地理国情监测移动外业调绘核查系统设计与应用

卢其垡 孙进冬

（江苏省地质测绘院，江苏 南京 211102）

1 引言

地理国情监测已成为我国一项常态化工作，自2013 年起已完整实施了多期监测，获取了覆盖全国、内容全面、持续有效、成时间序列的高质量基础性地理国情数据库，为持续掌握我国陆地国土范围内地理国情变化情况奠定了基础。外业调绘核查是地理国情监测中的一项关键工作，主要任务是对内业解译的一些无法定性的地表覆盖类型、边界以及属性进行实地调查，是保证地理国情监测质量的重要环节，为建立遥感影像解译样本数据库提供基础[1]。

随着移动互联网技术的发展和便携式移动终端的普及，外业移动调绘、核查成为现实。根据地理国情监测外业调绘规范和新需求，结合多年的外业调绘核查经验，设计开发了移动外业调绘核查系统。系统可以通过Android SDK 提供实时在线位置数据的接入，实现高精度位置采集和地理国情属性调绘、核查和编辑的一体化解决方案，简化了外业数据调绘和核查的流程，减轻了外业人员的劳动强度，提高了生产效率[2]。

2 系统设计

2.1 设计方案

系统由移动端和PC 端两部分组成，移动端App为系统的主体部分，基于ArcGIS Runtime SDK For Android 进行开发，PC 端基于ArcGIS Engine 开发，主要功能是负责调绘前后数据的处理工作。具体思路为：首先利用PC 端程序制作外业调绘核查用的矢量底图数据，参照mxd 模板将原始矢量底图数据转换成Geodatabase 格式，然后将影像数据建立投影和金字塔，作用是保证移动端影像数据的渲染效果和快速显示，最后将处理好的影像和矢量底图数据导入移动端，即可开展外业调绘核查工作。移动端用于矢量图调绘、地物核查、照片采集、导航定位，外业工作完成后再将调绘核查数据传输到PC 端进行内业处理、样本数据整理[3]，整个工作流程如图1 所示。

图1 移动外业调绘核查系统工作流程

2.2 功能设计

系统主要包含用户管理、空间定位、地图浏览和编辑、信息采集、数据导入导出五大模块[4]，如图2所示。

图2 移动外业调绘核查系统功能模块

（1）用户管理模块

用户管理模块主要用于移动端用户的验证以及对任务进行设置。授权用户成功登录系统后，首先进行任务设置，对作业员、作业任务、作业影像地图的名称以及GPS 采集方式等进行设置，系统登录界面如图3 所示。

（2）空间定位模块

移动终端集成了GPS 定位模块，提供高精度的空间定位功能。系统能定位到所需解译样本的位置，具备轨迹采集和查询功能，方便了生产过程中的检查工作，一定程度上避免了数据伪造情况的发生。

图3 外业调绘核查系统登录界面

（3）地图浏览和编辑模块

系统支持影像以及附加矢量数据的无级缩放和浏览，同时还支持图层透明度的设置。作业员登录系统后根据角色和权限加载离线影像地图数据，该数据以离线方式存储在客户端，当选择在线方式并输入相应网址后，系统可通过无线网络获取影像底图服务端数据并在移动端显示。地图编辑功能包括对点、线、面要素的采集、编辑，矢量数据属性录入及分类代码挂接。

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（4）信息采集模块

针对地理国情监测中样本点采集，系统提供了一种挂接点采集功能。在一个挂接点上系统可以挂接包括手写属性、随记属性、照片、录音以及摄像等信息。其中，照片功能可以在一个样本点上挂接3 张不同方向的照片，并且拍照的同时能自动记录下拍摄位置、姿态、方位角，手动添加属性信息，并将其标注于照片上。系统还附带地物信息随记、量算（直线、折线、面积）、邮件发送、辅助采集（交点法、延长线法、垂直法）、兴趣点与路径搜索、分屏显示、照片标注、采集任务管理等辅助采集模块。基于这些辅助采集功能，作业员能根据不同的应用场景和需求，快速、灵活地选择所需的各类辅助采集功能，以辅助外业调绘、核查作业。

