淺析Totop Mapper軟件在地理國情監(jiān)測外業(yè)中的應(yīng)用

齊 毅

（山西省測繪地理信息院，山西 太原 030001）

0.引言

第一次全國地理國情普查完成后，按照國務(wù)院對地理國情監(jiān)測工作常態(tài)化的要求，已連續(xù)多年開展了基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測工作。地理國情監(jiān)測是綜合利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）、航空航天遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）等現(xiàn)代測繪技術(shù)，綜合各時期測繪成果檔案，對地形、水系、濕地、冰川、沙漠、地表形態(tài)、地表覆蓋、道路、城鎮(zhèn)等要素進(jìn)行監(jiān)測，并統(tǒng)計分析其變化量、變化頻率、分布特征、地域差異、變化趨勢等，形成反映各類資源、環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)要素的空間分布及其發(fā)展變化規(guī)律的監(jiān)測數(shù)據(jù)、地圖圖形和研究報告等，從地理空間的角度客觀、綜合展示國情國力[1]。

地理國情監(jiān)測一直采用“內(nèi)—外—內(nèi)”的方式來進(jìn)行作業(yè)，并且地理國情監(jiān)測外業(yè)調(diào)查是獲取地理信息的主要手段。外業(yè)調(diào)查是國情監(jiān)測工作中承上啟下、不可或缺的重要環(huán)節(jié)，直接影響著工作進(jìn)度以及成果數(shù)據(jù)質(zhì)量[2]。為提高工作效率，保證成果數(shù)據(jù)質(zhì)量，我們將Totop Mapper地理國情監(jiān)測更新采集軟件和Totop Mapper-Field地理國情監(jiān)測外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)軟件應(yīng)用到了晉中市地理國情監(jiān)測外業(yè)調(diào)查中。

1.軟件介紹

Totop Mapper地理國情監(jiān)測更新采集軟件是面向地理國情監(jiān)測信息采集現(xiàn)狀，有效解決地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)采集問題，實現(xiàn)應(yīng)對多種采集要求的定制化軟件，是為開展地理國情要素的更新采集，不斷更新完善地理國情信息，并進(jìn)行常態(tài)化地理國情監(jiān)測而開發(fā)的專項數(shù)據(jù)采集軟件。該軟件是基于.NET平臺和ArcGIS技術(shù)的前端數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，在ArcGIS原有功能的基礎(chǔ)上，針對地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)采集要求和規(guī)范進(jìn)行定制開發(fā)的軟件，可滿足地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、更新、整理、質(zhì)檢、數(shù)據(jù)成果輸出等作業(yè)需求，實現(xiàn)對地理國情數(shù)據(jù)變化信息的采集和整理。

Totop Mapper-Field地理國情監(jiān)測外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)軟件硬件配備靈活，可用于Android平臺的平板，支持海量影像，支持各類影像切片、壓縮存儲機制，平板端可快速調(diào)取顯示，支持矢量疊加、屬性顯示，支持靈活照片采集方式，為基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測外業(yè)調(diào)查工作提供一套完整便捷的解決方案。

2.地理國情監(jiān)測外業(yè)調(diào)查作業(yè)流程

地理國情監(jiān)測外業(yè)調(diào)查的作業(yè)流程主要包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、外業(yè)作業(yè)、成果整理、成果檢查、成果提交等環(huán)節(jié)。下面以Totop Mapper軟件在晉中市地理國情監(jiān)測外業(yè)調(diào)查中的應(yīng)用為例進(jìn)行分析，如圖1所示。

圖1 地理國情監(jiān)測外業(yè)調(diào)查作業(yè)流程

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段需要收集監(jiān)測影像數(shù)據(jù)，道路、行政村等相關(guān)參考數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)疑問圖斑數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)成果數(shù)據(jù)等相關(guān)資料。

影像數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量大，且矢量圖層數(shù)據(jù)較多，直接在外業(yè)平板操作端作業(yè)會導(dǎo)致操作繁瑣、卡頓、死機等情況，甚至可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，嚴(yán)重影響外業(yè)調(diào)查效率。因此，外業(yè)調(diào)查前，需使用Totop Mapper地理國情監(jiān)測更新采集軟件對外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

