淺談基于電子平板的基礎性地理國情監測外業調查技術

周春峰

（遼寧省自然資源事務服務中心 遼寧省基礎測繪院，遼寧 錦州121000）

1 概述

隨著科技的發展，經濟的進步，測繪行業與移動互聯網技術結合的越來越緊密。區別于原來紙質地圖的野外調繪，如今的移動智能設備在調繪方面發揮的優勢成為人們關注的焦點[1]。電子調繪系統可以滿足外業調繪的實際需求，實現外業調繪信息的快速、高效錄入和外業調繪信息的電子化，提高測繪的生產效率，完善生產流程，實現內外一體化的生產模式[2]。

2 關鍵技術

2.1 電子平板調繪優勢

2.1.1 傳統紙質底圖調繪。第一次全國地理國情普查時，我省外業調繪采用了傳統的紙質底圖調繪的方式開展。主要是采用內業解譯的要素數據疊加正射影像圖打印成紙質圖形成調繪底圖，對解譯有疑惑或不確定的區域標注出來，外業調繪人員再到實地調繪與核查。主要存在以下幾方面不足：（1）紙圖打印工作量巨大，野外的使用、后期的掃描成圖入庫及圖件管理，都會導致資源及工作量的浪費；（2）由于基礎性地理國情監測需要采集解譯樣本和記錄軌跡，外業調繪時還需要攜帶GPS照相機。照相機、調繪底圖等多種資料外業攜帶不方便，如遇雨水季節，將影響工作進度；（3）紙圖調繪存在內業判讀錯誤或丟漏情況，內外業無法信息化銜接，在一定程度上影響整體生產效率；（4）相機拍攝照片時需嚴格遵循拍攝的姿態要求采集，質量控制難以保證。

2.1.2 電子調繪。電子調繪技術是將經過判繪的影像拷貝到平板電腦存儲器上，在野外對照實物直接在數字影像上標繪，并記錄下矢量數據，使整個空間數據的獲取、處理、成果入庫的流程均為數字格式[3]。

它與傳統作業方式相比，技術優勢主要表現如下：（1）內外業一體化作業。內業采集數據與外業核查數據可以很方便地進行交互，實現了同一套軟件平臺、同一套生產方案，生產作業的采編一體化、圖庫一體化、作業成果一步到位。（2）無紙化作業。傳統作業模式要求外業調繪前必須在紙質底圖上做重點標注，調繪完成后還需清繪，而通過電子平板調繪只需要利用臺式機進行兩次數據轉換即可完成，實現了外業無紙化作業，省去了出圖、清繪、掃描的步驟，避免了傳統的紙質底圖容易破損且生產成本高的缺點，提高項目整體的工作效率，節約生產成本[4]。（3）集成相機和GPS，方便樣本拍攝、軌跡記錄。電子平板可以實時獲取定位、姿態、方位信息，精確記錄軌跡，解譯樣本采集與制作方便快捷，同時省去了普查時GPS和相機同時攜帶的麻煩。（4）調繪方法簡單易操作。由于平板電腦全部采用了全數字化無紙作業，現場作業大多數為選擇性操作，采用涂鴉式半自動調繪，減少了手工繪制的工作量，免去手工清繪，同時采用智能筆隨時進行標注，極大降低了調繪難度。（5）精度高。電子調繪系統可以有效地調用平板設備的GPS定位功能，實現對影像的實時跟蹤等功能，方便了作業員識別和判斷地物在影像上的具體位置，提高了外業定位的速度和調繪精度[5]。

2.1.3 結論。基于以上分析，利用電子平板調繪系統開展外業調繪能極大的降低工作量，提高作業效率。因此我院決定利用電子平板進行基礎性地理國情監測項目的外業調繪。

2.2 電子平板調繪精度驗證

按照基礎性地理國情對軟硬件的要求，在使用之前，對電子平板外業調繪系統的定位精度進行了驗證，以確定是否滿足基礎性地理國情監測精度的要求。

檢測時使用2 個電子平板，分別采集28 個點，點位選擇在地物特征明顯的位置。電子平板拍照時，可以顯示實時衛星數和拍照時的方位角、俯仰角、橫滾角。電子平板外業核查時按照基礎性地理國情監測規范要求對俯仰角和橫滾角角度進行了設置，不滿足規范要求時對拍照進行提示，防止超出標準。

