段佳 劉仁峰 鐘耀武 張航 劉莉

摘 要：為提高外業(yè)調繪工作的效率，本文以地理國情普查為實例，分析外業(yè)調繪的工作流程與數(shù)據標準、外業(yè)調繪與內業(yè)解譯的關系，從系統(tǒng)的需求、總體設計、實現(xiàn)過程、系統(tǒng)應用等四個方面開展工作，開發(fā)基于安卓操作系統(tǒng)的智能外業(yè)調繪系統(tǒng)。經過實踐應用，驗證了系統(tǒng)的性能與運行效果。

關鍵詞：平板電腦；外業(yè)調繪；內業(yè)解譯；系統(tǒng)開發(fā)

0 引言

外業(yè)調繪是目前測繪生產中重要的工作之一。隨著當前工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程加快，地表自然與人文地理信息更新越來越快，同時信息化技術迅速發(fā)展，地理相關數(shù)據量陡增。外業(yè)調查工作量增加，作業(yè)人員待遇提高，原材料成本和差旅開銷的上漲，這些迫切需要提高外業(yè)數(shù)據攜帶量、提高工作效率、減少物資消耗。同時，完成野外調繪后，如何將調繪成果與內業(yè)處理進行快速銜接，也是需要研究的問題。

本文以地理國情外業(yè)調查為研究實例，以裝有安卓操作系統(tǒng)的平板電腦為智能終端，通過信息化數(shù)據處理方式，研發(fā)輕量級外業(yè)調繪系統(tǒng)框架；依據地理國情普查標準體系，建立了流程化、智能化的外業(yè)調繪系統(tǒng)，實現(xiàn)外業(yè)數(shù)據的快速處理，縮短了數(shù)據采集周期，改變傳統(tǒng)外業(yè)調繪的方式，提高系統(tǒng)的作業(yè)性能。

1 系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

1.1系統(tǒng)設計目標

1.1.1快速的個性化需求響應

不同的外業(yè)調繪業(yè)務流程，需要個性化的軟件定制開發(fā)工作，來提高生產的自動化程度。因此，軟件體系一方面要提供大量通用工具模塊進行組裝，另一方面需要一個清晰的軟件架構便于功能快速擴充。本文分析了外業(yè)調繪工作流程之后，采用迭代開發(fā)的模式進行系統(tǒng)開發(fā)。

1.1.2優(yōu)秀的用戶體驗

研究提高軟件操作響應速度、減少軟件崩潰出現(xiàn)幾率，避免操作失誤造成數(shù)據丟失；提供復雜環(huán)境下的思路和方法，優(yōu)化用戶體驗的軟件操作界面，實現(xiàn)穩(wěn)定快速和各種傳感器集成；重點強化常用功能的易用性和可靠性，提高外業(yè)數(shù)據的生產速度和質量。

1.1.3成本控制

研究現(xiàn)有資源的合理優(yōu)化利用方案，減少軟件平臺采購的費用投入和使用限制，研制滿足未來3～5年生產任務需要的，具有良好性價比和使用潛力的硬件平臺，以及構建具有良好可擴充性和可維護性的軟件架構，實現(xiàn)軟件升級維護成本低，代碼復用性高的優(yōu)良特性，達到降低開發(fā)和使用成本的目的。

1.2系統(tǒng)總體架構

主要包括兩大子系統(tǒng)：外業(yè)調繪子系統(tǒng)和數(shù)據轉換子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)的建設框架自頂向下分為三層：應用層、功能層、數(shù)據層。數(shù)據層是系統(tǒng)的底層數(shù)據庫，是系統(tǒng)的支撐，主要存儲調繪用的影像數(shù)據、電子地圖數(shù)據、矢量數(shù)據等空間數(shù)據及屬性數(shù)據，主要以數(shù)據庫或者文件夾的形式存儲和管理；功能層是實現(xiàn)調繪數(shù)據轉換、顯示加載、GPS軌跡管理、要素編輯等調繪相關的功能；應用層主要是通過應用界面與平板電腦實現(xiàn)對空間數(shù)據與屬性數(shù)據的操作與分析。系統(tǒng)的總體框架如圖1所示。

2 系統(tǒng)功能

2.1數(shù)據組織

在進行外業(yè)調繪之前，需要將內業(yè)解譯的影像地圖文件和輔助信息進行整理，導入到外業(yè)調繪平板中。為了便于數(shù)據的管理與處理，要求打包的文件按照一定的方式和規(guī)則進行歸并和存儲。在外業(yè)調繪工作中，其作業(yè)單位為“工程”，一個工程包含以該圖幅號命名的db矢量數(shù)據庫文件、影像地圖、工程配置（sys.db）、多媒體數(shù)據（media文件夾）等文件信息。矢量數(shù)據庫用于存儲內業(yè)解譯成果，系統(tǒng)采用了安卓原生支持的SQLite3數(shù)據庫格式作為數(shù)據存儲格式；工程配置文件是SQLite3數(shù)據庫格式，存儲該工程的配置信息；影像地圖文件夾存儲了影像地圖和輔助數(shù)據。數(shù)據組織形式見圖2。

