地理國情與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)同步更新外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)的構(gòu)建

何 鑫，應(yīng)國偉,高倩影，李 亮

(四川省第三測繪工程院，四川 成都 610500)

地理國情與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)同步更新外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)的構(gòu)建

何 鑫，應(yīng)國偉,高倩影，李 亮

(四川省第三測繪工程院，四川 成都 610500)

利用全新的外業(yè)數(shù)據(jù)調(diào)繪理念，在地圖數(shù)據(jù)緩存切片技術(shù)、GPS定位技術(shù)及手持移動(dòng)終端等技術(shù)設(shè)備基礎(chǔ)上構(gòu)建了地理國情與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)同步更新外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)野外作業(yè)時(shí)，同一地物要素只需補(bǔ)測一次即可完成地理國情與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的外業(yè)調(diào)繪工作，避免了重復(fù)外業(yè)采集生產(chǎn)，有利于降低地理國情與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的更新成本。

同步更新；調(diào)繪；地理國情；1∶1萬更新；1∶5萬更新

Abstract： A new concept based on map cache slicing, GPS positioning technology and mobile terminal was proposed to build synchronous updating field surveying system of geographic national condition data and fundamental geographic information data. The system can implement that the same feature only needs to be measured once to updating geographic national condition data and fundamental geographic information data in the field. Repeated field production can be avoided by the system. Therefore the updating cost of geographic national condition data and fundamental geographic information data will be reduced.

Keywords： synchronized updating；survey；geographic national condition；updating at 1∶10 000 scale；updating at 1∶50 000 scale

為全面掌握我國地理國情現(xiàn)狀，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的需要。“十二五”期間，我國開展并圓滿完成了第一次全國地理國情普查工作，為“十三五”期間的常態(tài)化地理國情監(jiān)測奠定了基礎(chǔ)。另外，我國正處于城市化進(jìn)程的快速發(fā)展期，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展加快了地表形態(tài)的變化。日新月異的地表形態(tài)變化，對地理信息數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性形成了挑戰(zhàn)。因此，地理國情數(shù)據(jù)以及基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的常態(tài)化更新成為“十三五”期間的重要工作。

傳統(tǒng)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)更新，未能充分分析不同尺度數(shù)據(jù)更新流程的關(guān)聯(lián)性與差異性，采用互相獨(dú)立的更新方法，存在著外業(yè)核查區(qū)域重復(fù)的問題，導(dǎo)致工作量較大，數(shù)據(jù)更新效率較低，浪費(fèi)了大量的人力和物力。本文針對地理國情及基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)常態(tài)化更新中指標(biāo)體系混亂、數(shù)據(jù)生產(chǎn)獨(dú)立、數(shù)據(jù)共通性弱等問題，建立地理國情與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)同步更新外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)，以達(dá)到統(tǒng)籌地理國情數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)調(diào)繪工作、提高地理信息數(shù)據(jù)的更新效率、實(shí)現(xiàn)不同尺度數(shù)據(jù)同步調(diào)繪的目的。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

本文設(shè)計(jì)研發(fā)的地理國情與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)同步更新外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)地理國情、1∶1萬和1∶5萬數(shù)據(jù)同步外業(yè)調(diào)繪為目標(biāo)，整體架構(gòu)如圖1所示，分為數(shù)據(jù)層、基礎(chǔ)設(shè)施層、技術(shù)支撐層和應(yīng)用層4個(gè)部分。

1.1 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層是地理國情與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)同步更新生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)中使用的數(shù)據(jù)集合，分為PC端使用的地理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)和移動(dòng)端使用的離線地圖服務(wù)數(shù)據(jù)。PC端使用的地理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)包括GDB格式的地理國情普查成果數(shù)據(jù)、1∶1萬與1∶5萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，SHP格式的部分專題資料數(shù)據(jù),以及多種格式的高分影像數(shù)據(jù)。移動(dòng)端使用的離線地圖服務(wù)數(shù)據(jù)包括Geodatabase格式的本地空間數(shù)據(jù)庫、TPK格式的離線地圖切片，以及MPK格式的離線地圖壓縮包。PC端和移動(dòng)端之間的數(shù)據(jù)交換通過建立地圖要素服務(wù)實(shí)現(xiàn)無縫銜接。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

1.2 基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層是支撐整個(gè)地理國情與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)同步更新調(diào)繪的軟硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。軟件環(huán)境主要包括GIS平臺、Windows系統(tǒng)、.NET Framework 4.5以上框架、SQL Server數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)及軟件；硬件環(huán)境主要包括PC端的數(shù)據(jù)服務(wù)器和數(shù)據(jù)編輯客戶端、存儲設(shè)備，移動(dòng)端的平板電腦、GPS設(shè)備等。

1.3 技術(shù)支撐層

技術(shù)支撐層包括系統(tǒng)研發(fā)涉及的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。在數(shù)據(jù)層面，利用ArcGIS Server發(fā)布矢量數(shù)據(jù)要素服務(wù)，作為外業(yè)調(diào)繪數(shù)據(jù)來源；在軟件層面，基于ArcGIS API for .NET及C#語言研發(fā)外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)。

1.4 應(yīng)用層

同步更新外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)分為PC客戶端和移動(dòng)客戶端兩部分，共包含7個(gè)功能模塊，應(yīng)用于地理國情常態(tài)化監(jiān)測及1∶1萬、1∶5萬基礎(chǔ)地理信息常態(tài)化更新任務(wù)中。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