通過Totop Mapper地理國情監(jiān)測更新采集軟件對影像數(shù)據(jù)進(jìn)行底圖制作，將矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，在華測LT700平板上配合使用Totop Mapper-Field地理國情監(jiān)測外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)軟件進(jìn)行外業(yè)調(diào)查，很大程度上減少了因數(shù)據(jù)量大而導(dǎo)致的負(fù)面情況發(fā)生。

2.1.1 影像底圖制作

影像底圖制作是將國情監(jiān)測影像進(jìn)行切片處理，以往地理國情監(jiān)測外業(yè)調(diào)查需要將影像直接導(dǎo)入平板并加載到調(diào)查軟件中，這樣會導(dǎo)致以下情況：

（1）影像數(shù)量較多，導(dǎo)致影像圖層多，管理困難，影響工作效率；

（2）影像數(shù)據(jù)量大，對外調(diào)平板的存儲性能有更高要求。

在使用Totop Mapper-Field外調(diào)軟件時，將影像數(shù)據(jù)處理為tpk格式，一個縣級行政區(qū)域的影像數(shù)據(jù)量會有很大程度的降低，這不僅節(jié)省了向平板中拷貝影像的時間，同時也降低了對平板存儲性能的要求。

若外調(diào)的監(jiān)測影像沒有經(jīng)過鑲嵌融合處理，相鄰影像可能存在互相壓蓋的情況。為避免不同時相的影像差別對作業(yè)造成影響，首先需要根據(jù)元數(shù)據(jù)將監(jiān)測影像進(jìn)行裁切，然后根據(jù)作業(yè)區(qū)域范圍進(jìn)行國情監(jiān)測影像底圖制作，這樣不僅減少了數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段的工作量，還大大提高了平板使用靈敏度和外業(yè)工作效率。外業(yè)影像底圖制作如圖2所示。

圖2 外業(yè)影像底圖制作

2.1.2 外業(yè)矢量包制作

外業(yè)矢量數(shù)據(jù)包含內(nèi)業(yè)成果數(shù)據(jù)圖層、外業(yè)矢量參考數(shù)據(jù)圖層和疑問數(shù)據(jù)圖層等，因圖層數(shù)目較多，若直接對圖層進(jìn)行處理，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)圖層遺漏或處理過程的重復(fù)，因此制作外業(yè)矢量包模板數(shù)據(jù)庫就非常必要。

在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段將內(nèi)業(yè)成果數(shù)據(jù)、參考數(shù)據(jù)及疑問圖斑數(shù)據(jù)按照模板項逐一對應(yīng)導(dǎo)入模板數(shù)據(jù)庫中，模板數(shù)據(jù)庫格式選擇MDB格式，用軟件進(jìn)行統(tǒng)一一次性處理，這樣可以極大減少數(shù)據(jù)遺漏和重復(fù)處理的情況。

外業(yè)矢量包模板數(shù)據(jù)庫內(nèi)容具體如圖3所示。

圖3 外業(yè)矢量包模板數(shù)據(jù)庫

根據(jù)軟件作業(yè)環(huán)境的實際需求，輸出外業(yè)矢量包需要在ArcGIS10.2.2及以上版本中。輸出外業(yè)矢量包操作如圖4所示。

圖4 輸出外業(yè)矢量包操作

2.2 外業(yè)作業(yè)

2.2.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入

將影像底圖制作成果“1407##_raster.tpk”與外業(yè)矢量包成果“1407##_vector.geodatabase”放入對應(yīng)任務(wù)區(qū)文件夾，并導(dǎo)入華測LT700平板中。平板中外業(yè)數(shù)據(jù)存放路徑如圖5所示。

圖5 平板中外業(yè)數(shù)據(jù)存放路徑

針對外業(yè)矢量包圖層較多的問題，外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)提供了圖層管理功能。此外，根據(jù)工作需要，該系統(tǒng)還提供了距離測量，面積測量，點、線、面標(biāo)繪，多媒體記錄，實時軌跡記錄等多種平板快捷操作方式，極大提高了作業(yè)效率。