（5）数据导入导出模块

此功能模块主要用于实现离线数据的导入和导出，根据内业人员提出的数据采集任务生成作业单元，分发至作业移动端，在外业任务完成后，将采集到的数据整理成内业人员直接使用的成果数据，实现了内外业一体化协同作业。系统支持shp、cad、DGN、DXF、mapinfo、GML 等格式的离线数据的导入、导出，同时针对移动设备遗失、暴力拆解等可能存在的涉密数据泄露隐患，形成了一套安全、可靠的解决方案，确保数据安全[3]。

3 系统应用

3.1 应用情况

按照江苏省第一次全国地理国情普查领导小组办公室工作的部署，江苏省地质测绘院利用移动外业调绘核查系统对江苏省宿迁市泗阳县地理国情监测项目进行试生产作业，作业面积为30 幅1∶1 万标准图幅，共采集国情样本点1130 个，外业采集作业时间为5 天，据测算，生产效率比传统调绘提高了至少40%以上，减少了人力、物力的投入，提高了调绘核查工作的效率。为了更好地证明移动外业调绘核查系统的便利性，验证其用于外业信息采集、核查的技术优势，现将江苏省地质测绘院试生产过程中采用传统纸质图纸与移动外业调绘核查系统的采集方式进行对比，分析结果如下：

（1）地类界采集

针对常用的线状要素，系统提供了分类代码挂接功能，即用户在选择特定的线状要素类型后，系统会将其对应的分类代码赋予相应的线状要素属性项中，避免了传统纸质图纸采集方式采用手工表示线状要素类型的操作。

原有的POI 地名点采集方式是将调查得到的POI地名信息记录于图纸实地位置或图纸空白处，而采用移动外业调绘核查系统则可以将所有调查得到的信息通过照片挂接点、属性标注的形式直接标注于电子底图中。

（3）附加信息采集

针对一些地物的附加属性，如标记道路宽度等信息，传统方式是将道路信息标注于图纸上，利用本系统可以对一些附加信息进行拍照，并且将附加信息直接标注于照片上，更加直观。

3.2 精度验证

使用本系统之前，作业人员就利用地形图、影像等资料，选取测区部分已知控制点对该系统的GPS 定位精度进行了验证，发现位置偏差都在合理范围内，满足地理国情普查项目的定位精度要求。另外，使用车载记录轨迹点的方式，对某条约3 km 的市区道路进行了轨迹记录测试，将轨迹点与现有地图数据进行叠加后，发现93%的轨迹点都落在实际行进车道内，只有少数粗差点偏离车道，因此可以得出，本系统的定位精度可以满足地理国情监测的要求。

4 结束语

目前，移动外业调绘核查系统已在江苏省地质测绘院的多个地理国情监测项目中得到应用，优势如下： （1）系统提高了外业调绘核查效率，减轻了外业人员的劳动强度。传统的调绘核查携带图纸不方便、现场手工标注容易出错，不便于成果的编辑和归档；使用本系统可自动定位到图中所处位置，用户自主选取地表覆盖代码即可批量化处理调查数据，为实现地理国情监测内外业一体化作业提供了有效支撑[5]。

（2）系统实现了无纸化作业，节省了经费。江苏省地质测绘院近年中标的地理国情普查项目覆盖范围有近万平方公里，如果按照传统纸质调绘核查的方法，需要打印几千幅纸质图，每幅图纸打印成本按照100元来计算，使用该系统为该院节省了几十万元的打印费用。

该系统在应用过程中也存在不足之处，比如：移动平板的屏幕在室外强光的照射下，存在反射看不清的情况，可以采取遮挡的办法避免此问题；对于电池续航能力不足，外业时可配备便携式移动电源。相信随着系统的不断完善，其在地理国情监测中的应用将更加广泛。