地理國情監測移動外業調繪核查系統設計與應用

盧其垡 孫進冬

（江蘇省地質測繪院，江蘇 南京 211102）

1 引言

地理國情監測已成為我國一項常態化工作，自2013 年起已完整實施了多期監測，獲取了覆蓋全國、內容全面、持續有效、成時間序列的高質量基礎性地理國情數據庫，為持續掌握我國陸地國土范圍內地理國情變化情況奠定了基礎。外業調繪核查是地理國情監測中的一項關鍵工作，主要任務是對內業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查，是保證地理國情監測質量的重要環節，為建立遙感影像解譯樣本數據庫提供基礎[1]。

隨著移動互聯網技術的發展和便攜式移動終端的普及，外業移動調繪、核查成為現實。根據地理國情監測外業調繪規范和新需求，結合多年的外業調繪核查經驗，設計開發了移動外業調繪核查系統。系統可以通過Android SDK 提供實時在線位置數據的接入，實現高精度位置采集和地理國情屬性調繪、核查和編輯的一體化解決方案，簡化了外業數據調繪和核查的流程，減輕了外業人員的勞動強度，提高了生產效率[2]。

2 系統設計

2.1 設計方案

系統由移動端和PC 端兩部分組成，移動端App為系統的主體部分，基于ArcGIS Runtime SDK For Android 進行開發，PC 端基于ArcGIS Engine 開發，主要功能是負責調繪前后數據的處理工作。具體思路為：首先利用PC 端程序制作外業調繪核查用的矢量底圖數據，參照mxd 模板將原始矢量底圖數據轉換成Geodatabase 格式，然后將影像數據建立投影和金字塔，作用是保證移動端影像數據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據導入移動端，即可開展外業調繪核查工作。移動端用于矢量圖調繪、地物核查、照片采集、導航定位，外業工作完成后再將調繪核查數據傳輸到PC 端進行內業處理、樣本數據整理[3]，整個工作流程如圖1 所示。

圖1 移動外業調繪核查系統工作流程

2.2 功能設計

系統主要包含用戶管理、空間定位、地圖瀏覽和編輯、信息采集、數據導入導出五大模塊[4]，如圖2所示。

圖2 移動外業調繪核查系統功能模塊

（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進行設置。授權用戶成功登錄系統后，首先進行任務設置，對作業員、作業任務、作業影像地圖的名稱以及GPS 采集方式等進行設置，系統登錄界面如圖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，方便了生產過程中的檢查工作，一定程度上避免了數據偽造情況的發生。

圖3 外業調繪核查系統登錄界面

（3）地圖瀏覽和編輯模塊

系統支持影像以及附加矢量數據的無級縮放和瀏覽，同時還支持圖層透明度的設置。作業員登錄系統后根據角色和權限加載離線影像地圖數據，該數據以離線方式存儲在客戶端，當選擇在線方式并輸入相應網址后，系統可通過無線網絡獲取影像底圖服務端數據并在移動端顯示。地圖編輯功能包括對點、線、面要素的采集、編輯，矢量數據屬性錄入及分類代碼掛接。

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（4）信息采集模塊

針對地理國情監測中樣本點采集，系統提供了一種掛接點采集功能。在一個掛接點上系統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、方位角，手動添加屬性信息，并將其標注于照片上。系統還附帶地物信息隨記、量算（直線、折線、面積）、郵件發送、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、采集任務管理等輔助采集模塊?；谶@些輔助采集功能，作業員能根據不同的應用場景和需求，快速、靈活地選擇所需的各類輔助采集功能，以輔助外業調繪、核查作業。

（5）數據導入導出模塊

此功能模塊主要用于實現離線數據的導入和導出，根據內業人員提出的數據采集任務生成作業單元，分發至作業移動端，在外業任務完成后，將采集到的數據整理成內業人員直接使用的成果數據，實現了內外業一體化協同作業。系統支持shp、cad、DGN、DXF、mapinfo、GML 等格式的離線數據的導入、導出，同時針對移動設備遺失、暴力拆解等可能存在的涉密數據泄露隱患，形成了一套安全、可靠的解決方案，確保數據安全[3]。

3 系統應用

3.1 應用情況

按照江蘇省第一次全國地理國情普查領導小組辦公室工作的部署，江蘇省地質測繪院利用移動外業調繪核查系統對江蘇省宿遷市泗陽縣地理國情監測項目進行試生產作業，作業面積為30 幅1∶1 萬標準圖幅，共采集國情樣本點1130 個，外業采集作業時間為5 天，據測算，生產效率比傳統調繪提高了至少40%以上，減少了人力、物力的投入，提高了調繪核查工作的效率。為了更好地證明移動外業調繪核查系統的便利性，驗證其用于外業信息采集、核查的技術優勢，現將江蘇省地質測繪院試生產過程中采用傳統紙質圖紙與移動外業調繪核查系統的采集方式進行對比，分析結果如下：

（1）地類界采集

針對常用的線狀要素，系統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，系統會將其對應的分類代碼賦予相應的線狀要素屬性項中，避免了傳統紙質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，而采用移動外業調繪核查系統則可以將所有調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，傳統方式是將道路信息標注于圖紙上，利用本系統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

使用本系統之前，作業人員就利用地形圖、影像等資料，選取測區部分已知控制點對該系統的GPS 定位精度進行了驗證，發現位置偏差都在合理范圍內，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 的市區道路進行了軌跡記錄測試，將軌跡點與現有地圖數據進行疊加后，發現93%的軌跡點都落在實際行進車道內，只有少數粗差點偏離車道，因此可以得出，本系統的定位精度可以滿足地理國情監測的要求。

4 結束語

目前，移動外業調繪核查系統已在江蘇省地質測繪院的多個地理國情監測項目中得到應用，優勢如下： （1）系統提高了外業調繪核查效率，減輕了外業人員的勞動強度。傳統的調繪核查攜帶圖紙不方便、現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查數據，為實現地理國情監測內外業一體化作業提供了有效支撐[5]。

（2）系統實現了無紙化作業，節省了經費。江蘇省地質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，如果按照傳統紙質調繪核查的方法，需要打印幾千幅紙質圖，每幅圖紙打印成本按照100元來計算，使用該系統為該院節省了幾十萬元的打印費用。

該系統在應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；對于電池續航能力不足，外業時可配備便攜式移動電源。相信隨著系統的不斷完善，其在地理國情監測中的應用將更加廣泛。