2.2.2 外業(yè)調(diào)查

根據(jù)地理國情外業(yè)調(diào)查工作要求，具體外業(yè)調(diào)查作業(yè)內(nèi)容如下：

（1）收集資料；

（2）調(diào)查疑問圖斑，并標(biāo)注調(diào)查成果的CC碼；

（3）沿路核查內(nèi)業(yè)成果數(shù)據(jù)并拍攝照片；

（4）解譯樣本照片拍攝；

（5）實時記錄作業(yè)過程中的行程軌跡。

使用Totop Mapper-Field外調(diào)軟件進(jìn)行外調(diào)作業(yè)時，對輸入不符合命名標(biāo)準(zhǔn)的CC碼，系統(tǒng)會出現(xiàn)錯誤提示。在進(jìn)行照片拍攝時，軟件平板界面可以顯示當(dāng)前拍攝的俯仰角、橫滾角、概略拍攝距離等，作業(yè)員可以對俯仰角、橫滾角超過10°以及拍攝距離超過200 m的調(diào)查點及時作出調(diào)整，以此來保證外業(yè)成果的質(zhì)量。若因人為因素忘記開啟軌跡行程實時記錄開關(guān)，成果GPS數(shù)據(jù)層中會缺失數(shù)據(jù)，為避免此類情況發(fā)生，軟件后臺會有GPSALL數(shù)據(jù)層自動記錄作業(yè)的行程軌跡，以保證數(shù)據(jù)的完整性。此外，外調(diào)實地情況需要進(jìn)行備注填寫的可以在環(huán)境描述中進(jìn)行記錄。

2.3 成果整理

2.3.1 成果格式

外業(yè)調(diào)繪工作完成以后，需要將平板內(nèi)的成果數(shù)據(jù)data文件夾拷貝到電腦端，導(dǎo)入Totop Mapper地理國情監(jiān)測更新采集軟件中進(jìn)行處理。處理完成的成果數(shù)據(jù)存在兩種數(shù)據(jù)類型，一種為DB格式；另一種為GDB格式。因此內(nèi)業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯時，既可使用Totop Mapper地理國情監(jiān)測更新采集軟件，也可使用ArcGIS，極大地滿足了不同作業(yè)人員的作業(yè)習(xí)慣需求。

外業(yè)成果數(shù)據(jù)格式如圖6所示。

圖6 外業(yè)成果數(shù)據(jù)格式

2.3.2 數(shù)據(jù)整理

通過外業(yè)照片整理功能，將成果照片、影像及CC進(jìn)行對比檢查，查看俯仰角、橫滾角、拍攝距離以及拍攝照片的質(zhì)量情況。

外業(yè)數(shù)據(jù)整理如圖7所示。

圖7 外業(yè)數(shù)據(jù)整理

數(shù)據(jù)整理過程中，首先需對因外業(yè)操作失誤導(dǎo)致的錯誤進(jìn)行更改，如CC碼填寫錯誤、環(huán)境描述不準(zhǔn)確等。此外，對整理過程中認(rèn)為有疑問的外業(yè)照片核查點可進(jìn)行核查狀態(tài)標(biāo)注，還可將樣本庫照片與參考照片進(jìn)行雙向切換，以滿足樣本庫建設(shè)的需要。

其次，還需根據(jù)實時記錄得到的外業(yè)行程軌跡，整理外業(yè)調(diào)查元數(shù)據(jù)，并填寫對應(yīng)屬性項。

最后，在樣本庫生成過程中，使用影像加載命令將影像按照元數(shù)據(jù)進(jìn)行裁切，再根據(jù)影像實例元數(shù)據(jù)賦值、影像實例裁切等功能，將樣本庫中的必要信息自動填寫到樣本庫中，減少因人為因素導(dǎo)致的錯誤出現(xiàn)，提高工作效率和質(zhì)量。

2.4 成果檢查

外業(yè)成果整理完成以后，使用Totop Mapper更新采集軟件對以下內(nèi)容進(jìn)行核查：

（1）數(shù)據(jù)成果的空間參考系[3]；

（2）GPSALL中原始軌跡屬性；

（3）樣本數(shù)量；

（4）拍攝橫滾角、俯仰角、拍攝距離是否滿足規(guī)范要求；

（5）外業(yè)調(diào)查元數(shù)據(jù)是否存在多部件要素、偽節(jié)點等。

2.5 成果提交

上文提到，外調(diào)成果包含兩種數(shù)據(jù)格式，這兩種格式均可以作為外業(yè)調(diào)查成果數(shù)據(jù)進(jìn)行提交。

根據(jù)成果提交具體要求，提交DB數(shù)據(jù)格式時，因成果數(shù)據(jù)記錄在GDB數(shù)據(jù)庫中，所以data文件夾中還需包含GDB格式數(shù)據(jù)，并提交photos文件夾。

