GIS数据采集解决方案

2012-04-12王庆辉

陕西开放大学学报 2012年2期

王庆辉

(陕西广播电视大学资源建设与现代教育中心，陕西西安710068)

0 、引言

据统计，在军事、自然资源管理、土地和城市管理、电力、电信、石油和天然气、城市规划、交通运输、环境监测和保护、110和120快速反应系统等国防、经济建设、日常生活中，有80%与GIS密切相关。目前国内GIS市场总额 (包括软件、应用和服务)约10亿～15亿元人民币，到成熟期将超过200亿。可见，GIS已经深入到了人们的日常生活中。因此，GIS被公认为是21世纪的支柱性产业，是信息产业 (IT)的重要组成部分。

1.GIS系统介绍。

GIS即地理信息系统 (Geographic Information System)，经过了40多年的发展，已经成为了一门独立的科学，并且得到了广泛的应用。尤其是近些年，GIS更以强大的地理信息空间分析功能，在物流、水电水利、石油、城市规划等领域发挥着越来越重要的作用。简单的说，地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。

2.通过GPS采集GIS信息。

现在几乎所有的智能手机都装有GPS接收天线，而智能手机的定位都是单点定位，单点的定位精度都超过了10米。如果要采集精度很高的GPS数据，那就需寻找已知点来建立基站，基站的覆盖范围根据品牌略有不同，拿中海达V8来说，可覆盖到30公里左右，如果要采集西安市所有的电线杆坐标，那就需要建立330个基站 (西安市面积/单基站覆盖面积)。这样建设基站成本过于昂贵，如果建立移动基站，成本将大大降低。目前GPS接收机主流品牌有天宝、南方测绘和中海达等品牌。在建立基站地点的选择上，首要考虑的是设备的安全性，目前一套天宝R8的价格在50万左右 (两个R8和一个手部)，设备丢失或者损坏会造成很大的经济损失，其次考虑要覆盖范围、稳定供电等因素。

在基站建立后，移动站接收的GPS数据发送到中心服务器与基站的数据进行差分计算，差分结果利用蓝牙发送到手持设备上，这样就可以得到精确的GPS定位数据，固定解的GPS精度大约能到3CM左右(天宝的设备能达到1CM)。

采集工作都在野外进行，有些采集点会比较危险，为了能给外业人员比较好的用户体验，就需要建立一套快速采集流程。要快速采集，那就要想方设法减少外业人员的操作复杂度，最好让外业人员在手持端界面上能选择就不输入、采集成功给出提示音、能乘坐交通工具就不要步行和给与外业人员适当奖励。在采集中，会遇到某些要采集的点不容易采集的情况，比如在山上有一个电线杆，或者要采集点被围墙围住，无法进入，这就需要间接测量，间接测量一般是利用测距工具，计算GPS天线到待采集点的距离和角度等值，再利用软件计算求解待采集点的地理坐标。

在采集工作中，除了空间地理坐标的采集外，还有采集目标属性的采集，比如要在一套GIS系统中分析出比较好的经商地点，那就要分析出哪一片地区人流量较大、哪一片地区车流量较大、哪一片地区人口比较密集，从而为进行商业活动，其中的这些数据都是在现场经过分析和计算得出的。举个简单的例子(如果你身边的电脑可以上网，你也可以跟着一起做)打开百度地图，进行公交线路查询，在地图上可以显示出公交线路每一站的站名和公交车行使的路线，还可以显示出换乘公交的许多解决方案。当然上面的例子只是列举出了百度地图的其中一个功能而已，百度地图的功能可不止这一个，你可以搜索楼宇地点、单位地点等大量信息，其中的数据就是采集外业人员采集的。

采集工作的工作量比较大，难免会出现错误，这就需要数据审核，外业人员需要每天把采集的数据利用网络发送到中心服务器，中心端审核人员把外业人员采集的点显示在地图上进行审核，看看有没有漏采和重复采等工作失误，确认没有问题后，把外业人员的采集数据录入到空间数据库，如果有审核未通过的采集数据，那就需要及时通知外业人员。通知的形式可以是电话通知，也可以自己建立一套补采系统，把要重新采集的点建立成新的采集任务，发送到指定的采集手持设备上。

