移動外業(yè)調繪系統(tǒng)在全國水土流失動態(tài)監(jiān)測與公告中的應用

馮陽+夏照華+晏清洪+殷哲+許永利

摘 要：基于DTGIS平臺的移動外業(yè)調繪系統(tǒng)，繼承內業(yè)準備、外業(yè)調查與數(shù)據(jù)匯總等功能，快速高效地完成全國水土流失動態(tài)監(jiān)測與公告項目所要求的外業(yè)工作。介紹移動調繪系統(tǒng)的整體架構，詳細講解系統(tǒng)主要功能、系統(tǒng)特點等。

關鍵詞：動態(tài)監(jiān)測；外業(yè)調繪系統(tǒng)；移動GIS；DTGIS平臺

中圖分類號：S157 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0153-02

1 概述

2007年，財政部、水利部批準實施全國水土流失動態(tài)監(jiān)測與公告項目，由水利部水土保持監(jiān)測中心組織實施。2008年，全國水土流失動態(tài)監(jiān)測與公告項目被列為水土保持經常性業(yè)務經費項目，由水利部水土保持監(jiān)測中心和七大流域機構水土保持監(jiān)測中心站共同實施。

2011年8月，受部財務司和水土保持司委托，水利部水土保持監(jiān)測中心牽頭，會同長江、黃河、淮河、海河、珠江、松遼和太湖七大流域機構水土保持監(jiān)測中心站編制了財政專項《全國水土流失動態(tài)監(jiān)測與公告項目規(guī)劃（2013～2017年）（征求意見稿）》。2012年6月，《全國水土流失動態(tài)監(jiān)測與公告項目規(guī)劃（2013～2017年）》通過了水利部的審查。規(guī)劃對全國水土流失動態(tài)監(jiān)測與公告項目的目標、任務、技術路線、組織實施和各單位的分工與任務等，做了統(tǒng)一規(guī)定。

全國水土流失動態(tài)監(jiān)測與公告項目實施范圍廣，項目實施周期為年度項目，對時間的要求較嚴格，且該項目的外業(yè)調查工作量大，傳統(tǒng)方法消耗大量的人力與物力，且效率不高。移動外業(yè)調繪的應用將為該項目的外業(yè)調查提供重要的幫助，通過移動終端設備的定位采集功能、外業(yè)調查信息采集以及數(shù)據(jù)的匯總分析，提高了外業(yè)調查的工作效率與工作質量，也更好地展示了水保信息化的建設成果[1]。

隨著信息化技術的發(fā)展，移動GIS技術深刻影響了水土保持外業(yè)調查的各個環(huán)節(jié)，無論是調查前期準備工作，還是現(xiàn)場信息采集、后期數(shù)據(jù)處理方式都發(fā)生了巨大變化[2]，推動著水土保持外業(yè)調查從傳統(tǒng)調查方式向現(xiàn)代調查方式轉變。

2 系統(tǒng)總體介紹

在系統(tǒng)架構上，分成內業(yè)準備、外業(yè)調繪核查和內業(yè)整理三個模塊，其中內業(yè)準備和內業(yè)整理整合成內業(yè)準備整理一個模塊；硬件平臺上，基于Windows系統(tǒng)平板電腦開發(fā)，運行速度快、續(xù)航時間長，同時兼容普通PC機，便于數(shù)據(jù)傳輸、拷貝。使前期內業(yè)準備、外業(yè)調繪核查、后期內業(yè)整理集成于同一終端，實現(xiàn)業(yè)務流程一化。系統(tǒng)整體功能架構見圖1。

2.1 內業(yè)準備

全國水土流失動態(tài)監(jiān)測與公告項目由水利部與全國七大流域機構分別組織實施，在實施過程中各單位采用的數(shù)據(jù)源、參考數(shù)據(jù)的類別與數(shù)量不完全一致，因此，系統(tǒng)提供相關功能將外部數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉換到移動外業(yè)調查系統(tǒng)平臺所支持的格式。并提供對行政區(qū)劃代碼、土地利用代碼等字典的維護功能。

