董 群，陳國(guó)良，胡云鋒，董 昱，戴昭鑫

(1. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，江蘇 徐州 221116； 2. 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100010)

便攜式土地信息協(xié)同采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

董 群1，陳國(guó)良1，胡云鋒2，董 昱2，戴昭鑫2

(1. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，江蘇 徐州 221116； 2. 中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100010)

在當(dāng)前智能終端、移動(dòng)通信和云計(jì)算迅猛發(fā)展的背景下，數(shù)字化、自動(dòng)化已成為土地調(diào)查發(fā)展的必然趨勢(shì)。為彌補(bǔ)傳統(tǒng)的土地資源調(diào)查方法流程繁瑣、內(nèi)外業(yè)分離、協(xié)同采集能力較差等缺點(diǎn)，本文提出了基于安卓智能終端的便攜式土地資源協(xié)同采集系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了位置獲取、地圖顯示、采樣規(guī)劃、信息采集、數(shù)據(jù)展示、報(bào)表生成、數(shù)據(jù)同步等系統(tǒng)核心功能模塊。結(jié)合在內(nèi)蒙古自治區(qū)及河北省的野外考察，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性與正確性。與其他領(lǐng)域類似應(yīng)用系統(tǒng)相比，該終端系統(tǒng)在采樣規(guī)劃設(shè)計(jì)、多源信息自動(dòng)獲取、規(guī)范化報(bào)表生成、多人及多終端同步共享等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

土地資源調(diào)查；移動(dòng)智能終端；協(xié)同采集；數(shù)據(jù)同步；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

土地是人類賴以生存和發(fā)展的最基本的自然資源,是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。我國(guó)土地遼闊，土地類型多樣，陸地總面積約占全世界陸地面積的1/15，位居世界第3位，但人均占有土地面積只有0.8 hm2，相當(dāng)于世界平均水平的1/3[2]。土地所處的區(qū)位、地質(zhì)、地形、氣候、土壤、生物等因素的不同組合，使我國(guó)土地的區(qū)域差異性較大，類型較多。查清土地資源的數(shù)量、質(zhì)量和分布規(guī)律，對(duì)開(kāi)展土地資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，合理地利用、開(kāi)發(fā)土地資源，科學(xué)地管理與規(guī)劃土地用地，具有重要的意義和價(jià)值[3]。

國(guó)土資源部發(fā)布的《土地調(diào)查條例實(shí)施辦法》是開(kāi)展國(guó)土資源調(diào)查的基礎(chǔ)性技術(shù)規(guī)范[4]。傳統(tǒng)的土地資源調(diào)查方法通常是首先利用紙質(zhì)地圖或航片，手持GPS、數(shù)碼相機(jī)及紙質(zhì)筆記本等工具，現(xiàn)場(chǎng)記錄野外作業(yè)內(nèi)容；然后將野外記錄數(shù)據(jù)交由內(nèi)業(yè)人員進(jìn)行上圖、統(tǒng)計(jì)和匯總；最后再分析和評(píng)價(jià)區(qū)域土地資源的空間格局和時(shí)間動(dòng)態(tài)[5]。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著土地資源調(diào)查工作逐步走向信息化、專業(yè)化，傳統(tǒng)的土地資源調(diào)查方法已不能滿足實(shí)際工作的需要，突出表現(xiàn)在調(diào)查方法流程煩瑣、工作效率較低、多人協(xié)同能力較差、內(nèi)外業(yè)分離等特點(diǎn)上。土地資源調(diào)查迫切需要手段和方法上的更新。