3 電子平板外業調繪系統使用

3.1 功能模塊

電子平板調繪系統分為五個主要模塊，地圖定位模塊、數據編輯模塊、外業調繪模塊、數據管理模塊、桌面端輔助模塊。

3.1.1 地圖定位模塊。軟件中的定位模塊需要實時定位測繪人員的位置，利用電子平板自身的GPS定位服務，能夠在底圖上確定外業調繪人員的位置，從而利于外業人員在環境復雜的外業條件中及時知道自己所在底圖的位置與問題點的相對位置，同時可以輔助進行路徑規劃與軌跡記錄等功能。

3.1.2 數據編輯模塊。數據編輯模塊是該軟件設計的重要部分，它允許外業人員根據外業實地情況，及時準確的在底圖上做出標注，包括有疑問的地物信息以及在內業處理過程中無法明確的地物。

3.1.3 調繪核查模塊。調繪核查模塊主要包括原筆跡調繪、照片采集、照片標繪、樣本采集、地圖量測等功能。

3.1.4 數據管理模塊。數據管理模塊存儲主要數據：DOM影像數據、調繪底圖、地圖定位模塊GPS 軌跡數據、數據編輯模塊中的標注、繪制的圖形、采集的樣本圖片等數據。

3.1.5 桌面端輔助模塊。桌面端輔助系統主要實現與移動端數據對接，包括以下三個功能模塊：矢數據準備、影像數據準備、數據后處理。

3.2 作業流程

外業調繪系統的作業流程如圖1 所示。

3.2.1 調繪資料準備。準備好基礎性地理國情矢量數據、影像數據、以及外業疑問圖斑，為外業調繪做好準備。

圖1 作業流程圖

圖2 桌面端輔助系統主界面

3.2.2 調繪資料導入移動端平板。將準備好的矢量數據、影像數據利用桌面輔助軟件導入平板電腦中，其操作界面如圖2。

（1）矢量數據處理模塊分為GDB轉shape 和矢量數據入庫兩部分：將以區縣目錄組織的GDB 格式的本底數據、監測數據和外業核查數據轉換成Shape 格式，再將轉換出的Shape 格式轉換成平板端可用.geodatabase 格式。（2）影像數據處理模塊：將影像數據定義投影并計算影像金字塔和統計數據。選擇影像所在文件、輸出結果目錄，以及要投影到的目標國家2000 系平面投影。

3.2.3 外業調繪。外業調繪時發現某一地物屬性不正確時，可直接在電子平板上對進行標注，同時可以進行照片拍攝以制作解譯樣本。電子平板外業調繪系統對照片拍攝進行了限制。拍照時要實時觀察方位角、俯仰角、橫滾角的示數，必須保證終端在標準范圍內拍照。

3.2.4 外業調繪數據處理。外業調繪完成后利用桌面端輔助軟件將調繪數據導出到計算機上直接進行圖形編輯。

（1）平板數據導出外業核查層。將平板端.geodatabase 格式的國情矢量成果數據中的三個外業核查層單獨提取到一個新的.geodatabase 中。（2）平板數據轉換成GDB。將平板端.geodatabase 格式的輔助數據和國情矢量成果數據導出為GDB。（3）地面照片處理。從輔助數據的媒體點（MEDIA）層篩選出樣本照片點，將樣本照片點中的經緯度等信息寫入拍攝的樣本照片，保存為照片的EXIF信息。（4）解譯樣本數據制作。通過讀取外業調繪輔助數據（*.gdb）的地面照片點信息，確定樣本點所在鑲嵌線，進而根據鑲嵌線確定裁切小影像（即遙感影像實例）所采用的遙感影像，最后將小影像信息和地面照片信息保存到解譯樣本MDB數據庫中。

4 結論

本文研究建立的電子平板外業調繪模式，首次實現我省外業調繪成果的電子化，其次實現了內業和外業的一體化銜接，有力推動了測繪科技的智能化轉型。