移动端数字化调查系统的设计与实现

方 衎，孙瑞敏，赵得意，黄一昀

（江苏省工程勘测研究院有限责任公司，江苏 扬州 225100）

随着可移动终端设备的发展，越来越多的测绘工作者借助于便携的、具有专业功能的手机、平板等设备进行外业调绘、调查工作。近年来，市场上也出现了许多相关的研究及应用程序，例如，第三次全国土地调查系统[1-2]，自然资源外业调查系统[3-4]，基于移动端不动产权籍调查系统[5-6]，地理国情监测外业调查系统[7-8]等，这些研究及App 目前在国土资源普查和外业调查等领域得到广泛应用。以传统的纸质遥感影像作为底图进行数据调查的方式正逐渐被数字化这种新型的方式替换。

本文结合实际项目，设计并实现了一款基于Android 系统的调查App，实践结果表明，该系统能有效地节约成本并提高工作效率，取得了良好的效果。

1 数字化调查作业流程

数字化调查的底图不再是传统的纸质图，而是电子图。首先通过倾斜摄影并经过相关处理获得高精度的影像数据，结合内业立体测图得到的矢量数据，两者套合形成外业调查底图并导入到移动设备中；后续调查人员只需携带手机或平板去野外进行现场调查核实，调查好的成果再通过内业整合编辑形成最终成果，从而实现内外一体化的生产模式。数字化调查流程如图1所示。

图1 数字化调查作业流程

2 数字化调查系统的总体设计

数字化调查系统主要由运行支撑层、应用层、服务层及数据层4 部分组成。

（1）运行支撑层。该系统主要运行于支持安卓系统（Android 6.0 以上）的，鸿蒙系统的智能手机及平板等移动设备。

（2）应用层。应用层是用户对该系统的一种直观的交互体验，包括各式各样的界面，如地图浏览界面、图层管理界面、数据采集、编辑界面等。

（3）服务层。服务层是该系统的核心内容，提供满足于调查需求的各种功能，包括地图浏览的场景支持，数据的无损传输、调查要素的增删查改、属性数据的录入和数据的质量检查等功能。

（4）数据层。数据层是该系统的基础内容，为系统运行提供数据支撑，包括外业调查矢量数据、影像数据、电子地图数据及调查要素照片等相关多媒体数据。

总体设计结构如图2所示。

图2 调查系统总体结构设计图

3 数字化调查系统的关键技术

3.1 手机和平板的兼容性

手机屏幕的大小相对于平板要小很多，这就会导致同样的界面布局在这两者的视觉效果上存在较大的差异，手机上布局好的界面在平板上会出现被拉长，元素之间空隙过大等情况。为了兼顾手机和平板二者的开发，该系统引入了Fragment 组件，可以让界面在平板上更好地展示。

3.2 空间定位

Android 原生定位方法的常用的有2 种模式：GPS定位和网络定位，都存在一定的缺陷。GPS 定位精度高，但受外界环境影响大，且室内定位不准；网络定位虽然只要有网络就可以快速定位，且室内室外都可以，但定位精度不够高。为了提高定位的精确度，该系统增加了第三方地图SDK 提供的定位功能，能够融合GPS和网络两种模式进行精确定位。

3.3 图层管理

该系统涉及多个图层（矢量图层，影像图层，电子地图图层），通过给每种类型的图层设置索引：电子地图（作为辅助层）永远在最下层，影像图层在中间层，矢量图层永远在最上层，解决了不同图层之间的覆盖问题。

3.4 要素采集

调查时遇到遗漏的地物会新增要素，为保证新增要素的准确性，该系统在采集前对要素的几何类型（点、线、面）加以选择，在采集完成后再次进行判断（例如面状要素是否绘制成线状要素），以保证新增要素的几何的准确。几何类型匹配正确后，在保存要素时，选择对应的图层时还需要进行一次判断（例如点状地物不能保存进线状图层中），这样就双重保证了新增要素的准确性和匹配性。

3.5 要素编辑

（1）几何编辑。外业调查时，遇到的情况是多种多样的，在进行几何编辑时，不能只是一些简单的编辑（例如选择、添加、移动、删除），为了要素编辑的多样性，该系统新增了包括编辑时的撤销、恢复、取消功能，图形节点的添加、删除、改动等高级编辑功能，以应对调查过程中遇到的各种各样的情况。

（2）属性编辑。在外调查时，受多种因素的影响，输入属性时或多或少会出现一些错误，为了减少这一类的问题，该系统在属性录入时增加了对输入的属性值的判断，例如调查房屋层高时，应输入整数，若输入的是小数或者文字时，则会加以提醒输入类型的错误，这样，外业人员在调查时的数据质量会得到基本保证，后续内业整理时也会减少工作量，从而提高工作效率。

3.6 要素附件

外业人员在进行调查时，往往会遇到一些不能确定的情况，这时就会拍照记录下来，以便后续讨论，该系统也提供了这一功能，现场调查时，可以直接进行现场拍照或者选择手机中已有的图片作为每个要素对应的附件上传到系统中，每个要素支持多张图片，这样就可以多角度地反应要素的真实情况。

4 数字化调查系统的实现

根据公司实际需求，基于Android Studio 开发环境，采用Java 和Kotlin 语言，结合ArcGIS Runtime SDK for Android 等开发工具包实现了本文的数字化调查系统。部分功能如下。

4.1 图层显隐控制

如图3所示，给每种类型的图层都增加一个开关，既可以单独控制某个图层的显隐，也可以对所有图层叠加时的显隐进行控制，并对图层叠加的顺序进行排序，从而满足作业人员正常的地图浏览逻辑。

图3 图层显隐控制

4.2 新增地物要素

如图4所示，通过前后两次对要素的几何类型和所属图层的判断，最终完成对地物要素的添加。另外在绘制新增要素的几何图形时，考虑到手指操作误差比较大，为提高每个节点的准确性，系统提供了辅助绘制按钮来替代调查人员手指的点击，通过移动屏幕将辅助点放置在准确位置上点击按钮即可完成。

图4 新增地物要素

4.3 要素高级编辑

如图5所示，编辑图形时，图形中每个小方框代表节点，节点和节点中间有小圆点，点击方框会提示是否删除节点，长按节点拖动就可以改变节点的位置，拖动节点和节点中的小白圆点拖到合适的位置即可新增节点。

图5 要素高级编辑

4.4 属性调查

如图6所示，调查人员可以现场将地物要素的相关属性信息录入到系统中，避免二次作业，同时地物的现场照片作为调查材料以附件的形式上传到系统中，并可以通过点击进行浏览。

图6 地物属性调查

5 结束语

本文设计实现的基于Android 的数字化调查系统，具有开源性、功能强大及易操作等优势。在现实工作中，通过移动端的作业方式，大幅提高了作业人员野外调查的效率，取得了较好的效果，具有一定的实际意义。同时，系统采用了组件化开发，在功能模块的维护方面会更加容易，若后续系统需要进一步扩展，只需要进行模块开发即可，大幅提高了系统的可扩展性。