自發(fā)地理信息采集平臺研究

翟 華，彭佳紅

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學信息科學技術學院，湖南 長沙 410128；2. 湖南省第三測繪院，湖南 長沙 410007）

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自發(fā)地理信息采集平臺研究

翟 華1， 2，彭佳紅1

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學信息科學技術學院，湖南 長沙 410128；
2. 湖南省第三測繪院，湖南 長沙 410007）

摘 要：針對傳統(tǒng)的手工標繪數(shù)據(jù)采集模式存在周期長、效率低等特點，提出地理信息的創(chuàng)建、維護和應用可以由大眾完成。通過構建自發(fā)地理信息采集平臺，開發(fā)基于移動端的數(shù)據(jù)采集和WEB端的信息標報管理系統(tǒng)，實現(xiàn)多用戶在線標注、屬性數(shù)據(jù)智能地址匹配生成空間數(shù)據(jù)、在線審批上報數(shù)據(jù)、分析與統(tǒng)計等功能,用于信息化條件下地理信息變化的快速發(fā)現(xiàn)、標注、傳遞與整合,實現(xiàn)地理信息快速更新維護和管理。

關鍵詞：自發(fā)地理信息；移動端采集；數(shù)據(jù)審核；數(shù)據(jù)標報

互聯(lián)網(wǎng)在線地圖的興起給測繪行業(yè)和地理信息工作者帶來了前所未有的發(fā)展機會[1]，同時，也對傳統(tǒng)的地理數(shù)據(jù)采集和更新方法提出了挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)方法主要是由專職人員以紙質地圖、匯總表為依托，通過手工標繪完成地理信息的更新。存在效率低、互動性差和無法調動各級專業(yè)人員以及廣大公眾參與等問題，難以滿足信息化條件下地理信息動態(tài)更新對發(fā)現(xiàn)變化的高時效性要求[2-3]。

自發(fā)地理信息（VGI，Volunteered Geographic Information）是隨著地球信息科學在新地理信息時代中發(fā)展出現(xiàn)的新概念，認為地理信息的創(chuàng)建、維護和應用可以由大眾完成，具有現(xiàn)實性強和獲取成本低的特點[4-5]。研究通過構建VGI采集平臺，使廣大用戶成為義務的信息提供者，完成海量數(shù)據(jù)的檢查和更新，其現(xiàn)實性強和成本低的優(yōu)勢符合目前互聯(lián)網(wǎng)地圖的發(fā)展趨勢，有利于促進地理信息資源的共享和高效利用，進而提高測繪地理信息公共服務能力和水平[6-8]。

1　VGI采集平臺采用的關鍵技術

1.1移動數(shù)據(jù)采集

改變傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模式，發(fā)動更多的用戶，包括專業(yè)和非專業(yè)的公眾用戶，共同維護地理信息空間數(shù)據(jù)，保證空間數(shù)據(jù)的現(xiàn)時性。利用移動互聯(lián)網(wǎng)技術為公眾參與地理信息更新提供渠道，能有效克服傳統(tǒng)標報方式的缺點，可以彌補外業(yè)測繪工作的不足。VGI采集平臺基于移動多終端（智能手機、平板電腦等）快速加載地理底圖，允許多用戶即使身處室外也可以同時、完整和準確地在線標注，安全智能篩選上傳信息。其作業(yè)流程如圖1所示。

采集人員實時采集地理信息要素，并將采集點信息（坐標信息、照片和文字描述等）上報到臨時庫中，審核人員審核通過后將信息點正式入庫，否則不通過并將結果反饋給采集人員。

1.2網(wǎng)格化地圖緩存

為了性能保證，平臺電子地圖服務采用了地圖緩存技術，即地圖切片。地圖緩存作為平臺對外發(fā)布地理信息服務的主要渠道，更新的機制必須要及時。

采用網(wǎng)格化的地圖緩存方案，將城市劃分為若干網(wǎng)格區(qū)域，通過網(wǎng)格化的管理來構建和更新地圖緩存。采取這樣的方案可以實現(xiàn)緩存數(shù)據(jù)的增量更新，通過數(shù)據(jù)的變化因子，得到“有數(shù)據(jù)變化的網(wǎng)格”，更新緩存（圖2）。

