù)，綜合手機(jī)端App、桌面端軟件和服務(wù)器等構(gòu)成了數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理等一體化的流程系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)流程始于數(shù)據(jù)整理，需對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像裁切、投影變換、格式轉(zhuǎn)換、金字塔創(chuàng)建等處理，使影像數(shù)據(jù)能在移動(dòng)端順利瀏覽。在移動(dòng)端創(chuàng)建行政區(qū)和宗地信息數(shù)據(jù)后，可對所屬宗地信息（身份證、戶口簿、權(quán)源材料、調(diào)查表、權(quán)屬證件、宗地、四至、簽字等圖像數(shù)據(jù)）進(jìn)行采集，同時(shí)完成地圖標(biāo)注信息，用于其他測量作業(yè)隊(duì)伍的測繪工作。整個(gè)項(xiàng)目行政村數(shù)據(jù)采集完整后，將其整體壓縮打包上傳至服務(wù)器端，進(jìn)入流通處理環(huán)節(jié)。內(nèi)業(yè)編輯人員通過桌面端軟件從服務(wù)器打包下載外業(yè)采集的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)的完整性、數(shù)據(jù)命名的準(zhǔn)確性等進(jìn)行檢查，若數(shù)據(jù)不完整則通知外業(yè)人員進(jìn)行補(bǔ)充采集，檢查完成后通過內(nèi)業(yè)編輯上傳至服務(wù)器，等待項(xiàng)目負(fù)責(zé)人核查。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人核查通過后進(jìn)行下載備份統(tǒng)計(jì)，作為最終成果進(jìn)行保存，對于其中存在的問題，向前反饋進(jìn)行修改。具體流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)流程圖

1.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)包括移動(dòng)端和桌面端兩部分內(nèi)容，移動(dòng)端App主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入、采集、拍照、上傳等采集工作以及地圖標(biāo)繪、地圖定位等GIS輔助工作；桌面端負(fù)責(zé)用戶管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)上傳下載等工作，并建立數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，通過數(shù)據(jù)將業(yè)務(wù)人員聯(lián)系起來。系統(tǒng)主要功能模塊如圖2所示。

1.3.1 權(quán)利人基本信息創(chuàng)建模塊

在移動(dòng)端App中，為了方便查看、拷貝以及編輯操作，權(quán)利人的信息數(shù)據(jù)采用文件的形式進(jìn)行保存，系統(tǒng)內(nèi)置全國所有省份、直轄市、地級市以及縣區(qū)的行政編碼。首先建立地籍子區(qū)文件夾，以“行政區(qū)碼+地籍區(qū)代碼+地籍子區(qū)代碼+村名”為文件夾編號，如XX村（XXXXXXXX）；然后在該村名文件夾下建立權(quán)利人的基本信息，以“權(quán)利人名稱+門牌號”為權(quán)利人的唯一標(biāo)識，并采用JSON格式的數(shù)據(jù)保存該地籍子區(qū)的基本信息數(shù)據(jù)；最后將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，分別創(chuàng)建地圖標(biāo)注、共有產(chǎn)權(quán)情況、戶口簿、簽字、權(quán)源材料、身份證、四至等子文件夾。數(shù)據(jù)采集文件結(jié)構(gòu)如圖3所示。

1.3.2 身份證識別模塊

字符識別技術(shù)（OCR）是基于光學(xué)計(jì)算和計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過檢測字符每個(gè)像素的暗亮模式來確定其形狀，再翻譯成計(jì)算機(jī)文字的過程[4]。隨著AI技術(shù)不斷的發(fā)展，證件識別技術(shù)以較高的正確率越來越受廣大用戶的青睞。在權(quán)利人基本信息創(chuàng)建過程中采用身份證自動(dòng)識別技術(shù)，能根據(jù)身份證信息智能化創(chuàng)建權(quán)利人信息，讀取所在省、市、縣信息，并根據(jù)這些信息智能化地籍子區(qū)文件夾、填寫門牌號、創(chuàng)建權(quán)利人文件夾。身份證識別技術(shù)采用百度OCR身份證識別接口，該接口提供Python、Java、C++、php、C#編程語言等各種語言的調(diào)用方式。移動(dòng)端通過攝像頭獲取身份證的圖片信息，通過壓縮編碼利用網(wǎng)絡(luò)調(diào)用百度OCR身份證識別接口，返回信息包括姓名、性別、民族、出生日期、住址、身份證編號、發(fā)證機(jī)關(guān)以及有效日期等。百度OCR身份證識別接口還提供了離線開發(fā)接口，可將SDK集成到移動(dòng)設(shè)備中（Android、iOS），無需網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)身份證質(zhì)量校驗(yàn)、全字段或關(guān)鍵字段識別等功能，從而對用戶信息進(jìn)行保護(hù)。