若外業(yè)成果只提交GDB格式成果數(shù)據(jù)時，可根據(jù)不同區(qū)域成果數(shù)據(jù)特點，刪除GDB格式成果數(shù)據(jù)中多余的空要素類。若成果提交有命名要求，可對GDB格式數(shù)據(jù)要素類名稱進(jìn)行修改，并提交photos文件夾。

兩種不同的成果提交格式，對應(yīng)不同的編輯軟件，內(nèi)業(yè)可根據(jù)不同的數(shù)據(jù)特點選擇不同的編輯軟件，這也使得內(nèi)業(yè)采集軟件的選擇更加多樣化。

3.存在的不足及解決建議

3.1 屬性標(biāo)注要素?zé)o法顯示漢字

在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段對外業(yè)矢量數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理過程中，參考圖層數(shù)據(jù)UV_BOUP7行政村的村名標(biāo)注在地理國情監(jiān)測更新采集軟件中可正常顯示，如圖8所示；但數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完成后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入平板中，平板中村名標(biāo)注卻無法正常顯示，如圖9所示。

圖8 采集軟件中村名標(biāo)注正常顯示

圖9 平板中村名標(biāo)注無法正常顯示

因此，外業(yè)調(diào)查過程中需要通過手動選擇點狀矢量對象，通過查看屬性來查看村名，這無疑會增加外業(yè)工作量。要解決該問題，可在Totop Mapper地理國情監(jiān)測更新采集軟件中先標(biāo)注要素名稱屬性，然后用影像底圖制作操作流程對UV_BOUP7進(jìn)行切片處理。處理完成后，將tpk格式的村名數(shù)據(jù)導(dǎo)入外調(diào)平板中，平板中村名標(biāo)注即可正常顯示，如圖10所示。

圖10 平板中村名標(biāo)注正常顯示

3.2 無法制作外業(yè)矢量包模板

Totop Mapper地理國情監(jiān)測更新采集軟件在外業(yè)矢量包制作過程中，所有矢量圖層只能來源于同一工作空間，且為了防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失和數(shù)據(jù)處理操作的重復(fù)性，需制作外業(yè)矢量包模板數(shù)據(jù)庫，而Totop Mapper軟件無法實現(xiàn)矢量包模板數(shù)據(jù)庫的制作，需要通過ArcGIS進(jìn)行矢量包模板數(shù)據(jù)庫制作，將所需的內(nèi)業(yè)成果數(shù)據(jù)圖層、外業(yè)矢量參考數(shù)據(jù)圖層和疑問數(shù)據(jù)圖層導(dǎo)入外業(yè)矢量包模板數(shù)據(jù)庫中，再用Totop Mapper地理國情監(jiān)測更新采集軟件進(jìn)行外業(yè)矢量包制作。

4.結(jié)束語

地理國情監(jiān)測是為國家建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的公益性事業(yè)，在國家社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中扮演著重要角色，是新時期測繪地理信息事業(yè)適應(yīng)社會需求的重要突破口。監(jiān)測中，通過內(nèi)外業(yè)相結(jié)合，對地理要素數(shù)據(jù)和地表覆蓋數(shù)據(jù)進(jìn)行更新采集。外業(yè)調(diào)查是數(shù)據(jù)獲取的一個重要環(huán)節(jié)，繁重的外業(yè)工作需要使用簡捷的操作軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、成果整理及質(zhì)量檢查，以提高外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)質(zhì)量和工作效率。Totop Mapper軟件應(yīng)用于地理國情監(jiān)測的外業(yè)工作中可提高工作效率，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，但同時也存在標(biāo)注無法顯示、無法制作矢量模板數(shù)據(jù)庫等方面的不足。隨著技術(shù)發(fā)展的日漸成熟和軟件的不斷更新升級，Totop Mapper軟件可以通過進(jìn)一步簡化作業(yè)流程、保證作業(yè)精度、提高作業(yè)便利度等方面來彌補自身的不足之處，為地理國情監(jiān)測外業(yè)調(diào)查提供更加全面、便捷的操作模式。