移動(dòng)端數(shù)字化調(diào)查系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

方 衎，孫瑞敏，趙得意，黃一昀

（江蘇省工程勘測(cè)研究院有限責(zé)任公司，江蘇 揚(yáng)州 225100）

隨著可移動(dòng)終端設(shè)備的發(fā)展，越來越多的測(cè)繪工作者借助于便攜的、具有專業(yè)功能的手機(jī)、平板等設(shè)備進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪、調(diào)查工作。近年來，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了許多相關(guān)的研究及應(yīng)用程序，例如，第三次全國(guó)土地調(diào)查系統(tǒng)[1-2]，自然資源外業(yè)調(diào)查系統(tǒng)[3-4]，基于移動(dòng)端不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍調(diào)查系統(tǒng)[5-6]，地理國(guó)情監(jiān)測(cè)外業(yè)調(diào)查系統(tǒng)[7-8]等，這些研究及App 目前在國(guó)土資源普查和外業(yè)調(diào)查等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。以傳統(tǒng)的紙質(zhì)遙感影像作為底圖進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)查的方式正逐漸被數(shù)字化這種新型的方式替換。

本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款基于Android 系統(tǒng)的調(diào)查App，實(shí)踐結(jié)果表明，該系統(tǒng)能有效地節(jié)約成本并提高工作效率，取得了良好的效果。

1 數(shù)字化調(diào)查作業(yè)流程

數(shù)字化調(diào)查的底圖不再是傳統(tǒng)的紙質(zhì)圖，而是電子圖。首先通過傾斜攝影并經(jīng)過相關(guān)處理獲得高精度的影像數(shù)據(jù)，結(jié)合內(nèi)業(yè)立體測(cè)圖得到的矢量數(shù)據(jù)，兩者套合形成外業(yè)調(diào)查底圖并導(dǎo)入到移動(dòng)設(shè)備中；后續(xù)調(diào)查人員只需攜帶手機(jī)或平板去野外進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查核實(shí)，調(diào)查好的成果再通過內(nèi)業(yè)整合編輯形成最終成果，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)外一體化的生產(chǎn)模式。數(shù)字化調(diào)查流程如圖1所示。

圖1 數(shù)字化調(diào)查作業(yè)流程

2 數(shù)字化調(diào)查系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

數(shù)字化調(diào)查系統(tǒng)主要由運(yùn)行支撐層、應(yīng)用層、服務(wù)層及數(shù)據(jù)層4 部分組成。

（1）運(yùn)行支撐層。該系統(tǒng)主要運(yùn)行于支持安卓系統(tǒng)（Android 6.0 以上）的，鴻蒙系統(tǒng)的智能手機(jī)及平板等移動(dòng)設(shè)備。

（2）應(yīng)用層。應(yīng)用層是用戶對(duì)該系統(tǒng)的一種直觀的交互體驗(yàn)，包括各式各樣的界面，如地圖瀏覽界面、圖層管理界面、數(shù)據(jù)采集、編輯界面等。

（3）服務(wù)層。服務(wù)層是該系統(tǒng)的核心內(nèi)容，提供滿足于調(diào)查需求的各種功能，包括地圖瀏覽的場(chǎng)景支持，數(shù)據(jù)的無損傳輸、調(diào)查要素的增刪查改、屬性數(shù)據(jù)的錄入和數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢查等功能。

（4）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層是該系統(tǒng)的基礎(chǔ)內(nèi)容，為系統(tǒng)運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支撐，包括外業(yè)調(diào)查矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、電子地圖數(shù)據(jù)及調(diào)查要素照片等相關(guān)多媒體數(shù)據(jù)。

總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 調(diào)查系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

3 數(shù)字化調(diào)查系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 手機(jī)和平板的兼容性

手機(jī)屏幕的大小相對(duì)于平板要小很多，這就會(huì)導(dǎo)致同樣的界面布局在這兩者的視覺效果上存在較大的差異，手機(jī)上布局好的界面在平板上會(huì)出現(xiàn)被拉長(zhǎng)，元素之間空隙過大等情況。為了兼顧手機(jī)和平板二者的開發(fā)，該系統(tǒng)引入了Fragment 組件，可以讓界面在平板上更好地展示。

3.2 空間定位

Android 原生定位方法的常用的有2 種模式：GPS定位和網(wǎng)絡(luò)定位，都存在一定的缺陷。GPS 定位精度高，但受外界環(huán)境影響大，且室內(nèi)定位不準(zhǔn)；網(wǎng)絡(luò)定位雖然只要有網(wǎng)絡(luò)就可以快速定位，且室內(nèi)室外都可以，但定位精度不夠高。為了提高定位的精確度，該系統(tǒng)增加了第三方地圖SDK 提供的定位功能，能夠融合GPS和網(wǎng)絡(luò)兩種模式進(jìn)行精確定位。

3.3 圖層管理

該系統(tǒng)涉及多個(gè)圖層（矢量圖層，影像圖層，電子地圖圖層），通過給每種類型的圖層設(shè)置索引：電子地圖（作為輔助層）永遠(yuǎn)在最下層，影像圖層在中間層，矢量圖層永遠(yuǎn)在最上層，解決了不同圖層之間的覆蓋問題。