圖2 系統(tǒng)功能模塊

圖3 數(shù)據(jù)采集文件結(jié)構(gòu)

1.3.3 圖片采集模塊

圖片采集是系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的核心功能，包括身份證戶口簿的正反面照片、權(quán)利人簽字時(shí)的照片、指界照片以及宗地四至前后左右等信息的采集。在圖片存儲(chǔ)時(shí)，先對圖片進(jìn)行分類，再按照特定規(guī)則進(jìn)行命名，標(biāo)識圖片的類別名稱，包括身份證配偶信息、正反面信息、戶口簿的戶主配偶正反面信息、簽字和指界本宗地戶主以及鄰宗地戶主情況等信息。圖片保存在相應(yīng)的文件夾中，針對不同移動(dòng)設(shè)備拍攝的照片大小不固定的問題，在不影響后期圖片識別和處理工作的前提下，系統(tǒng)將對過大的圖片進(jìn)行壓縮處理，以減小移動(dòng)端的存儲(chǔ)空間。

1.3.4 地圖標(biāo)繪模塊

系統(tǒng)通過該模塊實(shí)現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)（點(diǎn)、線、面）的采集，地圖涂鴉信息的保存以及地理信息數(shù)據(jù)屬性信息的采集。在地圖標(biāo)繪前，需將經(jīng)過處理的柵格數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)，并進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置。地圖標(biāo)繪是以柵格數(shù)據(jù)為底圖進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)的增加、刪除、后退、修改、顯示等一系列操作。標(biāo)繪完成后，用戶可通過微信等方式將該數(shù)據(jù)傳遞給測量組成員，測量組成員則根據(jù)標(biāo)繪的位置進(jìn)行數(shù)據(jù)的精確測量。地理數(shù)據(jù)在移動(dòng)端以特殊的格式進(jìn)行存儲(chǔ)，該格式可在桌面端軟件中轉(zhuǎn)換為通用的shp文件或kml文件，方便其他軟件的讀取和編輯。

1.3.5 地圖定位模塊

由于數(shù)據(jù)采集人員所處的環(huán)境地形復(fù)雜或深入深山老林，特別是我國西部的農(nóng)村地區(qū)，村莊偏僻、山高人稀，因此系統(tǒng)提供了位置信息服務(wù)，可在線調(diào)用Google切片地圖并顯示當(dāng)前位置信息。地圖控件采用MapBox For Android開源控件，并采用高德地圖的位置服務(wù)，通過糾偏處理，使得位置信息能夠與地圖很好的貼合顯示。相較于高德地圖和百度地圖，該系統(tǒng)采用的影像地圖更加清晰，彌補(bǔ)了商業(yè)地圖在偏遠(yuǎn)山區(qū)數(shù)據(jù)不全、精度不高的劣勢。

1.3.6 數(shù)據(jù)傳輸模塊

該模塊可將采集的數(shù)據(jù)打包上傳至服務(wù)器。由于數(shù)據(jù)比較零散，上傳前需進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，移動(dòng)端App先對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，上傳完成后再解壓到服務(wù)器上，并以文件的形式進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)創(chuàng)建區(qū)域文件夾和地籍子區(qū)文件夾。桌面端軟件提供從服務(wù)器上下載的功能，能瀏覽服務(wù)器上的所有數(shù)據(jù)，并以文件瀏覽的方式進(jìn)行展示。該模塊可選擇特定的數(shù)據(jù)進(jìn)行下載和上傳，同樣采用文件壓縮、傳輸、解壓等步驟完成。

