地理国情普查外业调绘系统关键技术及实现_欧尔格力

收稿日期：2014－11－07

作者简介：欧尔格力（1984－），男，蒙古族，青海德令哈人，工程师，学士，主要从事地理信息系统方面的应用研究工作。

地理国情普查外业调绘系统关键技术及实现

欧尔格力，刘

慧，张朝坤，于晓晶

（青海省基础地理信息中心，青海西宁810001）

摘

要：介绍了基于Android 的地理国情普查外业调绘系统实现数据采集、离线存储的开发技术和实现方法；实

现了影像数据和内业解译数据的浏览、查询、核查及GPS 定位以及与数据库同步更新等功能。转变传统纸质调绘方式，起到提高效率，降低成本和有效控制信息获取质量的重要作用。关键词：ArcGIS ；数据采集；离线存储；GPS 导航；地理国情；Android 中图分类号：P208

文献标识码：A

文章编号：1672－5867（2015）08－0183－02

The Key Technology and Ｒealization of the Mapping System of

the Geographical Situation of the Geographical Survey

OU Er －ge li ，LIU Hui ，ZHANG Chao －kun ，YU Xiao －jing （Qinghai Basic Geographic Information Center ，Xining 810001，China ）

Abstract ：Introduced the Android surveying and geographic conditions survey system implementation offline storage data acquisition ，development technology and implementation method based on the realization of the image data ；and within the industry ，interpreting data browsing ，query ，verification and GPS positioning and database synchronization update function．The transformation of traditional paper －based mapping mode ，to improve the efficiency ，reduce the cost and effectively control the quality of the important role of in-formation acquisition．

Key words ：ArcGIS ；offline storage ；data acquisition ；GPS ；geographic conditions survey ；Android

0引言开展全国地理国情普查，

系统掌握权威、客观、准确的地理国情信息，是制定和实施国家发展战略与规划、优化国土空间开发格局和各类资源配置的重要依据。在地理国情普查中，外业数据采集是其中非常重要的一环，需要使用遥感影像、内业解译成果、实时定位等。然而传统的纸质地图调绘方式由于携带不便、工作量大、成果保存难等原因已经不能满足地理国情普查外业调绘的需要。

近年来，随着计算技术和网络与通信技术的不断发展，地理信息系统形态更为丰富，移动地理信息系统就是其中一个重要的代表，它具有定位准确、携带方便、信息量大、功能丰富等特点，为地理国情外业调绘提供了全新的解决方案，使外业调绘能更加快速、便捷、准确地开展。本文利用Android 平台，实现了基于ArcGIS Ｒuntime SDK for Android 和SQLite 数据库建设的地理国情外业调绘系统，能够为用户提供便捷的外业调绘服务。

1移动地理信息系统

移动地理信息系统是建立在移动计算环境中，

在有限处理能力的移动终端设备上运行，提供移动的、分布的和随遇的地理信息服务的GIS 系统。广义的移动地理信息系统可定义为在移动终端运行的具有地理信息系统功能的GIS 系统。狭义的移动地理信息系统则是集成了GIS 技术、移动定位技术和无线通信技术等多种技术的GIS 系统。移动GIS 系统通过GIS 技术完成空间数据的管理和分析；移动定位技术用于移动设备的定位和跟踪；借助无线通信技术则可完成文本、图形等数据的传送。

1．1移动地理信息系统的特点

移动地理信息系统并不是简单的一个计算机的应用，而是一个完整的系统。与传统的地理信息系统相比，移动地理信息系统具有移动性、可定位性、资源有限性、移动操作系统多样性等特点。

