基于平板電腦的外業(yè)采集核查系統(tǒng)在油田測繪中的應(yīng)用

丁國峰

大慶油田工程有限公司

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，航空攝影測量技術(shù)已全面進(jìn)入數(shù)字化階段，但在油田航測項(xiàng)目中的外業(yè)核查階段和調(diào)繪階段仍然采用傳統(tǒng)的紙質(zhì)圖紙，不僅打印工作量大，而且野外作業(yè)圖紙攜帶不便，導(dǎo)致工作效率低，很大程度上影響了整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)度[1]。

為了提高油田測繪的工作效率、縮短工期、節(jié)省成本，在大慶油田1∶5 000比例尺地形圖更新測量項(xiàng)目中，引進(jìn)了基于平板電腦的外業(yè)采集核查系統(tǒng)。結(jié)合項(xiàng)目技術(shù)設(shè)計(jì)，通過特性定制建設(shè)了外業(yè)核查內(nèi)外業(yè)一體化工作體系，優(yōu)化了外業(yè)核查工藝流程，提高了項(xiàng)目外業(yè)核查工作效率。

1 外業(yè)采集核查系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)介紹

外業(yè)采集核查系統(tǒng)是以華為M2平板電腦（含電容筆）為載體，基于測繪、國土、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等行業(yè)外業(yè)數(shù)據(jù)采集需求開發(fā)的外業(yè)數(shù)字化采編產(chǎn)品。系統(tǒng)基于Android 5.0與Arcgis Runtime SDK for Android 100.1開發(fā)，特設(shè)有內(nèi)置支持WGS84與CGCS2000坐標(biāo)系的天地圖影像服務(wù)和電容筆支持下開發(fā)的特性功能集。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 System architecture

1.2 系統(tǒng)優(yōu)勢

目前市場已有的電子調(diào)繪產(chǎn)品，功能特性、普適性一般，而本項(xiàng)目引進(jìn)的外業(yè)采集核查系統(tǒng)為定制系統(tǒng)，具備高度適用性、作業(yè)人員操作友好性等突出的優(yōu)勢。

外業(yè)核查采集系統(tǒng)包含市場上已有電子調(diào)繪產(chǎn)品中的大部分功能，如常規(guī)的數(shù)據(jù)加載、地圖縮放、要素采集、要素編輯、屬性查看、地圖量測等。除了常規(guī)功能之外，系統(tǒng)新增了照相、錄像、地理圍欄、路線規(guī)劃、軌跡回放、外接設(shè)備補(bǔ)測等功能。照相與錄像功能可根據(jù)當(dāng)前位置，將照片和視頻與地圖相關(guān)聯(lián)，并提供地圖屬性查看的支持；地理圍欄功能可根據(jù)規(guī)劃的路線自定義安全范圍，當(dāng)作業(yè)軌跡越界時(shí)提供報(bào)警信號(hào)；路線規(guī)劃功能可按路線為作業(yè)提供導(dǎo)航信息；軌跡回放功能可回顧作業(yè)路線，為整個(gè)作業(yè)過程提供歷史回顧式的查看；外接設(shè)備補(bǔ)測功能可連接測量設(shè)備，將測量結(jié)果記錄在系統(tǒng)地圖中。

2 應(yīng)用

大慶油田1∶5 000比例尺地形圖更新外業(yè)核查的工作流程見圖2。依據(jù)大慶油田已有數(shù)據(jù)及DOM影像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，將需核查的要素標(biāo)出，形成外業(yè)核查底圖數(shù)據(jù)[2]。合理規(guī)劃核查路線，按外業(yè)核查要求，核實(shí)核查預(yù)處理數(shù)據(jù)中的疑問圖斑，形成外業(yè)核查過程數(shù)據(jù)，進(jìn)行內(nèi)業(yè)整理形成項(xiàng)目最終成果。

圖2 大慶油田1∶5000比例尺地形圖更新外業(yè)核查的工作流程Fig.2 Work flow of 1∶5000 scale topographic map updating for field verification in Daqing oilfield

2.1 外業(yè)核查準(zhǔn)備

外業(yè)核查準(zhǔn)備包括制作外業(yè)核查底圖數(shù)據(jù)，定制外業(yè)采集核查系統(tǒng)核查過程數(shù)據(jù)庫，定制外業(yè)采集核查系統(tǒng)1∶5 000符號(hào)庫[3-4]，以及路線規(guī)劃與地理圍欄的設(shè)定。具體如下：

（1）整理已有地形圖及DOM影像數(shù)據(jù)。對(duì)于按1∶5 000分幅的影像數(shù)據(jù)直接按tif格式存儲(chǔ)，如有任務(wù)區(qū)域連片的情況，可以將影像拼接，運(yùn)用ArcMap轉(zhuǎn)換為tpk格式。對(duì)于地形圖數(shù)據(jù)運(yùn)用Arc-Map加載，將要素按1∶5 000比例進(jìn)行符號(hào)化，對(duì)需外業(yè)核實(shí)或常查看的屬性進(jìn)行標(biāo)注；然后，運(yùn)用ArcGisRunTime工具發(fā)布GeoDataBase格式的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