2.1.1 圖層管理

圖層管理包含地圖、工具與窗口三個切換頁簽。

地圖功能包含高程域、其他基本設置、添加圖層、保存等功能。其中，最常用的有高程域、添加圖層、保存等3個功能。主要用于添加高程域、添加專題圖層等。

工具模塊主要包括地名定位、逆向地理編碼、圖上繪制、圖上量算和柵格數(shù)據(jù)集控制點編輯幾項功能。主要用于關鍵字搜索、定位坐標點、繪制編輯幾何圖形、面積長度量算、采集、編輯控制點等。

窗口功能包含切換/打開到三維模式、切換/打開到二維模式、保存當前觀察位置、加載觀察位置等四部分，前兩部分的主要作用是切換當前圖層的二維或三維模式，后兩部分的主要作用是便于保存、快速查看上次觀察的位置。

2.1.2 柵格矢量編輯

在柵格數(shù)據(jù)加載之前，首先需要對柵格數(shù)據(jù)進行預處理，該工具的功能包括對柵格數(shù)據(jù)進行創(chuàng)建、查看、重采樣、合并、刪除、修改柵格金字塔無數(shù)據(jù)值、修改柵格金字塔地理設置等操作。

矢量工具主要提供對矢量數(shù)據(jù)集進行查看、創(chuàng)建副本、添加等操作，以及對數(shù)據(jù)集內的幾何圖形進行查看、修改設置等功能。

2.1.3 字典維護

字典維護又稱為數(shù)據(jù)字典編輯器，其主要目的是針對移動調繪核查系統(tǒng)常用的字典進行編輯處理，主要包括行政區(qū)劃字典，土地利用字典，生物措施字典，工程措施字典以及植被覆蓋度字典。可根據(jù)不同的業(yè)務內容進行字典定制編輯。

2.1.4 土地利用管理

土地利用管理主要是指為移動調繪核查系統(tǒng)添加操作數(shù)據(jù)以及對操作數(shù)據(jù)屬性進行修改。主要包括添加shp數(shù)據(jù)、添加DB數(shù)據(jù)庫文件、清空和編輯。同時在該模塊內還可進行統(tǒng)計分析，對土地利用情況進行整體的掌控。

2.2 外業(yè)調查

外業(yè)調繪核查模塊用于外業(yè)調查中生成外業(yè)調查點、填寫外業(yè)調查表、筆記、錄像等，首先在內業(yè)準備整理模塊中準備好調查區(qū)域的DEM、遙感影像、土地利用數(shù)據(jù)，打開移動調繪核查系統(tǒng)-外業(yè)調繪核查模塊，即可進行外業(yè)調繪核查工作。考慮到外業(yè)調繪核查場景，移動終端外業(yè)調查模塊采用觸摸+手寫筆的操作模式，界面簡潔，僅保留調繪核查常用功能。

數(shù)據(jù)采集功能模塊主要集中在右上角，6個功能按鈕，分別為：采集點、拍照、筆記、錄音、錄像、調查表。主要提供選取調查對象，對調查對象進行拍攝照片、記錄筆記、錄制錄音、獲取影像及填寫調查表等功能。

外業(yè)調查時的調查流程為：采集點選取。選擇當前操作圖斑，在有GPS信號時，勾選GPS選中的圖斑，也可手動點選圖斑或輸入GPS坐標點。

填寫記錄。采集點后，對外業(yè)調查點情況記錄筆記，界面右上角單擊筆記按鈕，可以進行編輯，單擊調查表按鈕可進行預制的調查表進行填寫，調查表內容也可根據(jù)業(yè)務內容定制。拍照、錄音、錄像等功能分別可對當前調查對象進行照片、音頻、視頻的記錄獲取。

