地理国情与基础地理信息数据同步更新外业调绘系统的构建

2017-10-13应国伟高倩影

测绘通报 2017年9期

关键词：调绘外业国情

何鑫，应国伟,高倩影，李亮

(四川省第三测绘工程院，四川成都 610500)

地理国情与基础地理信息数据同步更新外业调绘系统的构建

何鑫，应国伟,高倩影，李亮

(四川省第三测绘工程院，四川成都 610500)

利用全新的外业数据调绘理念，在地图数据缓存切片技术、GPS定位技术及手持移动终端等技术设备基础上构建了地理国情与基础地理信息数据同步更新外业调绘系统，实现野外作业时，同一地物要素只需补测一次即可完成地理国情与基础地理信息数据的外业调绘工作，避免了重复外业采集生产，有利于降低地理国情与基础地理信息数据的更新成本。

同步更新；调绘；地理国情；1∶1万更新；1∶5万更新

Abstract： A new concept based on map cache slicing, GPS positioning technology and mobile terminal was proposed to build synchronous updating field surveying system of geographic national condition data and fundamental geographic information data. The system can implement that the same feature only needs to be measured once to updating geographic national condition data and fundamental geographic information data in the field. Repeated field production can be avoided by the system. Therefore the updating cost of geographic national condition data and fundamental geographic information data will be reduced.

Keywords： synchronized updating；survey；geographic national condition；updating at 1∶10 000 scale；updating at 1∶50 000 scale

为全面掌握我国地理国情现状，满足经济社会发展和生态文明建设的需要。“十二五”期间，我国开展并圆满完成了第一次全国地理国情普查工作，为“十三五”期间的常态化地理国情监测奠定了基础。另外，我国正处于城市化进程的快速发展期，经济社会的快速发展加快了地表形态的变化。日新月异的地表形态变化，对地理信息数据的现势性形成了挑战。因此，地理国情数据以及基础地理信息数据的常态化更新成为“十三五”期间的重要工作。

传统的基础地理信息数据更新，未能充分分析不同尺度数据更新流程的关联性与差异性，采用互相独立的更新方法，存在着外业核查区域重复的问题，导致工作量较大，数据更新效率较低，浪费了大量的人力和物力。本文针对地理国情及基础地理信息数据常态化更新中指标体系混乱、数据生产独立、数据共通性弱等问题，建立地理国情与基础地理信息数据同步更新外业调绘系统，以达到统筹地理国情数据与基础地理信息数据调绘工作、提高地理信息数据的更新效率、实现不同尺度数据同步调绘的目的。

1 系统架构

本文设计研发的地理国情与基础地理信息数据同步更新外业调绘系统以实现地理国情、1∶1万和1∶5万数据同步外业调绘为目标，整体架构如图1所示，分为数据层、基础设施层、技术支撑层和应用层4个部分。

1.1 数据层

数据层是地理国情与基础地理信息数据同步更新生产各个环节中使用的数据集合，分为PC端使用的地理数据库数据和移动端使用的离线地图服务数据。PC端使用的地理数据库数据包括GDB格式的地理国情普查成果数据、1∶1万与1∶5万基础地理信息数据，SHP格式的部分专题资料数据,以及多种格式的高分影像数据。移动端使用的离线地图服务数据包括Geodatabase格式的本地空间数据库、TPK格式的离线地图切片，以及MPK格式的离线地图压缩包。PC端和移动端之间的数据交换通过建立地图要素服务实现无缝衔接。

图1 系统总体架构

1.2 基础设施层

基础设施层是支撑整个地理国情与基础地理信息数据同步更新调绘的软硬件和网络环境。软件环境主要包括GIS平台、Windows系统、.NET Framework 4.5以上框架、SQL Server数据库等系统及软件；硬件环境主要包括PC端的数据服务器和数据编辑客户端、存储设备，移动端的平板电脑、GPS设备等。

1.3 技术支撑层

技术支撑层包括系统研发涉及的各项关键技术。在数据层面，利用ArcGIS Server发布矢量数据要素服务，作为外业调绘数据来源；在软件层面，基于ArcGIS API for .NET及C#语言研发外业调绘系统。

1.4 应用层

同步更新外业调绘系统分为PC客户端和移动客户端两部分，共包含7个功能模块，应用于地理国情常态化监测及1∶1万、1∶5万基础地理信息常态化更新任务中。

2 系统功能设计

2.1 数据模型设计

本文参考1∶1万地形要素更新、1∶5万地形要素更新、地理国情监测和第一次地理国情普查已有的行业规范和技术规定，建立同步更新数据字典，对所需更新的地理国情数据与基础地理数据要素的存储方式、图层、分类、代码、属性项及对应关系等信息进行描述。根据数据字典，在地理国情普查矢量数据库的基础上，对比分析1∶1万、1∶5万矢量地形数据库，融合相近图层，形成同步更新外业调绘模板数据库，共计79个要素层。针对该模板数据库，设计同步更新数据模型，包含DataSet(要素集)、Layer(要素层)、Feature(要素)和Field(属性)4个信息表。