1．2开发现状

移动设备操作系统较常见的有：Android ，

WindowsMo-第38卷第8期测绘与空间地理信息

GEOMATICS ＆SPATIAL INFOＲMATION TECHNOLOGY

Vol．38，No．8

bile，Windows Phone等。其中，Android是一款基于Linux 开发的移动设备操作系统，由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成。基于Android开发应用程序的优点在于其强大的开放性，Android操作系统的一切源代码都是公开免费的，应用程序开发过程中所涉及的软件也都是免费的。Android也具有良好的可扩展性，其对第三方软件来说几乎完全是开放的，因此，在应用程序开发过程中开发者具有很大的灵活性和自由性。目前，除苹果、诺基亚以外，世界上主要的智能手机厂商都采用Android系统，包括三星、HTC、摩托罗拉、LG等。

2基于Android的地理国情普查外业调绘系统

地理国情普查外业调绘系统是地理国情普查工作的重要组成部分，采集效率及数据质量直接关系到后续国情普查数据的质量及作业效率。一套功能完整、易用、可靠的地理国情普查外业调绘软件产品，可极大地方便地理国情监测外业调绘、核查、样本信息采集等工作，并起到提高效率，降低成本和有效控制信息获取质量的重要作用。

本文在阐述地理国情普查外业调绘系统的基础上，针对地理国情外业采集的特点，提出了地理国情普查外业调绘的关键技术及解决方案。

2．1关键技术

2．1．1离线存储

计算机硬件技术、移动通信及网络技术的飞速发展使移动地理信息系统的移动环境、性能有了极大改善，但是如何构建一个高效的移动地理信息系统，除了空间定位技术、网络技术、移动设备和嵌入式操作系统的技术发展外，还需要对嵌入式数据库进行研究，以适应移动地理信息的应用特点。如何提升移动地理信息系统的稳定性及运行效率还需解决以下关键问题。

1）为适应空间业务数据的存储、访问和编辑的要求，应合理设计移动数据库。空间业务数据库的设计与组织是移动地理信息系统的核心，为了适应移动GIS中图层存储与管理的要求，应当构造高效的地理信息数据模型，减少模型的复杂度，去除不必要的附加信息如移动数据库不需要的表可以排除在移动数据库设计之外。此外，延长关键数据的可用时间，将移动设备的有限电源能力影响最小化，有效地提高本地数据库管理能力。

2）移动地理信息系统是运行在资源紧缺的移动设备上的复杂应用系统，为了有效地使用系统资源、提升系统响应速度，快速加载空间业务数据，应当改进现有的矢量图形加载和显示模式，研究设计低耗能的数据显示算法。

3）移动地理信息系统的显著特点是其空间数据具有可裁剪性，根据系统的展示范围不同，用户的兴趣要求不同，抽取出不同应用级别或不同范围内的数据与功能，这就需要提升空间数据的查询检索效率，以达到空间业务数据查询的快速响应。

目前，离线业务图层（即移动数据库）的主要存储方式是Shapefile，GeoJSON、嵌入式数据库（如sqlite）等。

GeoJSON是一种对各种地理数据结构进行编码的格式。GeoJSON对象可以表示几何、特征或者特征集合。GeoJSON支持下面几何类型：点、线、面、多点、多线、多面和几何集合。GeoJSON里的特征包含一个几何对象和其他属性，特征集合表示一系列特征。对于少量的地理数据我们可以采用这种存储方式，但是随着地理数据的增加，系统读取、存储的效率都会降低，为了避免ANＲ（Ap-plication NotＲesponding）错误，通常都用多线程或服务的方式来进行读写操作。方便的是在ArcGIS runtime for An-droid中，可以利用FeatureSet．toJSON和FeatureSet．fromJ-SON方法直接读写该数据格式且导出方便，很多GIS工具都支持直接加载GeoJSON图层。

SQLite是Android平台上集成了一款轻量级的、嵌入式的、关系型数据库，它占用资源非常的低，在嵌入式设备中，可能只需要几百K的内存就够了。在数据库中我们可以设计相应的表来存储地理数据，结合GraphicsLayer 或FeaturesLayer能够实现属性查询和简单的空间查询。在对GIS功能需求不高的外业调绘采集中，这种方案基本都能满足需求。