2.2開發(fā)環(huán)境

外業(yè)調繪子系統(tǒng)采用Java+Arcgis Runtime SDK For Android進行二次開發(fā)。該體系是Arcgis新一代服務器+端應用形式的實現(xiàn)，是輕量級GIS應用開發(fā)工具體系的一員。通過在該輕量級的開發(fā)工具基礎上構建系統(tǒng)，進行數(shù)據顯示優(yōu)化處理，合理控制程序規(guī)模、提升系統(tǒng)運行性能；在人機交互設計方面，根據移動設備的操作特點，研究智能化輔助工作，提高數(shù)據采集質量和效率。數(shù)據轉換子系統(tǒng)以ArcEngine+C#為開發(fā)平臺，采用單機桌面應用程序形式完成軟件研發(fā)。

2.3系統(tǒng)功能

外業(yè)調繪子系統(tǒng)：該系統(tǒng)以平板電腦為智能終端，采用服務器加客戶端的運行模式進行開發(fā)，采用MVC設計思想，構建了由數(shù)據層、控制層和界面層組成的程序體系。主要實現(xiàn)外業(yè)調繪數(shù)據加載顯示和常用的數(shù)據和基本地圖操作。具體如下：

（1）數(shù)據顯示優(yōu)化

為了優(yōu)化顯示效果、突出重要要素、減少性能壓力、提高顯示流暢度，在地圖顯示內容發(fā)生變更時，以要素顯示狀態(tài)、地圖顯示范圍和分辨率作為過濾條件進行顯示優(yōu)化。

（2）數(shù)據采集與定位

基于平板電腦實現(xiàn)了野外數(shù)據涂鴉、快速標記、節(jié)點編輯功能，同時接入板載GPS和藍牙GPS信號，實現(xiàn)手動定位標記功能輔助野外數(shù)據的調查與標繪（見圖3、4）。

（3）調查目標自動分析和地理圍欄

調查目標自動分析是指根據內業(yè)解譯成果，依據選擇標準（Tag值、國情要素必填項、覆蓋要素面積、數(shù)目等因子），結合作業(yè)人員采集任務計劃線路，挑選需要采集的目標并標注任務內容，構建任務區(qū)段，并將結果保存到數(shù)據庫中；地理圍欄是指利用GPS或是射頻識別（RFID）構筑虛擬的地理邊界，當設備進入、離開或是停留于某個特定地理區(qū)域時，會自動接收推送、通知和提醒。結合自動分析的任務區(qū)段數(shù)據，當作業(yè)員進入任務區(qū)段時，通過語音合成和消息框向作業(yè)員推送區(qū)段工作重點和注意事項；離開區(qū)段時，統(tǒng)計工作任務完成情況，提示未完成的工作。

（4）數(shù)據加載和瀏覽

用戶通過工程管理面板選擇工程，在加載工程后，應用統(tǒng)一的分類面板控制作業(yè)數(shù)據，并且根據作業(yè)任務控制不同分類級別數(shù)據的加載狀態(tài)（見圖5）；實現(xiàn)了矢量數(shù)據多種地圖顯示模式、方便不同環(huán)境下查看矢量和影像數(shù)據，包括數(shù)據的漫游、放大、縮小等功能（見圖6）。

內業(yè)數(shù)據轉換子系統(tǒng)：該子系統(tǒng)主要是以PC機為載體，實現(xiàn)數(shù)據轉換的軟件。數(shù)據轉換軟件以數(shù)據標準為依據，確保外業(yè)數(shù)據導入導出過程中，不會存在數(shù)據丟失問題的出現(xiàn)。實現(xiàn)的具體功能如下：

（1）內業(yè)數(shù)據導出功能

實現(xiàn)將內業(yè)解譯的矢量地表覆蓋和地理國情要素mdb數(shù)據文件轉換為平板電腦所需的db文件格式，便于外業(yè)調繪工作的開展。

（2）外業(yè)數(shù)據導入功能

在外業(yè)調查技術人員根據內業(yè)解譯的數(shù)據進行外業(yè)調繪之后，調繪數(shù)據要再次傳回。此功能輔助外業(yè)調繪系統(tǒng)完成數(shù)據轉回mdb文件格式，以利于后續(xù)的修改和核查。

（3）地圖和資料打包功能

在數(shù)據處理和調繪時，需要影像地圖和一些幫助識別處理的輔助信息。本系統(tǒng)考慮實際工作的需要，能夠更好的輔助完成外業(yè)調繪工作，實現(xiàn)了地圖和資料打包功能。

3 系統(tǒng)應用

自2014年2月起，基于安卓操作系統(tǒng)的智能外業(yè)調繪系統(tǒng)正式開發(fā)完成，陸續(xù)為五個生產部門部署。為118臺平板安裝該套軟件，共進行了250人次的集中培訓。目前已完成了平江縣、華容縣、岳陽縣、臨湘市等多個縣市的地理國情生產任務和成果檢查。在測試和試運行期間，未出現(xiàn)因軟件質量造成的嚴重問題，系統(tǒng)以良好的用戶體驗和完善的技術支持得到了一致好評。

4 結論

通過基于安卓操作系統(tǒng)的智能外業(yè)調繪系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，項目組優(yōu)化了外業(yè)調繪的流程，研究掌握了整個安卓系統(tǒng)開發(fā)的技術流程。同時，該研究成果將進一步促進地理信息產業(yè)的發(fā)展和應用，有利于有關部門對自然和人文地理要素的現(xiàn)狀和空間分布情況進行全面的掌握，滿足社會經濟發(fā)展的需求，提高了政府、企業(yè)和公眾的服務能力。項目成果在地理國情普查和省直屬國有土地資產清查等典型項目上應用推廣，將進一步提升地理信息產業(yè)的生產和服務能力。

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