移動(dòng)外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)在全國水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測與公告中的應(yīng)用

馮陽+夏照華+晏清洪+殷哲+許永利

摘 要：基于DTGIS平臺(tái)的移動(dòng)外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)，繼承內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備、外業(yè)調(diào)查與數(shù)據(jù)匯總等功能，快速高效地完成全國水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測與公告項(xiàng)目所要求的外業(yè)工作。介紹移動(dòng)調(diào)繪系統(tǒng)的整體架構(gòu)，詳細(xì)講解系統(tǒng)主要功能、系統(tǒng)特點(diǎn)等。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)監(jiān)測；外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)；移動(dòng)GIS；DTGIS平臺(tái)

中圖分類號：S157 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0153-02

1 概述

2007年，財(cái)政部、水利部批準(zhǔn)實(shí)施全國水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測與公告項(xiàng)目，由水利部水土保持監(jiān)測中心組織實(shí)施。2008年，全國水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測與公告項(xiàng)目被列為水土保持經(jīng)常性業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目，由水利部水土保持監(jiān)測中心和七大流域機(jī)構(gòu)水土保持監(jiān)測中心站共同實(shí)施。

2011年8月，受部財(cái)務(wù)司和水土保持司委托，水利部水土保持監(jiān)測中心牽頭，會(huì)同長江、黃河、淮河、海河、珠江、松遼和太湖七大流域機(jī)構(gòu)水土保持監(jiān)測中心站編制了財(cái)政專項(xiàng)《全國水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測與公告項(xiàng)目規(guī)劃（2013～2017年）（征求意見稿）》。2012年6月，《全國水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測與公告項(xiàng)目規(guī)劃（2013～2017年）》通過了水利部的審查。規(guī)劃對全國水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測與公告項(xiàng)目的目標(biāo)、任務(wù)、技術(shù)路線、組織實(shí)施和各單位的分工與任務(wù)等，做了統(tǒng)一規(guī)定。

全國水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測與公告項(xiàng)目實(shí)施范圍廣，項(xiàng)目實(shí)施周期為年度項(xiàng)目，對時(shí)間的要求較嚴(yán)格，且該項(xiàng)目的外業(yè)調(diào)查工作量大，傳統(tǒng)方法消耗大量的人力與物力，且效率不高。移動(dòng)外業(yè)調(diào)繪的應(yīng)用將為該項(xiàng)目的外業(yè)調(diào)查提供重要的幫助，通過移動(dòng)終端設(shè)備的定位采集功能、外業(yè)調(diào)查信息采集以及數(shù)據(jù)的匯總分析，提高了外業(yè)調(diào)查的工作效率與工作質(zhì)量，也更好地展示了水保信息化的建設(shè)成果[1]。

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)GIS技術(shù)深刻影響了水土保持外業(yè)調(diào)查的各個(gè)環(huán)節(jié)，無論是調(diào)查前期準(zhǔn)備工作，還是現(xiàn)場信息采集、后期數(shù)據(jù)處理方式都發(fā)生了巨大變化[2]，推動(dòng)著水土保持外業(yè)調(diào)查從傳統(tǒng)調(diào)查方式向現(xiàn)代調(diào)查方式轉(zhuǎn)變。

2 系統(tǒng)總體介紹

在系統(tǒng)架構(gòu)上，分成內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備、外業(yè)調(diào)繪核查和內(nèi)業(yè)整理三個(gè)模塊，其中內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備和內(nèi)業(yè)整理整合成內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備整理一個(gè)模塊；硬件平臺(tái)上，基于Windows系統(tǒng)平板電腦開發(fā)，運(yùn)行速度快、續(xù)航時(shí)間長，同時(shí)兼容普通PC機(jī)，便于數(shù)據(jù)傳輸、拷貝。使前期內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備、外業(yè)調(diào)繪核查、后期內(nèi)業(yè)整理集成于同一終端，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程一化。系統(tǒng)整體功能架構(gòu)見圖1。

2.1 內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備

全國水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測與公告項(xiàng)目由水利部與全國七大流域機(jī)構(gòu)分別組織實(shí)施，在實(shí)施過程中各單位采用的數(shù)據(jù)源、參考數(shù)據(jù)的類別與數(shù)量不完全一致，因此，系統(tǒng)提供相關(guān)功能將外部數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換到移動(dòng)外業(yè)調(diào)查系統(tǒng)平臺(tái)所支持的格式。并提供對行政區(qū)劃代碼、土地利用代碼等字典的維護(hù)功能。