本文參考1∶1萬地形要素更新、1∶5萬地形要素更新、地理國情監(jiān)測和第一次地理國情普查已有的行業(yè)規(guī)范和技術(shù)規(guī)定，建立同步更新數(shù)據(jù)字典，對所需更新的地理國情數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)要素的存儲方式、圖層、分類、代碼、屬性項(xiàng)及對應(yīng)關(guān)系等信息進(jìn)行描述。根據(jù)數(shù)據(jù)字典，在地理國情普查矢量數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，對比分析1∶1萬、1∶5萬矢量地形數(shù)據(jù)庫，融合相近圖層，形成同步更新外業(yè)調(diào)繪模板數(shù)據(jù)庫，共計(jì)79個(gè)要素層。針對該模板數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)同步更新數(shù)據(jù)模型，包含DataSet(要素集)、Layer(要素層)、Feature(要素)和Field(屬性)4個(gè)信息表。

DataSet表記錄地物要素大類及對應(yīng)要素圖層，見表1。Layer表記錄每個(gè)要素層在地理國情、1∶1萬及1∶5萬數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的屬性字段，見表2。Feature表記錄融合后的地物要素細(xì)類信息，包括要素對應(yīng)圖層、關(guān)鍵屬性，以及要素在3種數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的取舍指標(biāo)，1表示該要素需要采集，0表示不需要采集，從前至后分別對應(yīng)1∶1萬、1∶5萬及地理國情，見表3。Field表記錄所有的屬性字段相關(guān)信息，包括字段名、字段描述、字段類型、是否允許為空、長度等內(nèi)容。

表1 DataSet信息表

表2 Layer信息表示例

表3 Feature信息表示例

2.2 功能模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)同步更新外業(yè)調(diào)繪生產(chǎn)需求，本文將地理國情與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)同步更新外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)分為系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)管理、GPS管理、要素編輯、視圖管理、樣本管理6個(gè)功能模塊，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能模塊結(jié)構(gòu)

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)基于ArcGIS API for .NET研發(fā)，分為PC端及移動(dòng)端兩個(gè)部分，均運(yùn)行于Win7及以上環(huán)境。PC端軟件以插件的形式集成在ArcGIS桌面程序中，主要用于調(diào)繪底圖的制作及外業(yè)調(diào)繪數(shù)據(jù)上載；移動(dòng)端為獨(dú)立開發(fā)軟件，無需第三方軟件支持，可直接運(yùn)行于Windows環(huán)境下的平板電腦上，主界面如圖3所示。系統(tǒng)除了基本的數(shù)據(jù)加載及瀏覽功能，主要有GPS管理、數(shù)據(jù)編輯及樣本管理3個(gè)功能模塊。

3.1 GPS管理模塊

GPS管理模塊用于管理操作平板電腦上的GPS硬件，主要包括GPS參數(shù)配置、GPS連接、GPS關(guān)閉、采集GPS定位點(diǎn)、采集GPS軌跡線、縮放至當(dāng)前GPS點(diǎn)功能。

3.2 數(shù)據(jù)編輯模塊

系統(tǒng)通過實(shí)例化同步更新數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)外業(yè)調(diào)繪數(shù)據(jù)的采集編輯工作，包括要素選擇、要素協(xié)同更新、新建矢量要素、要素屬性編輯、調(diào)繪矢量要素繪制等功能?；跀?shù)據(jù)模型中的4項(xiàng)信息表，系統(tǒng)在后臺程序中錄入所有需要調(diào)繪的地物要素，在前端界面中通過下拉列表或關(guān)鍵字搜索等方式查詢獲取待新建要素，使用觸控筆或手寫的方式在地圖瀏覽界面中完成地物要素編輯等操作。要素創(chuàng)建完成后，系統(tǒng)根據(jù)要素信息表自動(dòng)生成相關(guān)屬性，并在界面中按1∶1萬、1∶5萬及國情數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分別顯示字段列表，用于屬性瀏覽及編輯。

圖3 系統(tǒng)主界面

3.3 樣本管理模塊

遙感解譯樣本數(shù)據(jù)是地理國情數(shù)據(jù)的獨(dú)特成果，即帶有GPS坐標(biāo)信息的照片文件。結(jié)合GPS模塊，樣本采集工具集成了平板電腦自帶的多種傳感器，用攝像頭拍攝到樣本照片后，將GPS坐標(biāo)、方位角、水平角等信息寫入照片中。

4 結(jié) 語

本文針對地理國情常態(tài)化監(jiān)測及基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)常態(tài)化更新需求，以Visual Studio 2015為系統(tǒng)集成開發(fā)環(huán)境，結(jié)合ArcGIS API，在Windows環(huán)境下的平板電腦上建立了地理國情與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)同步更新外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于地理國情數(shù)據(jù)，以及1∶1萬、1∶5萬基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的同步更新生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)野外作業(yè)時(shí)，同一地物要素只需補(bǔ)測一次即可完成地理國情與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的外業(yè)調(diào)繪工作，減少了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

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ConstructionofFieldSurveyingSystemforSynchronizedUpdatingGeographicNationalConditionandFundamentalGeographicInformationData

HE Xin，YING Guowei，Gao Qianying，LI Liang

(The Third Engineering Academy of Surveying and Mapping of Sichuan Province，Chengdu 610500，China)

P208

A

0494-0911(2017)09-0116-04

何鑫，應(yīng)國偉,高倩影,等.地理國情與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)同步更新外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)的構(gòu)建[J].測繪通報(bào)，2017(9)：116-119.

10.13474/j.cnki.11-2246.2017.0299.

2016-12-26

測繪地理信息公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201512026)；數(shù)字制圖與國土信息應(yīng)用工程國家測繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(DM2016SC04)

何 鑫(1988—)，男，碩士，工程師，主要從事基礎(chǔ)測繪工作。E-mail:524363685@qq.com

應(yīng)國偉。E-mail: 331293996@qq.com