曹智

摘要 隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)用地管理日益成為國(guó)土資源管理工作的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。如何采用高效科學(xué)的技術(shù)手段，建立農(nóng)用地現(xiàn)場(chǎng)核查系統(tǒng)，提高農(nóng)用地核查效率，更好地為農(nóng)用地管理服務(wù)，已成為亟待解決的問題之一。在移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)計(jì)了農(nóng)用地現(xiàn)場(chǎng)核查系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)的主要功能與實(shí)現(xiàn)方法，并在移動(dòng)平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)與試驗(yàn)，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)核查；移動(dòng)端；采集信息系統(tǒng)

中圖分類號(hào) S127 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2015）15-344-03

Design and Implementation of a Mobile System in Farmland Verification

CAO Zhi

（Shanghai Institute of Surveying and Mapping， Shanghai 200063）

Abstract With the development of modern agriculture， agricultural land management has become a hot and difficult problem for the management of land and resources. To build a system for farmland verification adopting effective scientific technology， to improve the efficiency of verification， and to serve for the agricultural land management better， become one of the problems to be solved. This paper designs and implements a mobile system in farmland verification， and elaborates the main functions of the system and the implementation methods， and has carried on the implementation and experiment on the mobile platform， obtained the good effect.

Key words Farmland verification； The mobile terminal； System for collecting information

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)深入到各行各業(yè)與人們的生活中；通信技術(shù)的發(fā)展和移動(dòng)技術(shù)的提高，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)迅速崛起，開啟了“數(shù)字革命”時(shí)代。在此環(huán)境下，移動(dòng)地圖方興未艾，為農(nóng)用地現(xiàn)場(chǎng)核查系統(tǒng)的建設(shè)提供了便利[1-3]。

隨著我國(guó)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速轉(zhuǎn)變，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，農(nóng)業(yè)設(shè)施增加，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益得到了顯著提高。與此同時(shí)，為了適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展，需要完善農(nóng)用地精細(xì)化管理，保障我國(guó)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

農(nóng)用地信息的現(xiàn)場(chǎng)核查是農(nóng)用地精細(xì)化管理的重要工作，是農(nóng)用地信息化管理系統(tǒng)與農(nóng)用地基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)與完善的需求，是進(jìn)一步提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性的必經(jīng)之路，具有重要的意義。長(zhǎng)期以來，農(nóng)用地信息的現(xiàn)場(chǎng)核查工作主要以紙質(zhì)地圖和紙質(zhì)農(nóng)用地信息為參考，核查人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行核查，發(fā)現(xiàn)問題后進(jìn)行登記更正，最后交由農(nóng)用地?cái)?shù)據(jù)庫管理員進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)核查效率低下，數(shù)字化水平低，農(nóng)用地信息更新滯后。為進(jìn)一步提升現(xiàn)場(chǎng)核查的效率和準(zhǔn)確性，采用先進(jìn)的信息化技術(shù)手段和設(shè)備，面對(duì)平板和手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備，建立一套農(nóng)用地現(xiàn)場(chǎng)核查系統(tǒng)十分有必要。移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展使農(nóng)用地現(xiàn)場(chǎng)核查人員可以將所有需要的地圖、農(nóng)用地信息保存在移動(dòng)設(shè)備上，而不必?cái)y帶大量紙質(zhì)資料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核查工作，提高了核查效率；成熟的移動(dòng)通訊技術(shù)使現(xiàn)場(chǎng)核查人員可以根據(jù)核查情況實(shí)時(shí)更新農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)庫，并可以實(shí)時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)查看其他核查人員的核查結(jié)果和更新的數(shù)據(jù)庫，既有效防止了核查人員間的重復(fù)工作，又大大提高了核查工作的準(zhǔn)確率。