我们对两种存储方式都进行过测试，从系统效率、稳定性等各方面因素考虑，系统最终选择了ArcGISＲuntime for Android，SQLite，GeoJSON相结合的方式。

2．1．2数据导入导出

在移动地理信息系统中不仅要在移动终端中有效地存储、编辑、更新数据，同时也需要将移动终端变更的数据，进行共享和交换。但是由于平台不同，数据往往不能互相交互。为了解决这个问题，系统采用了两种导出方式，一种是在有WIFI网络覆盖或者是在允许接入WIFI 网络的情况下，系统将采用在线的导入和导出的方式，即将需要外业调绘的工作区数据，通过查询的方式直接下载并存储到智能终端上，在需要更新时，再将数据同步到服务器端。这中间的过程都是利用FeaturesLayer来实现。另一种是在不允许网络接入的情况下，只要将需要更新的数据转换为GeoJSON格式拷贝到智能终端，智能终端将其导入并存储到移动数据库中。导出时也是将采集的数据导出为GeoJSON格式，并拷贝到服务端利用同步工具，进行数据更新。

2．2系统主要功能

根据地理国情外业采集的要求，研制的地理国情普查外业调绘系统由移动端和桌面端组成。主体功能包括：新建工程、打开工程、图层控制、外业核查、要素采集、地图量算、实时定位，以及轨迹记录等功能。

1）新建工程和打开工程：支持按标准分幅、分景或某一区域建立项目工程。

2）外业核查模块支持解译图斑的外业核查和地理国情要素的外业采集。

（下转第188页）

3．4DOM检查

1）数学基础检查是否正确，如影像的信息文件是否正确，影像地面分辨率是否正确等。

2）几何精度检查，包括DOM数据中明显地物点的图上平面位置精度、接边精度等。

3）影像质量：地面分辨率应正确；影像清晰、纹理清楚、反差适中、色调或色彩均匀。

4）完整性检查：在DOM覆盖范围内，影像无漏洞，元数据内容正确、完整。

5）数据文件命名、存储格式和内容符合要求。

4数据安全和备份

为了确保数据的安全，采用以下严格的保密制度，由保密专员进行成果管理。

1）采用内外网隔离，形成独立的局域网络。

2）涉密设备的使用如涉及两个以上部门的，应明确责任部门，确保涉密设备处于各环节的保护。

3）任何部门及个人不得擅自将涉密设备带出其所属场地及外借。

4）确定涉密设备的密级和保密期限的同时，应当明确保密要点。

5）涉密设备保密管理部门对本部门所有的涉密设备的密级、保密期限、保密要点等内容进行登记，并根据工作需要向参与涉密设备使用的人员告知上述有关登记内容。

6）不得在露天使用或保存、放置涉密设备。

5结束语

为进一步推动城市信息化进程，更好地满足城市运行、管理和服务的自动化、智能化的需求，及时有效地为智慧城市探索与建设提供地理信息服务，国家测绘地理信息局提出，将在全国范围内组织开展智慧城市时空信息云平台建设试点。而作为数字城市的基础数据建设的准确性与时效性更加重要，因此及时做好数字城市的基础数据是建设数字城市、数字地球的前提。

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［编辑：张曦］

（上接第184页）

3）量算功能包括直线距离量算、折线量算、面积量算。

4）图层控制包括离线数据加载、图层顺序调整、图层开关、图层透明度调整等功能。

3结束语

系统为用户提供了强大的、便捷的数据采集、数据核查方式，方便外业工作人员的操作，以及内外业的工作强度，降低了外业调绘成本，提高了工作效率和数据质量。

系统存在着一些不足，比如在空间查询上支持仍比较弱。但是随着Spatialite空间数据库的发展，使SQLite 也具有空间数据的存储和查询功能，这为移动端数据存储提出了新的思路，无疑会大大丰富移动GIS采集系统的功能，促进测绘生产技术的提高，使移动采集系统具有更广泛的应用前景。

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［编辑：栾丽杰］