3.GIS的核心数据库的建立。

GIS的核心是一个地理数据库，所以建立GIS的最重要的一步是将空间数据和描述它的属性数据录入到数据库中。属性数据比较规范，适应于表格表示，所以许多地理信息系统都采用关系数据库系统管理，supermap采用access数据库进行数据管理，而更强大的arcgis的sde则可以对应目前流行的各种关系型数据库。通常的关系数据库管理系统都为用户提供了一套功能很强的数据编辑和数据库查询语言，系统设计人员可据此建立友好的用户界面，以方便用户对属性数据的输入、编辑与查询.除文件管理功能外，属性数据库管理模块的主要功能之一是用户定义各类地物的属性数据结构.由于GIS中各类地物的属性不同，描述他们的属性项及值域亦不同，所以系统应提供用户自定义数据结构的功能，系统还应提供修改结构的功能，以及提供拷贝结构、删除结构、合并结构等功能。中国的城市的现代化建设在飞速的发展中，地理数据的更新就显得非常的重要，一般在GIS系统中，应该为更新地理数据提供良好的用户交互界面，以便用户方便更新地理数据。

4.GIS系统中的多媒体数据采集。

多媒体数据，即声音、视频和照片数据的采集。在一些GIS系统中，需要用到多媒体数据。比如在地图上，把鼠标移至某条街道，该街道的图片会显示给用户。在现场采集多媒体数据时，需要用到外部存储设备，因为多媒体数据都比较占用磁盘空间。在采集了多媒体数据后，需要把数据压缩并发送到中心服务器，可以采用GPRS网络发送数据，也可以直接使用Internet进行发送数据，而前者的费用会比后者高出很多。

及时数据采集。有些GIS系统中，在地图上需要显示当前时刻或者某一时刻的移动点的地理坐标，比如要把出租车的当前位置显示在地图上，又或者是某条管线的巡线人员的当前位置显示在地图上，以方便查看员工的当前地理坐标。在收集这些数据时，并不需要高精度的地理坐标，只是需要把移动点的单点坐标及时的发送到中心服务器，比如30秒或者60秒发送一次，这时就需要GPRS或者是3G网络来发送数据，在中心服务器上，启动一个监控进程来接受移动端发送的数据，并把数据存入数据库，然后GIS系统在把数据库中的移动点的当前地理坐标显示给用户。

5.GIS系统中防爆区的数据采集。

防爆区的数据采集。在某些地区，比如是气田、油田等地的采集工作和日常巡线工作工作需要防爆设备来进行采集，因为一个小的电流就可能导致安全事故。在此地区采集时，需要购买防爆的采集设备，在采集人员穿着上，也需要穿着防静电的服装，虽然防暴设备的价格会相对较贵，但是和人身财产安全相比，那是觉得值得的。防暴区的一些厂房中，机器的日常数据是通过手持设备读取射频卡得到的，有些设备把管线的内部压力、温度等值保存在射频卡上，手持设备通过刷取射频卡，取得巡线数据，然后手持设备把日常巡线数据发送到中心的数据库服务器，GIS系统在把巡线数据显示给用户。

一般的一个采集小组需要两名以上的采集人员，因为在野外采集时，当遇到不可预知的危险时，两个人可以相互照顾，当一名成员受伤时，另外的一名组员可以提供相应的帮助。野外采集的工期一般都比较长，建立好的采集流程和管理制度就非常重要，如果一个环节考虑不当，就可能会花费大量人力和财力，在用户操作界面和流程上多考虑考虑，肯定会节约出一些资金，这些节约出来的资金用于外业人员的奖励，定会激励外业人员更快更好的完成采集工作，节约出更多的资金来。

6.GIS系统在远程教育中的应用

随着互联网和信息技术的不断进步，以及人们不断加快的生活节奏，移动学习、随时随地学习将是远程教育应用在未来的主要发展方向。这就要求我们能够在任何时间、任何地点传递任何教学课程。但是大量的数据通过无线网络下载将是既费钱又费时的。那么如何解这个问题呢?GIS地理信息系统为我们提供了解决方案。可以通过建立多个移动数据不载站，移动数据下载站由一台简单的电脑组成，他可提供部分课程数据下载，再将其装于公共设施中 (比如公交车上)。学习者可以通过GIS地理信息系统实时地看到移动下载站的具体位置，当前手机GPS已经基本普及，利用这项技术可为学习者更方便地提供更多更新的教学资源。