淺談基于電子平板的基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測外業(yè)調(diào)查技術(shù)

周春峰

（遼寧省自然資源事務服務中心 遼寧省基礎(chǔ)測繪院，遼寧 錦州121000）

1 概述

隨著科技的發(fā)展，經(jīng)濟的進步，測繪行業(yè)與移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合的越來越緊密。區(qū)別于原來紙質(zhì)地圖的野外調(diào)繪，如今的移動智能設(shè)備在調(diào)繪方面發(fā)揮的優(yōu)勢成為人們關(guān)注的焦點[1]。電子調(diào)繪系統(tǒng)可以滿足外業(yè)調(diào)繪的實際需求，實現(xiàn)外業(yè)調(diào)繪信息的快速、高效錄入和外業(yè)調(diào)繪信息的電子化，提高測繪的生產(chǎn)效率，完善生產(chǎn)流程，實現(xiàn)內(nèi)外一體化的生產(chǎn)模式[2]。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 電子平板調(diào)繪優(yōu)勢

2.1.1 傳統(tǒng)紙質(zhì)底圖調(diào)繪。第一次全國地理國情普查時，我省外業(yè)調(diào)繪采用了傳統(tǒng)的紙質(zhì)底圖調(diào)繪的方式開展。主要是采用內(nèi)業(yè)解譯的要素數(shù)據(jù)疊加正射影像圖打印成紙質(zhì)圖形成調(diào)繪底圖，對解譯有疑惑或不確定的區(qū)域標注出來，外業(yè)調(diào)繪人員再到實地調(diào)繪與核查。主要存在以下幾方面不足：（1）紙圖打印工作量巨大，野外的使用、后期的掃描成圖入庫及圖件管理，都會導致資源及工作量的浪費；（2）由于基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測需要采集解譯樣本和記錄軌跡，外業(yè)調(diào)繪時還需要攜帶GPS照相機。照相機、調(diào)繪底圖等多種資料外業(yè)攜帶不方便，如遇雨水季節(jié)，將影響工作進度；（3）紙圖調(diào)繪存在內(nèi)業(yè)判讀錯誤或丟漏情況，內(nèi)外業(yè)無法信息化銜接，在一定程度上影響整體生產(chǎn)效率；（4）相機拍攝照片時需嚴格遵循拍攝的姿態(tài)要求采集，質(zhì)量控制難以保證。

2.1.2 電子調(diào)繪。電子調(diào)繪技術(shù)是將經(jīng)過判繪的影像拷貝到平板電腦存儲器上，在野外對照實物直接在數(shù)字影像上標繪，并記錄下矢量數(shù)據(jù)，使整個空間數(shù)據(jù)的獲取、處理、成果入庫的流程均為數(shù)字格式[3]。

它與傳統(tǒng)作業(yè)方式相比，技術(shù)優(yōu)勢主要表現(xiàn)如下：（1）內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)。內(nèi)業(yè)采集數(shù)據(jù)與外業(yè)核查數(shù)據(jù)可以很方便地進行交互，實現(xiàn)了同一套軟件平臺、同一套生產(chǎn)方案，生產(chǎn)作業(yè)的采編一體化、圖庫一體化、作業(yè)成果一步到位。（2）無紙化作業(yè)。傳統(tǒng)作業(yè)模式要求外業(yè)調(diào)繪前必須在紙質(zhì)底圖上做重點標注，調(diào)繪完成后還需清繪，而通過電子平板調(diào)繪只需要利用臺式機進行兩次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換即可完成，實現(xiàn)了外業(yè)無紙化作業(yè)，省去了出圖、清繪、掃描的步驟，避免了傳統(tǒng)的紙質(zhì)底圖容易破損且生產(chǎn)成本高的缺點，提高項目整體的工作效率，節(jié)約生產(chǎn)成本[4]。（3）集成相機和GPS，方便樣本拍攝、軌跡記錄。電子平板可以實時獲取定位、姿態(tài)、方位信息，精確記錄軌跡，解譯樣本采集與制作方便快捷，同時省去了普查時GPS和相機同時攜帶的麻煩。（4）調(diào)繪方法簡單易操作。由于平板電腦全部采用了全數(shù)字化無紙作業(yè)，現(xiàn)場作業(yè)大多數(shù)為選擇性操作，采用涂鴉式半自動調(diào)繪，減少了手工繪制的工作量，免去手工清繪，同時采用智能筆隨時進行標注，極大降低了調(diào)繪難度。（5）精度高。電子調(diào)繪系統(tǒng)可以有效地調(diào)用平板設(shè)備的GPS定位功能，實現(xiàn)對影像的實時跟蹤等功能，方便了作業(yè)員識別和判斷地物在影像上的具體位置，提高了外業(yè)定位的速度和調(diào)繪精度[5]。

2.1.3 結(jié)論?；谝陨戏治?，利用電子平板調(diào)繪系統(tǒng)開展外業(yè)調(diào)繪能極大的降低工作量，提高作業(yè)效率。因此我院決定利用電子平板進行基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測項目的外業(yè)調(diào)繪。

2.2 電子平板調(diào)繪精度驗證

按照基礎(chǔ)性地理國情對軟硬件的要求，在使用之前，對電子平板外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)的定位精度進行了驗證，以確定是否滿足基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測精度的要求。