（2）為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化[5]，保證數(shù)據(jù)庫格式一致性，參考大慶油田1∶5 000地形圖成果數(shù)據(jù)庫格式，根據(jù)項(xiàng)目外業(yè)核查過程數(shù)據(jù)的要求，運(yùn)用ArcMap創(chuàng)建gdb格式的數(shù)據(jù)庫，設(shè)計(jì)圖層要素與圖層字段屬性結(jié)構(gòu)。然后，運(yùn)用ArcGis Service將gdb格式數(shù)據(jù)庫發(fā)布成可離線編輯的要素服務(wù)，將離線格式為GeoDataBase的模板文件置入離線工具及平板電腦中。

（3）為了滿足作業(yè)人員需求，提高地形要素的辨識(shí)率，運(yùn)用ArcGis Pro處理1∶5 000符號(hào)庫，按需求調(diào)整樣式，將整理編輯后的符號(hào)庫轉(zhuǎn)換為外業(yè)采集核查系統(tǒng)所支持的stylx格式，以便能在系統(tǒng)中以所見即所得的方式識(shí)別采編的核查要素。

（4）外業(yè)人員在確定任務(wù)范圍之后，根據(jù)調(diào)繪預(yù)處理數(shù)據(jù)中核查要素的分布和任務(wù)范圍里的道路等實(shí)際情況，合理規(guī)劃路線，并將規(guī)劃路線數(shù)據(jù)導(dǎo)入到調(diào)繪預(yù)處理數(shù)據(jù)庫中。對(duì)于任務(wù)區(qū)內(nèi)有特殊地物、地貌等情況，可設(shè)定安全作業(yè)范圍，以便系統(tǒng)進(jìn)行越界提醒。

2.2 外業(yè)核查

外業(yè)采集核查系統(tǒng)作業(yè)以工程方式進(jìn)行管理，外業(yè)核查過程數(shù)據(jù)由外業(yè)采集的要素、航跡、照片、視頻等組成。外業(yè)人員可參考路線進(jìn)行作業(yè)，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)記錄的行動(dòng)軌跡隨時(shí)提醒是否偏離線路。當(dāng)臨近需核實(shí)地物時(shí)，在系統(tǒng)上能觀察到當(dāng)前位置與需核實(shí)地物的相對(duì)位置。對(duì)于核實(shí)的屬性信息，系統(tǒng)提供了多種方式進(jìn)行記錄：通過創(chuàng)建標(biāo)注在需核實(shí)圖斑上標(biāo)識(shí)屬性信息；通過創(chuàng)建幾何要素，并錄入對(duì)應(yīng)的描述屬性信息進(jìn)行記錄，由于系統(tǒng)支持符號(hào)化，所創(chuàng)建的要素能以特定符號(hào)顯示在系統(tǒng)中；可以利用電容筆涂鴉方式直接在地圖上寫出核查信息，涂鴉筆記以線要素方式存儲(chǔ)，有唯一符號(hào)并自動(dòng)記錄當(dāng)前創(chuàng)建的系統(tǒng)時(shí)間，便于后期時(shí)間追溯；可以通過拍照、錄像的方式采集信息，拍攝照片和錄制視頻在地圖上能以點(diǎn)要素方式關(guān)聯(lián)記錄，并提供后續(xù)查看支持。

2.3 外業(yè)核查成果

（1）外業(yè)核查過程數(shù)據(jù)導(dǎo)出。外業(yè)核查過程數(shù)據(jù)以工程文件夾形式存儲(chǔ)在系統(tǒng)內(nèi)存里，工程文件夾中包含外業(yè)核查采集的要素庫、照片、視頻等。

（2）內(nèi)業(yè)編輯整理。根據(jù)DOM成果、外業(yè)核查過程數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯處理，根據(jù)核查數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、補(bǔ)錄屬性信息，如道路等級(jí)、名稱等。對(duì)導(dǎo)入補(bǔ)測數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，處理要素關(guān)系，形成外業(yè)核查成果數(shù)據(jù)和地形圖最終數(shù)據(jù)。

3 結(jié)論

運(yùn)用外業(yè)采集核查系統(tǒng)進(jìn)行核查，對(duì)比傳統(tǒng)紙質(zhì)外業(yè)核查方式，突破了紙質(zhì)底圖的局限性，具有底圖無限制縮放的優(yōu)勢。同時(shí)，核查結(jié)果以數(shù)字化形式記錄，減少了傳統(tǒng)內(nèi)業(yè)清繪的工作量。對(duì)比其他電子調(diào)繪產(chǎn)品，系統(tǒng)定制的外業(yè)核查過程數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上與項(xiàng)目要求一致，能全面表述外業(yè)核查信息，減少外業(yè)核查過程數(shù)據(jù)向成果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的工作量。系統(tǒng)定制的符號(hào)庫，通過提高地物要素識(shí)別率，降低了要素地物判讀難度并減少了地物判讀時(shí)間。綜合上述優(yōu)勢，外業(yè)采集核查系統(tǒng)不僅滿足了大慶油田1∶5 000比例尺地形圖更新項(xiàng)目的需求，而且改進(jìn)了項(xiàng)目外業(yè)核查工作的工藝流程，顯著提高了項(xiàng)目外業(yè)核查工作效率。