2.1.1 圖層管理

圖層管理包含地圖、工具與窗口三個(gè)切換頁簽。

地圖功能包含高程域、其他基本設(shè)置、添加圖層、保存等功能。其中，最常用的有高程域、添加圖層、保存等3個(gè)功能。主要用于添加高程域、添加專題圖層等。

工具模塊主要包括地名定位、逆向地理編碼、圖上繪制、圖上量算和柵格數(shù)據(jù)集控制點(diǎn)編輯幾項(xiàng)功能。主要用于關(guān)鍵字搜索、定位坐標(biāo)點(diǎn)、繪制編輯幾何圖形、面積長度量算、采集、編輯控制點(diǎn)等。

窗口功能包含切換/打開到三維模式、切換/打開到二維模式、保存當(dāng)前觀察位置、加載觀察位置等四部分，前兩部分的主要作用是切換當(dāng)前圖層的二維或三維模式，后兩部分的主要作用是便于保存、快速查看上次觀察的位置。

2.1.2 柵格矢量編輯

在柵格數(shù)據(jù)加載之前，首先需要對柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，該工具的功能包括對柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行創(chuàng)建、查看、重采樣、合并、刪除、修改柵格金字塔無數(shù)據(jù)值、修改柵格金字塔地理設(shè)置等操作。

矢量工具主要提供對矢量數(shù)據(jù)集進(jìn)行查看、創(chuàng)建副本、添加等操作，以及對數(shù)據(jù)集內(nèi)的幾何圖形進(jìn)行查看、修改設(shè)置等功能。

2.1.3 字典維護(hù)

字典維護(hù)又稱為數(shù)據(jù)字典編輯器，其主要目的是針對移動(dòng)調(diào)繪核查系統(tǒng)常用的字典進(jìn)行編輯處理，主要包括行政區(qū)劃字典，土地利用字典，生物措施字典，工程措施字典以及植被覆蓋度字典。可根據(jù)不同的業(yè)務(wù)內(nèi)容進(jìn)行字典定制編輯。

2.1.4 土地利用管理

土地利用管理主要是指為移動(dòng)調(diào)繪核查系統(tǒng)添加操作數(shù)據(jù)以及對操作數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行修改。主要包括添加shp數(shù)據(jù)、添加DB數(shù)據(jù)庫文件、清空和編輯。同時(shí)在該模塊內(nèi)還可進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對土地利用情況進(jìn)行整體的掌控。

2.2 外業(yè)調(diào)查

外業(yè)調(diào)繪核查模塊用于外業(yè)調(diào)查中生成外業(yè)調(diào)查點(diǎn)、填寫外業(yè)調(diào)查表、筆記、錄像等，首先在內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備整理模塊中準(zhǔn)備好調(diào)查區(qū)域的DEM、遙感影像、土地利用數(shù)據(jù)，打開移動(dòng)調(diào)繪核查系統(tǒng)-外業(yè)調(diào)繪核查模塊，即可進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪核查工作?？紤]到外業(yè)調(diào)繪核查場景，移動(dòng)終端外業(yè)調(diào)查模塊采用觸摸+手寫筆的操作模式，界面簡潔，僅保留調(diào)繪核查常用功能。

數(shù)據(jù)采集功能模塊主要集中在右上角，6個(gè)功能按鈕，分別為：采集點(diǎn)、拍照、筆記、錄音、錄像、調(diào)查表。主要提供選取調(diào)查對象，對調(diào)查對象進(jìn)行拍攝照片、記錄筆記、錄制錄音、獲取影像及填寫調(diào)查表等功能。

外業(yè)調(diào)查時(shí)的調(diào)查流程為：采集點(diǎn)選取。選擇當(dāng)前操作圖斑，在有GPS信號時(shí)，勾選GPS選中的圖斑，也可手動(dòng)點(diǎn)選圖斑或輸入GPS坐標(biāo)點(diǎn)。