DataSet表记录地物要素大类及对应要素图层，见表1。Layer表记录每个要素层在地理国情、1∶1万及1∶5万数据标准中的属性字段，见表2。Feature表记录融合后的地物要素细类信息，包括要素对应图层、关键属性，以及要素在3种数据标准中的取舍指标，1表示该要素需要采集，0表示不需要采集，从前至后分别对应1∶1万、1∶5万及地理国情，见表3。Field表记录所有的属性字段相关信息，包括字段名、字段描述、字段类型、是否允许为空、长度等内容。

表1 DataSet信息表

表2 Layer信息表示例

表3 Feature信息表示例

2.2 功能模块设计

根据同步更新外业调绘生产需求，本文将地理国情与基础地理信息数据同步更新外业调绘系统分为系统管理、数据管理、GPS管理、要素编辑、视图管理、样本管理6个功能模块，如图2所示。

图2 系统功能模块结构

3 系统功能实现

系统基于ArcGIS API for .NET研发，分为PC端及移动端两个部分，均运行于Win7及以上环境。PC端软件以插件的形式集成在ArcGIS桌面程序中，主要用于调绘底图的制作及外业调绘数据上载；移动端为独立开发软件，无需第三方软件支持，可直接运行于Windows环境下的平板电脑上，主界面如图3所示。系统除了基本的数据加载及浏览功能，主要有GPS管理、数据编辑及样本管理3个功能模块。

3.1 GPS管理模块

GPS管理模块用于管理操作平板电脑上的GPS硬件，主要包括GPS参数配置、GPS连接、GPS关闭、采集GPS定位点、采集GPS轨迹线、缩放至当前GPS点功能。

3.2 数据编辑模块

系统通过实例化同步更新数据模型实现外业调绘数据的采集编辑工作，包括要素选择、要素协同更新、新建矢量要素、要素属性编辑、调绘矢量要素绘制等功能。基于数据模型中的4项信息表，系统在后台程序中录入所有需要调绘的地物要素，在前端界面中通过下拉列表或关键字搜索等方式查询获取待新建要素，使用触控笔或手写的方式在地图浏览界面中完成地物要素编辑等操作。要素创建完成后，系统根据要素信息表自动生成相关属性，并在界面中按1∶1万、1∶5万及国情数据标准分别显示字段列表，用于属性浏览及编辑。

图3 系统主界面

3.3 样本管理模块

遥感解译样本数据是地理国情数据的独特成果，即带有GPS坐标信息的照片文件。结合GPS模块，样本采集工具集成了平板电脑自带的多种传感器，用摄像头拍摄到样本照片后，将GPS坐标、方位角、水平角等信息写入照片中。

4 结语

本文针对地理国情常态化监测及基础地理信息数据常态化更新需求，以Visual Studio 2015为系统集成开发环境，结合ArcGIS API，在Windows环境下的平板电脑上建立了地理国情与基础地理信息数据同步更新外业调绘系统。该系统主要应用于地理国情数据，以及1∶1万、1∶5万基础地理信息数据的同步更新生产，实现野外作业时，同一地物要素只需补测一次即可完成地理国情与基础地理信息数据的外业调绘工作，减少了生产成本，提高了生产效率。

[1] 王刚，韩振镖.面向Android智能移动终端的GIS设计与实现[J].测绘通报，2013(8)：77-80.

[2] 狄琳.建立新国家地理格网服务地理国情监测初探[J].测绘通报，2011(12)：1-2.

[3] 吴满意，王占宏，杨新海.地理国情外业核查数码调绘系统的模块设计研究[J].测绘技术装备，2013(3)：16-18.

[4] 黄霞林，黎春桥.1∶10 000地形图更新模式研讨[J].测绘与空间地理信息，2009,32(6)：190-192.

[5] 吴兆德，赵洪霞.1∶1万基础测绘外业像片调绘方法研究[J].地球，2016(7).

[6] 张广春，仲伟政.基于ArcGIS Engine组件实现瓦片地图的应用[J].测绘通报，2015(3)：115-120.

[7] 周强，宋志峰，刘易鑫，等.一种适用于多移动终端的地图瓦片格式的研究与应用[J].测绘与空间地理信息，2013,36(S0)：70-76.

[8] 汪斌.空间数据库协同更新方法的应用[J].测绘技术装备，2007,9(3)：28-30.

[9] 宋晓红.地理国情普查与1∶10 000 DLG协同更新作业模式探讨[J].测绘与空间地理信息，2014,37(9)：140-141.

[10] 刘仁义，刘南，苏国中.图形数据与关系数据库的结合及其应用[J].测绘学报，2000,29(4)：229-333.

[11] 庄晓东，王海银，胡振彪，等.地理国情普查外业调绘核查系统实现[J].测绘科学，2016,41(2):58-61.

[12] 杨珍，张永志，张文军，等.遥感影像解译样本的一体化生产研究[J].测绘工程，2016,25(7):7-12.