基于移動(dòng)平臺(tái)建設(shè)農(nóng)用地現(xiàn)場(chǎng)核查系統(tǒng)，為農(nóng)用地核查數(shù)據(jù)的信息資源數(shù)字化、信息實(shí)體虛擬化、信息獲取一體化、信息利用共享化、信息提供知識(shí)化等提供了便利；基于先進(jìn)和成熟的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、移動(dòng)端技術(shù)、多媒體技術(shù)、智能檢索技術(shù)和計(jì)算機(jī)安全技術(shù)等設(shè)計(jì)與開發(fā)移動(dòng)采集信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種數(shù)據(jù)資源包括空間位置、文本屬性、照片和視頻等多媒體信息的獲取、管理和共享，提高農(nóng)用地核查工作的效率和科學(xué)管理水平；建立采集信息的交換方式，現(xiàn)場(chǎng)核查數(shù)據(jù)是該項(xiàng)目的重要數(shù)據(jù)，鑒于此類數(shù)據(jù)的空間特征以及數(shù)據(jù)交換與共享的特點(diǎn)，建立數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)規(guī)則，為基于空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理與發(fā)布設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 總體設(shè)計(jì)

農(nóng)用地現(xiàn)場(chǎng)核查系統(tǒng)是運(yùn)行于互聯(lián)網(wǎng)中的移動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)，通過在線調(diào)用農(nóng)用地信息在線地圖服務(wù)、加載離線基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)，農(nóng)業(yè)核查員在移動(dòng)端獲取到農(nóng)用地信息，與實(shí)地信息進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核查工作。最后，將現(xiàn)場(chǎng)核查結(jié)果實(shí)時(shí)傳回服務(wù)器，以達(dá)到實(shí)時(shí)更新農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)庫的目的?？傮w架構(gòu)圖如圖1所示。農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)庫與基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)庫，組成了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層支撐起了整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

圖1 總體設(shè)計(jì)

在農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上建立起農(nóng)用地信息服務(wù)與農(nóng)用地核查服務(wù)，通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)端的農(nóng)用地核查系統(tǒng)相連。前者為系統(tǒng)提供必要的農(nóng)用地信息，后者用以農(nóng)用地現(xiàn)場(chǎng)核查人員實(shí)時(shí)更新農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)庫，它們共同為系統(tǒng)的農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)與農(nóng)用地現(xiàn)場(chǎng)核查應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享與交換?；A(chǔ)地圖數(shù)據(jù)經(jīng)過加密、壓縮存儲(chǔ)等步驟，制作成自定義的離線柵格數(shù)據(jù)格式，直接存儲(chǔ)在移動(dòng)設(shè)備中，供農(nóng)用地現(xiàn)場(chǎng)核查應(yīng)用調(diào)用。

移動(dòng)端的農(nóng)用地線程核查應(yīng)用由農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)查看、搜索、現(xiàn)場(chǎng)核查記錄和記錄查看等功能模塊構(gòu)成。

1.2 離線數(shù)據(jù)

系統(tǒng)需要用的數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)和農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)采用柵格格式，數(shù)據(jù)量較大，因此需要制作成離線數(shù)據(jù)放在移動(dòng)端進(jìn)行加載。

移動(dòng)設(shè)備與一般的臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦等相比，具有屏幕尺寸較小、計(jì)算能力有限、觸摸交互、輸入源豐富（移動(dòng)終端具有GPS、陀螺儀、重力感應(yīng)、加速感應(yīng)等模塊）等特點(diǎn)，對(duì)移動(dòng)端離線數(shù)據(jù)的制作提出了不同的要求。為了在有限的窗口范圍內(nèi)清晰顯示地圖要素信息，系統(tǒng)采用的基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)采用了不同于網(wǎng)絡(luò)終端上地圖數(shù)據(jù)的層級(jí)與不同層級(jí)的顯示內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.1 離線數(shù)據(jù)安全。

在一些情況下，為了確保離線基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)的安全或其他一些原因，需要對(duì)離線地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理。首先對(duì)離線數(shù)據(jù)進(jìn)行水印加密轉(zhuǎn)換處理，在每張地圖圖片上增加隱性或顯性的水印信息，方便數(shù)據(jù)追蹤回溯。