圖1　移動端數(shù)據(jù)采集流程

圖2　地圖緩存網(wǎng)格化更新示意

1.3要素（圖元）級的歷史數(shù)據(jù)管理

VGI采集平臺面向的用戶是大眾的，全面推廣應用后，收集的VGI數(shù)據(jù)也將是海量的，數(shù)據(jù)的更新和維護需要采用圖元級的歷史數(shù)據(jù)管理。通過對每個要素（圖元）都打上歷史時間戳，庫與庫之間的更新（例如生產(chǎn)庫更新發(fā)布庫），通過時間戳的篩選得到增量數(shù)據(jù)，并且通過導出、拷貝和導入完成增量更新過程（圖3）。

2　VGI采集平臺系統(tǒng)總體架構

為了克服系統(tǒng)開發(fā)的復雜性，提高系統(tǒng)和業(yè)務的切合性，同時有效地支持系統(tǒng)開發(fā)的規(guī)范性、先進性、靈活性和可擴充性，系統(tǒng)采用“統(tǒng)一規(guī)劃、分步執(zhí)行”的原則進行設計，系統(tǒng)架構如圖4所示。

（1）基礎層，是整個系統(tǒng)賴以運行的基礎。包括硬件平臺如網(wǎng)絡設備、服務器設備、存儲設備、安全設備等；軟件平臺如Windows操作系統(tǒng)，.Net Framework框架/數(shù)據(jù)庫存儲軟件等。

（2）數(shù)據(jù)層（數(shù)據(jù)資源層），為系統(tǒng)運行管理和展示提供數(shù)據(jù)支持，包括基礎地理數(shù)據(jù)，標報點、線、面等空間數(shù)據(jù)庫和地名地址數(shù)據(jù)和其他相關業(yè)務數(shù)據(jù)庫?？臻g數(shù)據(jù)庫主要包括矢量數(shù)據(jù)等基礎地理信息；業(yè)務數(shù)據(jù)主要包括標報要素屬性數(shù)據(jù)（名稱描述，照片等信息）。

（3）子系統(tǒng)，與數(shù)據(jù)訪問層直接交互，返回請求結果，包括地理信息要素在線標報WEB端管理系統(tǒng)和VGI采集平臺APP子系統(tǒng)。

（4）應用層和表示層（合稱應用展示層），主要是Web端和手機移動端的各功能模塊的展示，具體實現(xiàn)各項功能目標，與最終的用戶進行直接交互。

圖3　要素集數(shù)據(jù)管理示意

圖4　系統(tǒng)基本架構

（5）用戶層，主要是公眾用戶、標報人員以及審核管理人員等。

3　VGI采集平臺應用系統(tǒng)開發(fā)

為全面推進地理信息數(shù)據(jù)的更新維護，開發(fā)基于移動端的數(shù)據(jù)采集和WEB端的信息標報管理系統(tǒng)，實現(xiàn)多用戶在線標注、屬性數(shù)據(jù)智能地址匹配生成空間數(shù)據(jù)、在線審批上報數(shù)據(jù) 、分析與統(tǒng)計等功能，用于信息化條件下地理信息變化的快速發(fā)現(xiàn)、標注、傳遞與整合,實現(xiàn)地理信息快速更新維護和管理。按系統(tǒng)架構設計，自發(fā)地理信息采集平臺建設分為兩部分：移動端數(shù)據(jù)采集平臺和Web端在線數(shù)據(jù)審核及管理平臺。

3.1移動端數(shù)據(jù)采集平臺

移動端數(shù)據(jù)采集平臺的工作目標是實現(xiàn)VGI采集平臺移動多終端（智能手機、平板電腦等）快速加載地理底圖，允許多用戶即使身處室外也可以同時、完整、準確地在線標注，安全智能篩選上傳信息。

采集人員可以利用移動終端，對地理信息要素，包括路名牌，門牌號，標志地物等信息進行上報（或糾錯更新），并拍攝照片完成采集，調用地名地址服務進行地址匹配，生成該點的地址信息，并與采集人員的編號相關聯(lián)，實現(xiàn)采集要素的實時上報。同時，也可以在采集任務完成后，批量上報已保存而未上報的信息點，有助于減少戶外作業(yè)時間，減少流量消耗。上報時，系統(tǒng)自動對要素的坐標、名稱進行比對，識別疑似的重復上報的要素，方便采集人員自檢錯報、誤報情況。

3.2Web端在線數(shù)據(jù)審核及管理平臺

Web端在線數(shù)據(jù)審核及管理平臺是在瀏覽器中展示地圖數(shù)據(jù)的方式，提供給大眾審批流程設置、標報圖層管理、標報圖層權限管理、多用戶在線標注、批量導入、批量上報、屬性數(shù)據(jù)智能地址匹配生成空間數(shù)據(jù)、在線審批上報數(shù)據(jù)等功能。應用系統(tǒng)包括空間信息標報模塊和標報數(shù)據(jù)管理模塊兩個建設內容。