3.4 要素采集

調(diào)查時(shí)遇到遺漏的地物會(huì)新增要素，為保證新增要素的準(zhǔn)確性，該系統(tǒng)在采集前對(duì)要素的幾何類型（點(diǎn)、線、面）加以選擇，在采集完成后再次進(jìn)行判斷（例如面狀要素是否繪制成線狀要素），以保證新增要素的幾何的準(zhǔn)確。幾何類型匹配正確后，在保存要素時(shí)，選擇對(duì)應(yīng)的圖層時(shí)還需要進(jìn)行一次判斷（例如點(diǎn)狀地物不能保存進(jìn)線狀圖層中），這樣就雙重保證了新增要素的準(zhǔn)確性和匹配性。

3.5 要素編輯

（1）幾何編輯。外業(yè)調(diào)查時(shí)，遇到的情況是多種多樣的，在進(jìn)行幾何編輯時(shí)，不能只是一些簡(jiǎn)單的編輯（例如選擇、添加、移動(dòng)、刪除），為了要素編輯的多樣性，該系統(tǒng)新增了包括編輯時(shí)的撤銷、恢復(fù)、取消功能，圖形節(jié)點(diǎn)的添加、刪除、改動(dòng)等高級(jí)編輯功能，以應(yīng)對(duì)調(diào)查過程中遇到的各種各樣的情況。

（2）屬性編輯。在外調(diào)查時(shí)，受多種因素的影響，輸入屬性時(shí)或多或少會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，為了減少這一類的問題，該系統(tǒng)在屬性錄入時(shí)增加了對(duì)輸入的屬性值的判斷，例如調(diào)查房屋層高時(shí)，應(yīng)輸入整數(shù)，若輸入的是小數(shù)或者文字時(shí)，則會(huì)加以提醒輸入類型的錯(cuò)誤，這樣，外業(yè)人員在調(diào)查時(shí)的數(shù)據(jù)質(zhì)量會(huì)得到基本保證，后續(xù)內(nèi)業(yè)整理時(shí)也會(huì)減少工作量，從而提高工作效率。

3.6 要素附件

外業(yè)人員在進(jìn)行調(diào)查時(shí)，往往會(huì)遇到一些不能確定的情況，這時(shí)就會(huì)拍照記錄下來，以便后續(xù)討論，該系統(tǒng)也提供了這一功能，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)，可以直接進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拍照或者選擇手機(jī)中已有的圖片作為每個(gè)要素對(duì)應(yīng)的附件上傳到系統(tǒng)中，每個(gè)要素支持多張圖片，這樣就可以多角度地反應(yīng)要素的真實(shí)情況。

4 數(shù)字化調(diào)查系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)公司實(shí)際需求，基于Android Studio 開發(fā)環(huán)境，采用Java 和Kotlin 語(yǔ)言，結(jié)合ArcGIS Runtime SDK for Android 等開發(fā)工具包實(shí)現(xiàn)了本文的數(shù)字化調(diào)查系統(tǒng)。部分功能如下。

4.1 圖層顯隱控制

如圖3所示，給每種類型的圖層都增加一個(gè)開關(guān)，既可以單獨(dú)控制某個(gè)圖層的顯隱，也可以對(duì)所有圖層疊加時(shí)的顯隱進(jìn)行控制，并對(duì)圖層疊加的順序進(jìn)行排序，從而滿足作業(yè)人員正常的地圖瀏覽邏輯。

圖3 圖層顯隱控制

4.2 新增地物要素

如圖4所示，通過前后兩次對(duì)要素的幾何類型和所屬圖層的判斷，最終完成對(duì)地物要素的添加。另外在繪制新增要素的幾何圖形時(shí)，考慮到手指操作誤差比較大，為提高每個(gè)節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)提供了輔助繪制按鈕來替代調(diào)查人員手指的點(diǎn)擊，通過移動(dòng)屏幕將輔助點(diǎn)放置在準(zhǔn)確位置上點(diǎn)擊按鈕即可完成。

圖4 新增地物要素

4.3 要素高級(jí)編輯

如圖5所示，編輯圖形時(shí)，圖形中每個(gè)小方框代表節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)中間有小圓點(diǎn)，點(diǎn)擊方框會(huì)提示是否刪除節(jié)點(diǎn)，長(zhǎng)按節(jié)點(diǎn)拖動(dòng)就可以改變節(jié)點(diǎn)的位置，拖動(dòng)節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)中的小白圓點(diǎn)拖到合適的位置即可新增節(jié)點(diǎn)。

圖5 要素高級(jí)編輯

4.4 屬性調(diào)查

如圖6所示，調(diào)查人員可以現(xiàn)場(chǎng)將地物要素的相關(guān)屬性信息錄入到系統(tǒng)中，避免二次作業(yè)，同時(shí)地物的現(xiàn)場(chǎng)照片作為調(diào)查材料以附件的形式上傳到系統(tǒng)中，并可以通過點(diǎn)擊進(jìn)行瀏覽。

圖6 地物屬性調(diào)查

5 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的基于Android 的數(shù)字化調(diào)查系統(tǒng)，具有開源性、功能強(qiáng)大及易操作等優(yōu)勢(shì)。在現(xiàn)實(shí)工作中，通過移動(dòng)端的作業(yè)方式，大幅提高了作業(yè)人員野外調(diào)查的效率，取得了較好的效果，具有一定的實(shí)際意義。同時(shí)，系統(tǒng)采用了組件化開發(fā)，在功能模塊的維護(hù)方面會(huì)更加容易，若后續(xù)系統(tǒng)需要進(jìn)一步擴(kuò)展，只需要進(jìn)行模塊開發(fā)即可，大幅提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。