2.3 內業(yè)整理

內業(yè)整理功能，集成于內業(yè)準備整理模塊內，主要提供外業(yè)調查的信息整理編輯功能。

2.3.1 合并記錄

合并記錄工具主要用于外業(yè)調繪核查完成后的內業(yè)整理工作，可將多臺終端外業(yè)數(shù)據(jù)進行合并整理并在一個電腦上輸出，方便后期數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

2.3.2 記錄分析

記錄分析工具，可顯示全部外業(yè)采集點，點擊“歷”可在右側“智能查詢”窗口顯示外業(yè)采集編輯信息，單擊可快速定位到外業(yè)采集點。

2.3.3 輸出

輸出功能是本系統(tǒng)的核心功能之一，該功能經常與“記錄分析”功能協(xié)同運用。該功能可以快速實現(xiàn)對外業(yè)調查過程中數(shù)據(jù)、表格、照片等的整理，提高工作效率，減免人為整理的誤差，提高資料整理的準確度。輸出成果滿足《全國水土流失動態(tài)監(jiān)測與公告項目水土流失重點區(qū)域監(jiān)測成果整編工作手冊》的要求。

3 系統(tǒng)特點

與傳統(tǒng)外業(yè)信息采集方式相比，移動終端具有便攜性、高效性、經濟性等優(yōu)勢。本系統(tǒng)除具備普通移動GIS的特點外，還具備一體化、集成化、定制化、可視化等特點。系統(tǒng)界面見圖2。

3.1 內外業(yè)一體化

根據(jù)業(yè)務流程特點，將外業(yè)信息采集模塊、內業(yè)準備整理模塊，集成到一個系統(tǒng)，內業(yè)準備、外業(yè)采集、內業(yè)整理在同一終端、同一系統(tǒng)內完成。避免系統(tǒng)間的切換操作，減少數(shù)據(jù)流轉環(huán)節(jié)，提高工作效率。

3.2 設備集成化

基于定制高性能的WINDOWS系統(tǒng)平板電腦，運行速度快、便于攜帶、續(xù)航時間長，避免卡頓、加載速度慢等問題。配套GPS模塊，可進行定位、導航、拍照、錄音、錄制視頻、接收無人機圖傳等。將GPS、PDA、相機、調查表格、測繪工具集合于一身，接口豐富，便于數(shù)據(jù)導出、網(wǎng)絡連接、無人機連接等。

3.3 內容定制化

內置的調查表格、數(shù)據(jù)字典等功能，可針對業(yè)務特征、成果形式進行定制服務，定制方法簡單易于操作、成本低。標準化的表格輸出，減少外業(yè)信息在紙質與電子之間的轉換，最大限度保證數(shù)據(jù)的真實性。

3.4 三維可觀化

加載DEM數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)可快速在二維/三維視圖模式下進行切換，直觀的對調查現(xiàn)場的地形地貌進行分析。

4 結束語

移動外業(yè)調繪核查系統(tǒng)是在總結各行業(yè)現(xiàn)有產品的基礎上[3-4]，結合水土保持動態(tài)監(jiān)測與公告項目業(yè)務需求，充分考慮整體業(yè)務流程的優(yōu)化、現(xiàn)有技術條件和成本等因素，目的是為了在項目外業(yè)工作的調查測繪、現(xiàn)場核查階段，獲取現(xiàn)場土地利用情況、水土保持措施分布、土壤侵蝕分布、面積和強度等信息，為動態(tài)監(jiān)測與公告項目的順利實施奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]魏茂盛.移動GIS在全國第一次水利普查中的應用[J].水利信息化，2011（4）：48-50.

[2]孔姍.面向土地確權的內外業(yè)一體化信息采集系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].中國礦業(yè)大學，2015.

[3]曾麥脈，余順超，唐慶忠.水蝕外業(yè)調查系統(tǒng)方案研究[J].人民黃河，2014，36（1）：82-94.

[4]莊曉東，王海銀，胡振彪，等.地理國情普查外業(yè)調繪核查系統(tǒng)實現(xiàn)[J].測繪科學，2016，41（2）：58-61.