1.3.7 用戶管理模塊

系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集員、數(shù)據(jù)審核員、項(xiàng)目經(jīng)理等不同的用戶角色設(shè)置了不同的權(quán)限，其中數(shù)據(jù)采集員主要是移動(dòng)端App的使用者，數(shù)據(jù)能通過移動(dòng)端進(jìn)行上傳，也支持桌面端軟件上傳，無論是移動(dòng)端還是桌面端均需登陸該系統(tǒng)；數(shù)據(jù)審核員能下載服務(wù)器數(shù)據(jù)，并檢查其是否符合采集標(biāo)準(zhǔn)，或經(jīng)過自己的修改達(dá)到數(shù)據(jù)采集的標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)的數(shù)據(jù)需再次上傳至服務(wù)器；項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)最終判斷某一宗地的數(shù)據(jù)采集是否完成，并進(jìn)行標(biāo)注。

1.3.8 數(shù)據(jù)導(dǎo)出轉(zhuǎn)換模塊

移動(dòng)端采集的數(shù)據(jù)以文件結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行保存，一般情況下該數(shù)據(jù)格式需轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式才能進(jìn)入下一步整理流程。因此，桌面端軟件需對移動(dòng)端的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將宗地權(quán)利人信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為需要的數(shù)據(jù)表格，主要包括房屋調(diào)查表、四至成果表（圖4）、外業(yè)采集成果表（圖5）、宗地圖、權(quán)籍調(diào)查表、一戶一檔數(shù)據(jù)以及標(biāo)繪文件等。

圖4 四至成果

圖5 外業(yè)采集檢查成果表示例

2 關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 軟件授權(quán)加密技術(shù)

軟件是一種可以復(fù)制使用的產(chǎn)品，軟件的授權(quán)使用是軟件作為產(chǎn)品的重要部分。房地一體化外業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的移動(dòng)端部分采用授權(quán)文件的方式進(jìn)行授權(quán)，將移動(dòng)端唯一標(biāo)識和授權(quán)使用時(shí)間等信息生成具有唯一性的授權(quán)文件。授權(quán)文件適用于在線和離線的工作環(huán)境，無需在線驗(yàn)證，允許離線環(huán)境下的軟件授權(quán)驗(yàn)證。

1）授權(quán)文件的生成。授權(quán)文件生成軟件基于移動(dòng)端的機(jī)器碼、軟件的包名、授權(quán)允許使用的時(shí)間，采用MD5加密技術(shù)，通過特定的秘鑰轉(zhuǎn)換為加密字符串，再將這些字符串轉(zhuǎn)換為字節(jié)。在授權(quán)時(shí)間的處理上，系統(tǒng)采用兩種方式：①以時(shí)長為時(shí)間限制，該方式在完全離線的狀態(tài)下（不連接互聯(lián)網(wǎng)也不接受GPS信號）使用，在移動(dòng)端軟件里，系統(tǒng)能自動(dòng)記錄軟件激活狀態(tài)的總時(shí)間；②采用限制日期型，該方式只要連接互聯(lián)網(wǎng)或GPS信號即可使用。

2）授權(quán)文件的驗(yàn)證。在移動(dòng)端App打開軟件時(shí)，軟件將檢測授權(quán)文件的情況，主要包括無授權(quán)文件、含有授權(quán)文件、授權(quán)文件的包名相同、授權(quán)文件在有效期內(nèi)等情況，針對不同情況，軟件會(huì)有不同的提示。

2.2 圖片自由裁切變換技術(shù)

在圖片采集過程中，有很大一部分圖片是文檔數(shù)據(jù)的拍照采集，如身份證、戶口簿、各種文檔證件等，通常這種數(shù)據(jù)是采用復(fù)印的方式獲取的。系統(tǒng)以拍照的方式代替復(fù)印，但二者最大的不同是拍攝的照片具有形變，規(guī)則矩形的身份證和紙張都具有一定角度的仿射變換，因此系統(tǒng)提供了將這種變形圖片轉(zhuǎn)換為正常圖片的仿射變換功能。通過在圖片上繪制矩形的頂點(diǎn)坐標(biāo)，對原有圖像進(jìn)行矩陣變換，以實(shí)現(xiàn)對原有圖像的拉伸處理，如圖6所示。