檢測時使用2 個電子平板，分別采集28 個點，點位選擇在地物特征明顯的位置。電子平板拍照時，可以顯示實時衛(wèi)星數(shù)和拍照時的方位角、俯仰角、橫滾角。電子平板外業(yè)核查時按照基礎(chǔ)性地理國情監(jiān)測規(guī)范要求對俯仰角和橫滾角角度進行了設(shè)置，不滿足規(guī)范要求時對拍照進行提示，防止超出標準。

3 電子平板外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)使用

3.1 功能模塊

電子平板調(diào)繪系統(tǒng)分為五個主要模塊，地圖定位模塊、數(shù)據(jù)編輯模塊、外業(yè)調(diào)繪模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、桌面端輔助模塊。

3.1.1 地圖定位模塊。軟件中的定位模塊需要實時定位測繪人員的位置，利用電子平板自身的GPS定位服務，能夠在底圖上確定外業(yè)調(diào)繪人員的位置，從而利于外業(yè)人員在環(huán)境復雜的外業(yè)條件中及時知道自己所在底圖的位置與問題點的相對位置，同時可以輔助進行路徑規(guī)劃與軌跡記錄等功能。

3.1.2 數(shù)據(jù)編輯模塊。數(shù)據(jù)編輯模塊是該軟件設(shè)計的重要部分，它允許外業(yè)人員根據(jù)外業(yè)實地情況，及時準確的在底圖上做出標注，包括有疑問的地物信息以及在內(nèi)業(yè)處理過程中無法明確的地物。

3.1.3 調(diào)繪核查模塊。調(diào)繪核查模塊主要包括原筆跡調(diào)繪、照片采集、照片標繪、樣本采集、地圖量測等功能。

3.1.4 數(shù)據(jù)管理模塊。數(shù)據(jù)管理模塊存儲主要數(shù)據(jù)：DOM影像數(shù)據(jù)、調(diào)繪底圖、地圖定位模塊GPS 軌跡數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)編輯模塊中的標注、繪制的圖形、采集的樣本圖片等數(shù)據(jù)。

3.1.5 桌面端輔助模塊。桌面端輔助系統(tǒng)主要實現(xiàn)與移動端數(shù)據(jù)對接，包括以下三個功能模塊：矢數(shù)據(jù)準備、影像數(shù)據(jù)準備、數(shù)據(jù)后處理。

3.2 作業(yè)流程

外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)的作業(yè)流程如圖1 所示。

3.2.1 調(diào)繪資料準備。準備好基礎(chǔ)性地理國情矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、以及外業(yè)疑問圖斑，為外業(yè)調(diào)繪做好準備。

圖1 作業(yè)流程圖

圖2 桌面端輔助系統(tǒng)主界面

3.2.2 調(diào)繪資料導入移動端平板。將準備好的矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)利用桌面輔助軟件導入平板電腦中，其操作界面如圖2。

（1）矢量數(shù)據(jù)處理模塊分為GDB轉(zhuǎn)shape 和矢量數(shù)據(jù)入庫兩部分：將以區(qū)縣目錄組織的GDB 格式的本底數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)和外業(yè)核查數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Shape 格式，再將轉(zhuǎn)換出的Shape 格式轉(zhuǎn)換成平板端可用.geodatabase 格式。（2）影像數(shù)據(jù)處理模塊：將影像數(shù)據(jù)定義投影并計算影像金字塔和統(tǒng)計數(shù)據(jù)。選擇影像所在文件、輸出結(jié)果目錄，以及要投影到的目標國家2000 系平面投影。

3.2.3 外業(yè)調(diào)繪。外業(yè)調(diào)繪時發(fā)現(xiàn)某一地物屬性不正確時，可直接在電子平板上對進行標注，同時可以進行照片拍攝以制作解譯樣本。電子平板外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)對照片拍攝進行了限制。拍照時要實時觀察方位角、俯仰角、橫滾角的示數(shù)，必須保證終端在標準范圍內(nèi)拍照。

3.2.4 外業(yè)調(diào)繪數(shù)據(jù)處理。外業(yè)調(diào)繪完成后利用桌面端輔助軟件將調(diào)繪數(shù)據(jù)導出到計算機上直接進行圖形編輯。

（1）平板數(shù)據(jù)導出外業(yè)核查層。將平板端.geodatabase 格式的國情矢量成果數(shù)據(jù)中的三個外業(yè)核查層單獨提取到一個新的.geodatabase 中。（2）平板數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成GDB。將平板端.geodatabase 格式的輔助數(shù)據(jù)和國情矢量成果數(shù)據(jù)導出為GDB。（3）地面照片處理。從輔助數(shù)據(jù)的媒體點（MEDIA）層篩選出樣本照片點，將樣本照片點中的經(jīng)緯度等信息寫入拍攝的樣本照片，保存為照片的EXIF信息。（4）解譯樣本數(shù)據(jù)制作。通過讀取外業(yè)調(diào)繪輔助數(shù)據(jù)（*.gdb）的地面照片點信息，確定樣本點所在鑲嵌線，進而根據(jù)鑲嵌線確定裁切小影像（即遙感影像實例）所采用的遙感影像，最后將小影像信息和地面照片信息保存到解譯樣本MDB數(shù)據(jù)庫中。

4 結(jié)論

本文研究建立的電子平板外業(yè)調(diào)繪模式，首次實現(xiàn)我省外業(yè)調(diào)繪成果的電子化，其次實現(xiàn)了內(nèi)業(yè)和外業(yè)的一體化銜接，有力推動了測繪科技的智能化轉(zhuǎn)型。