在對(duì)離線數(shù)據(jù)加入數(shù)字水印后，對(duì)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行加密運(yùn)算，加密算法采用AES（Advanced encryption standard，高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)）。AES具有安全性高、性能優(yōu)越、加密解密的效率高、加密解密過程簡(jiǎn)單易懂、容易使用等優(yōu)點(diǎn)。與其他加密算法相比，AES無論在有反饋模式還是無反饋模式的計(jì)算環(huán)境下都具有非常高的性能。更難能可貴的是，AES對(duì)內(nèi)存等硬件需求十分低的同時(shí)，也可以抵御強(qiáng)大的攻擊。這些優(yōu)點(diǎn)都使AES成為移動(dòng)端離線數(shù)據(jù)加密的最合適算法[4]。

1.2.2 離線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

柵格地圖的數(shù)據(jù)量一般較大，而移動(dòng)設(shè)備硬件條件有限，所以應(yīng)盡量減少離線數(shù)據(jù)量。為此，筆者設(shè)計(jì)了一種緊湊型的離線切片數(shù)據(jù)格式，具有遷移方便、創(chuàng)建更快和減少存儲(chǔ)空間等優(yōu)點(diǎn)。

系統(tǒng)采用的緊湊型格式主要是將多個(gè)柵格圖片合并為1個(gè)文件，以大量減少文件數(shù)目的方式來達(dá)到減少數(shù)據(jù)占用空間的目的，筆者設(shè)計(jì)的緊湊型柵格數(shù)據(jù)格式，將4 096×4 096個(gè)像素的圖像合并為1個(gè)文件保存，同時(shí)生成1個(gè)索引文件，方便系統(tǒng)快速定位至所需圖片。文本用上海市基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)，將2.2 G大小的地圖數(shù)據(jù)制作成緊湊型后數(shù)據(jù)量為1.8 G，在基本不影響系統(tǒng)加載地圖數(shù)據(jù)效率的基礎(chǔ)上，一定程度上減少了離線數(shù)據(jù)量[5-6]。

1.3 功能設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)旨在幫助用戶進(jìn)行農(nóng)用地現(xiàn)場(chǎng)核查，根據(jù)核查結(jié)果對(duì)農(nóng)用地?cái)?shù)據(jù)庫進(jìn)行更新。核查人員可以快速查看對(duì)感興趣的農(nóng)用地信息，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核查，實(shí)時(shí)通過在線農(nóng)用地核查服務(wù)進(jìn)行農(nóng)用地?cái)?shù)據(jù)更新，并以多媒體信息的形式記錄下來，以供數(shù)據(jù)回溯、記錄查看和記錄修改等。

1.3.1 記錄核查。

核查人員對(duì)農(nóng)用地進(jìn)行核查的主要內(nèi)容有核查地塊編號(hào)和地理位置是否正確、田塊實(shí)地面積與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)是否一致、田塊的使用信息與實(shí)地使用是否吻合等。核查人員在系統(tǒng)中記錄核查日期、農(nóng)用地編號(hào)、核查人、核查情況以及必要的多媒體輔助信息。

1.3.2 記錄展示。

核查形成的核查記錄保存在移動(dòng)設(shè)備中，可以隨時(shí)在移動(dòng)設(shè)備上直接查看和修改，同時(shí)也可以通過在線實(shí)時(shí)上傳的方式，通過農(nóng)用地核查服務(wù)對(duì)農(nóng)用地信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相應(yīng)更新，從而提高基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，加快了核查員的核查效率。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

基于ArcGIS Runtime SDK for Android，數(shù)據(jù)庫采用移動(dòng)平臺(tái)上的開源輕量級(jí)數(shù)據(jù)庫SQLite，在Android移動(dòng)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了農(nóng)用地核查系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)已在上海浦東新區(qū)農(nóng)業(yè)委員會(huì)試用，獲得了良好的評(píng)價(jià)。

與目前其他的移動(dòng)操作系統(tǒng)相比，Android系統(tǒng)的一大優(yōu)勢(shì)在于其開放性和免費(fèi)的服務(wù)，Android是一個(gè)對(duì)第三方軟件完全開放的平臺(tái)，開發(fā)者在為其開發(fā)程序時(shí)擁有更大的自由度，與iOS系統(tǒng)的封閉性完全相反，所以Android系統(tǒng)獲得了更多產(chǎn)商的支持，同時(shí)Android也得到了大量開發(fā)者的支持，因此筆者選定在Android系統(tǒng)下進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)與試驗(yàn)。當(dāng)然，筆者提出的農(nóng)用地現(xiàn)場(chǎng)核查系統(tǒng)也完全適用于iOS等其他移動(dòng)操作系統(tǒng)。