（1）空間信息標報?？臻g信息標報模塊，主要是為標報人員提供空間數(shù)據(jù)編輯、EXCEL屬性數(shù)據(jù)批量上傳等工具，讓標報人員能夠把空間數(shù)據(jù)，非空間數(shù)據(jù)（需進行地址匹配）按一定的模式上傳到系統(tǒng)中。其重要功能是在地圖中直接標繪，錄入屬性數(shù)據(jù)并上報，支持點、線、多邊形等樣式；將精確的有地址信息的屬性數(shù)據(jù)整理到EXCEL表中，通過批量上傳后，系統(tǒng)基于地名地址庫，自動進行地址匹配，上報到系統(tǒng)中進行審核；發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)空間信息或者屬性信息與現(xiàn)實不符時，可以對數(shù)據(jù)糾錯并上報，信息提交后通過數(shù)據(jù)審核后才能正常顯示；用戶可以對上報審批流程或者結果查看，以及支持歷史上報信息的查看。

（2）標報數(shù)據(jù)管理。標報數(shù)據(jù)管理模塊，主要是為管理人員提供創(chuàng)建數(shù)據(jù)源、創(chuàng)建空間圖層、空間圖層權限管理以及審批上報的空間信息的功能。各管理人員根據(jù)不同的權限執(zhí)行不同的操作。其中，上報信息通過系統(tǒng)自動過濾后會進入一系列的審批流程階段，只有通過最后的審批階段才可以真正的顯示在電子地圖上。在這個審批的階段中，為了確保數(shù)據(jù)的安全性，審批階段應包括以下幾個：非法字符信息審批階段→涉密地址位置審批階段→上報數(shù)據(jù)準確度審批階段，標報數(shù)據(jù)上報通過審批后直接更新到正式庫。

4　結 語

自發(fā)地理信息采集平臺由移動端數(shù)據(jù)采集、Web端信息標報管理系統(tǒng)組成。通過構建分布式移動數(shù)據(jù)采集平臺、結合“云”架構技術，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的快速更新以及地理數(shù)據(jù)的標準化建庫；具有分布式移動實時協(xié)同標報、多用戶并發(fā)操作、標報數(shù)據(jù)檢驗審批機制、多級用戶權限控制等特征。

自發(fā)地理信息采集平臺的建立，突破了傳統(tǒng)以表格、統(tǒng)計圖管理的模式，實現(xiàn)空間、時間、屬性一體化，促進地理信息標報管理工作的科學性。研究開發(fā)完成的Web端和移動端系統(tǒng)，整合地名地址數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了地理信息要素的在線標報功能，較好的實現(xiàn)了最初設計思路。測試結果表明系統(tǒng)運行穩(wěn)定，相關流程設計合理，為地理要素數(shù)據(jù)的更新維護提供了有益的嘗試。VGI采集平臺全面推廣應用后，收集的VGI數(shù)據(jù)將是海量級、數(shù)據(jù)種類也眾多，如何智能化判斷數(shù)據(jù)的安全性（涉密信息不向公眾用戶提供）、準確性是具有挑戰(zhàn)性的工作。

參考文獻：

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（責任編輯：賀 藝）

Study of Spontaneous Geographic Information Collection Platform

ZHAI Hua1, 2，PENG Jia-hong1
（1. College of Information Science and Technology， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC；
2. Third Hunan Provincial Institute of Surveying and mapping， Changsha， PRC）

Abstract：According to the characteristics of long development cycle and inefficient of traditional manual plotting data acquisition mode，put forward the creation of geographic information, maintenance and application can be completed by the public. Based on the construction of spontaneous geographic information acquisition platform, developed the data acquisition based on mobile and the information label and report management system based on WEB terminal, achieve the function of multi user online labeling, attribute data intelligent address matching and generate spatial data, online examination and approval reported data, analysis and statistics, and other functions, for fast discovery, change of geographical information under the condition of information label, transfer and integration, to achieve the rapid update, maintenance and management of geographic information.

Key words：spontaneous geographic information; mobile terminal acquisition; data examination and approval; data label and report

通訊作者：彭佳紅

作者簡介：翟 華（1983-），男，湖南長沙市人，碩士研究生，主要研究方向為地理信息技術在農(nóng)業(yè)推廣上的應用。

基金項目：湖南省研究生科研創(chuàng)新項目（CX2014B314）

收稿日期：2016-02-20

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.04.028

中圖分類號：TP311.52

文獻標識碼：A

文章編號：1006-060X（2016）04-0094-04