填寫記錄。采集點(diǎn)后，對外業(yè)調(diào)查點(diǎn)情況記錄筆記，界面右上角單擊筆記按鈕，可以進(jìn)行編輯，單擊調(diào)查表按鈕可進(jìn)行預(yù)制的調(diào)查表進(jìn)行填寫，調(diào)查表內(nèi)容也可根據(jù)業(yè)務(wù)內(nèi)容定制。拍照、錄音、錄像等功能分別可對當(dāng)前調(diào)查對象進(jìn)行照片、音頻、視頻的記錄獲取。

2.3 內(nèi)業(yè)整理

內(nèi)業(yè)整理功能，集成于內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備整理模塊內(nèi)，主要提供外業(yè)調(diào)查的信息整理編輯功能。

2.3.1 合并記錄

合并記錄工具主要用于外業(yè)調(diào)繪核查完成后的內(nèi)業(yè)整理工作，可將多臺(tái)終端外業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行合并整理并在一個(gè)電腦上輸出，方便后期數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

2.3.2 記錄分析

記錄分析工具，可顯示全部外業(yè)采集點(diǎn)，點(diǎn)擊“歷”可在右側(cè)“智能查詢”窗口顯示外業(yè)采集編輯信息，單擊可快速定位到外業(yè)采集點(diǎn)。

2.3.3 輸出

輸出功能是本系統(tǒng)的核心功能之一，該功能經(jīng)常與“記錄分析”功能協(xié)同運(yùn)用。該功能可以快速實(shí)現(xiàn)對外業(yè)調(diào)查過程中數(shù)據(jù)、表格、照片等的整理，提高工作效率，減免人為整理的誤差，提高資料整理的準(zhǔn)確度。輸出成果滿足《全國水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測與公告項(xiàng)目水土流失重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)測成果整編工作手冊》的要求。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)外業(yè)信息采集方式相比，移動(dòng)終端具有便攜性、高效性、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢。本系統(tǒng)除具備普通移動(dòng)GIS的特點(diǎn)外，還具備一體化、集成化、定制化、可視化等特點(diǎn)。系統(tǒng)界面見圖2。

3.1 內(nèi)外業(yè)一體化

根據(jù)業(yè)務(wù)流程特點(diǎn)，將外業(yè)信息采集模塊、內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備整理模塊，集成到一個(gè)系統(tǒng)，內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備、外業(yè)采集、內(nèi)業(yè)整理在同一終端、同一系統(tǒng)內(nèi)完成。避免系統(tǒng)間的切換操作，減少數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，提高工作效率。

3.2 設(shè)備集成化

基于定制高性能的WINDOWS系統(tǒng)平板電腦，運(yùn)行速度快、便于攜帶、續(xù)航時(shí)間長，避免卡頓、加載速度慢等問題。配套GPS模塊，可進(jìn)行定位、導(dǎo)航、拍照、錄音、錄制視頻、接收無人機(jī)圖傳等。將GPS、PDA、相機(jī)、調(diào)查表格、測繪工具集合于一身，接口豐富，便于數(shù)據(jù)導(dǎo)出、網(wǎng)絡(luò)連接、無人機(jī)連接等。

3.3 內(nèi)容定制化

內(nèi)置的調(diào)查表格、數(shù)據(jù)字典等功能，可針對業(yè)務(wù)特征、成果形式進(jìn)行定制服務(wù)，定制方法簡單易于操作、成本低。標(biāo)準(zhǔn)化的表格輸出，減少外業(yè)信息在紙質(zhì)與電子之間的轉(zhuǎn)換，最大限度保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

3.4 三維可觀化

加載DEM數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)可快速在二維/三維視圖模式下進(jìn)行切換，直觀的對調(diào)查現(xiàn)場的地形地貌進(jìn)行分析。

4 結(jié)束語

移動(dòng)外業(yè)調(diào)繪核查系統(tǒng)是在總結(jié)各行業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上[3-4]，結(jié)合水土保持動(dòng)態(tài)監(jiān)測與公告項(xiàng)目業(yè)務(wù)需求，充分考慮整體業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化、現(xiàn)有技術(shù)條件和成本等因素，目的是為了在項(xiàng)目外業(yè)工作的調(diào)查測繪、現(xiàn)場核查階段，獲取現(xiàn)場土地利用情況、水土保持措施分布、土壤侵蝕分布、面積和強(qiáng)度等信息，為動(dòng)態(tài)監(jiān)測與公告項(xiàng)目的順利實(shí)施奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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