2.1 農(nóng)用地信息展示與搜索

農(nóng)用地核查員用該系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行核查時(shí)，系統(tǒng)會(huì)加載影像地圖與農(nóng)用地?cái)?shù)據(jù)，在地圖上標(biāo)識(shí)出農(nóng)用地塊；提供農(nóng)用地的編號(hào)、土地性質(zhì)、種養(yǎng)戶、生產(chǎn)用途、種養(yǎng)類型、面積等屬性，為核查人員在現(xiàn)場(chǎng)核查提供必要的數(shù)據(jù)資料。系統(tǒng)提供道路交叉口搜索以及根據(jù)農(nóng)用地編號(hào)、農(nóng)用地位置、所在區(qū)鎮(zhèn)、種植戶名稱等的農(nóng)用地搜索，方便核查員進(jìn)行核查。

2.2 農(nóng)用地現(xiàn)場(chǎng)核查記錄

核查人員在農(nóng)用地塊上進(jìn)行核查，記錄農(nóng)用地塊編號(hào)、核查記錄文字描述、核查地實(shí)時(shí)輔助照片，如圖 2所示。其中，田塊編號(hào)為核查的農(nóng)用地編號(hào)，地圖上居中選擇并顯示其屬性信息；核查情況為核查情況的文字描述，

圖2 核查記錄

比如“邊界有誤”、“生成用途錯(cuò)誤”等；另外，還可以添加1張或多張現(xiàn)場(chǎng)照片，用以輔助說明現(xiàn)場(chǎng)情況。核查信息上傳至農(nóng)用地核查服務(wù)的同時(shí)，也被保存在移動(dòng)端中，方便隨時(shí)查看和修改核查記錄。

2.3 農(nóng)用地核查記錄查看

核查員需要查看核查記錄時(shí)，可以根據(jù)核查人與核查日期快速定位到感興趣的核查記錄項(xiàng)；查看詳細(xì)信息時(shí)，地圖快速定位至記錄的農(nóng)用地塊，并顯示包括文字、圖片在內(nèi)的多媒體等核查具體信息（圖3）。

圖3 記錄查看

3 小結(jié)

隨著“智慧城市”和“智慧農(nóng)業(yè)”等的建設(shè)，物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，數(shù)字化信息無處不在，也對(duì)農(nóng)業(yè)工作者提出了更高的要求，應(yīng)當(dāng)利用先進(jìn)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、GIS技術(shù)提高農(nóng)用地現(xiàn)場(chǎng)核查效率。筆者將移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與農(nóng)業(yè)結(jié)合，提出了一套移動(dòng)端農(nóng)用地現(xiàn)場(chǎng)核查系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)中的離線數(shù)據(jù)加密、壓縮、核查記錄采集和核查記錄展示等關(guān)鍵技術(shù)。最后，在Android平臺(tái)上進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，成功應(yīng)用于上海市浦東新區(qū)農(nóng)用地信息化管理系統(tǒng)中。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊艷梅，王澤根.移動(dòng)地圖理論基礎(chǔ)研究[J].四川測(cè)繪，2007，30（4）：159-163.

[2] 周侗，龍毅.我國(guó)近期移動(dòng)地圖與互聯(lián)網(wǎng)地圖發(fā)展綜述[J].地理與地理信息科學(xué)，2012，28（5）：1-5.

[3] 劉勝前，陳立定，任志剛.基于Android移動(dòng)平臺(tái)和GPS應(yīng)用服務(wù)研究[J].信息技術(shù)，2012（1）：82-85.

[4] 趙雪梅.AES加密算法的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用[J].常熟理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，24（2）：105-110.

[5] 辛靖，白麗娜，劉占敏.一種適用于移動(dòng)在線地圖數(shù)據(jù)的精簡(jiǎn)方法[J].軍事交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（2）：86-90.

[6] 劉愛龍.地圖數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)分發(fā)中數(shù)據(jù)壓縮與加密技術(shù)的研究[D].鄭州：解放軍信息工程大學(xué)，2005.