圖6 仿射變換前后對比

2.3 數(shù)據(jù)傳輸與解壓縮技術(shù)

采集的數(shù)據(jù)在傳輸過程中，由于數(shù)據(jù)文件較多，將出現(xiàn)各種問題，因此系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)壓縮、傳輸、解壓的流程。在數(shù)據(jù)傳輸前，以宗地或行政區(qū)為單位，對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮；然后在服務(wù)端對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓，按照之前的文檔結(jié)構(gòu)進(jìn)行保存，并讀取文件中的宗地或行政區(qū)信息，用于文件信息的存儲(chǔ)。另外，移動(dòng)端拍攝的圖片像素較高，一個(gè)權(quán)利人采集的數(shù)據(jù)有可能達(dá)到100 M，這么大的數(shù)據(jù)量不利于數(shù)據(jù)的在線傳輸，因此數(shù)據(jù)壓縮前，在不影響圖像的識別的前提下，系統(tǒng)對高分辨率的圖片進(jìn)行壓縮處理，將不同移動(dòng)端拍攝的圖片壓縮至固定像素。

2.4 空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)

地理信息采集的數(shù)據(jù)主要包括點(diǎn)、線、面等地理信息數(shù)據(jù)及其屬性信息。桌面端地理信息一般采用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)，需在傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫上安裝支持空間數(shù)據(jù)引擎的插件。Android和iOS系統(tǒng)均支持輕量級的SQLite數(shù)據(jù)庫。SpatiaLite空間數(shù)據(jù)庫是基于SQLite擴(kuò)展的支持空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢的輕量級數(shù)據(jù)庫，是一個(gè)簡單、實(shí)用的輕量級GIS數(shù)據(jù)庫；遵守OGC標(biāo)準(zhǔn)，支持SQL語言，支持對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行操作[5]。在數(shù)據(jù)的訪問效率、完整性和安全性等方面，SpatiaLite也具有明顯優(yōu)勢，支持存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，提供R-tree和Mbrcache空間索引機(jī)制，極大地提高了用戶訪問數(shù)據(jù)庫的效率。此外，其元數(shù)據(jù)機(jī)制也提高了管理和查詢矢量數(shù)據(jù)的效率[6]。

移動(dòng)端利用類庫對SpatiaLite數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀寫，采用SQL語句對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。SpatiaLite數(shù)據(jù)庫提供了各種針對空間數(shù)據(jù)的操作函數(shù)和轉(zhuǎn)換函數(shù)，能將符合條件的幾何字段字符串表達(dá)轉(zhuǎn)換為能被數(shù)據(jù)庫識別和存儲(chǔ)的Blob字段。將采用WKT表達(dá)的空間信息插入數(shù)據(jù)庫的SQL語句為：

Insert Into TableName geom values GeomFromText(wkt)

將從數(shù)據(jù)庫中讀取的空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為WKT字符串的SQL語句為：

Select name AsText(geom) From TableName

SQL語句能將空間信息的Blob 字段字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可讀的WKT數(shù)據(jù)?？臻g幾何屬性的表達(dá)既可采用WKT格式，也可采用GeoJSON和kml格式，還可利用不同的函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

3 結(jié) 語

房地一體化外業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括移動(dòng)端App、服務(wù)器和桌面端軟件系統(tǒng)3個(gè)部分。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、傳輸、編輯、處理的流程化處理，特別是在移動(dòng)端部分，集成了拍照、定位、地圖、文字識別等功能，將先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)工作中，給外業(yè)數(shù)據(jù)采集帶來了極大的便利。數(shù)據(jù)共享技術(shù)能及時(shí)地將最新成果反饋給內(nèi)業(yè)編輯人員和管理人員，有助于提高數(shù)據(jù)生產(chǎn)的效率和周期。房地一體化數(shù)據(jù)管理的最終目標(biāo)是建立一整套房地一體化管理系統(tǒng)，按照統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，整合、匯集地域內(nèi)不動(dòng)產(chǎn)登記相關(guān)部門的房地一體化調(diào)查成果數(shù)據(jù)[7]。外業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是該管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)源重要的獲取方式，獲取方式的完善和格式的統(tǒng)一有助于管理系統(tǒng)的建立，為廣大用戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的服務(wù)。