安卓手機(jī)以其體積小巧、攜帶方便、操作靈活等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于通信、社交、娛樂(lè)、電子商務(wù)等大眾應(yīng)用場(chǎng)景；同時(shí)，也有相當(dāng)數(shù)量的應(yīng)用系統(tǒng)被開(kāi)發(fā)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育、智慧旅游、智能監(jiān)控等專業(yè)場(chǎng)景。但是，將手機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用于科研活動(dòng)中的實(shí)踐還比較少。在林業(yè)資源調(diào)查方面，張雪芹等研發(fā)的林業(yè)專題調(diào)查系統(tǒng)[6]實(shí)現(xiàn)了樹(shù)木資源信息的無(wú)紙化采集，但該系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)還需要內(nèi)業(yè)手工處理，自動(dòng)化程度不高；白立舜等提出的便攜式野外聲控記錄技術(shù)[7]有效地集成了GPS、藍(lán)牙、聲控等技術(shù)，顯示將野外調(diào)繪和數(shù)據(jù)采集融為一體，有效地提高了內(nèi)外業(yè)的工作效率。在災(zāi)情調(diào)查領(lǐng)域，馬磊華等的災(zāi)情速報(bào)系統(tǒng)[8]實(shí)現(xiàn)了將專業(yè)人員與公眾采集數(shù)據(jù)的融合，提高了地質(zhì)災(zāi)害信息采集、管理的效率，但系統(tǒng)數(shù)據(jù)也需要經(jīng)過(guò)人工匯總，不具備多人多組協(xié)同工作能力。在草地資源調(diào)查方面，胡云鋒等利用安卓終端集成的數(shù)碼相機(jī)實(shí)現(xiàn)了野外草地覆蓋度的自動(dòng)測(cè)量，有效提高了草地野外調(diào)查的自動(dòng)化程度。在國(guó)土調(diào)查方面，郭亮等開(kāi)發(fā)了土地利用調(diào)查系統(tǒng)[10]，實(shí)現(xiàn)了局部地區(qū)土地利用現(xiàn)狀信息的野外采集；肖國(guó)磊等開(kāi)發(fā)了土地期權(quán)變更調(diào)查系統(tǒng)[11]，解決了農(nóng)村集體土地權(quán)屬調(diào)查界址點(diǎn)檢查復(fù)測(cè)過(guò)程中遇到的內(nèi)外業(yè)協(xié)作程度低、資料攜帶難、測(cè)量線路規(guī)劃難等問(wèn)題。但是，國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)到支持土地資源調(diào)查完整流程的信息采集應(yīng)用系統(tǒng)，更談不上實(shí)踐工作迫切需要的、具備時(shí)空協(xié)作能力和內(nèi)外業(yè)聯(lián)動(dòng)的土地信息協(xié)同采集系統(tǒng)。

針對(duì)上述情況，筆者以安卓手機(jī)作為移動(dòng)調(diào)查終端，應(yīng)用移動(dòng)GIS、數(shù)據(jù)庫(kù)及移動(dòng)通信等技術(shù)，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了一套土地信息協(xié)同采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有位置獲取、地圖顯示、采樣規(guī)劃、信息采集、數(shù)據(jù)展示、報(bào)表生成、數(shù)據(jù)同步等核心功能；并將該手機(jī)系統(tǒng)于內(nèi)蒙古、河北省進(jìn)行了示范應(yīng)用，取得了很好的應(yīng)用效果。

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1. 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

從業(yè)務(wù)流程上分析，土地資源調(diào)查中各節(jié)點(diǎn)核心任務(wù)如下：到達(dá)采樣地點(diǎn)，根據(jù)土地空間變異特性及衛(wèi)星遙感調(diào)查需求確定樣點(diǎn)布設(shè)方案；在各個(gè)樣點(diǎn)采集和記錄樣地基本特征信息、土地利用狀況及變化、土地覆被等；實(shí)際考察中記錄采集人員信息、氣象信息、地理位置信息，或開(kāi)展拍照、錄像，甚至錄音，由此形成與采樣點(diǎn)關(guān)聯(lián)的多媒體信息；而后將上述現(xiàn)場(chǎng)采集信息輸出為規(guī)范化的圖文報(bào)表，并據(jù)此開(kāi)展衛(wèi)星遙感制圖和深入分析評(píng)估工作。在系統(tǒng)組織、多單位參與、多人員實(shí)施土地資源考察的情況下，輸出圖文報(bào)表之后還需要對(duì)上述信息進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、圖幅匯交等工作。

土地資源考察業(yè)務(wù)流程如圖1所示。

從信息系統(tǒng)構(gòu)成上分析，基于安卓手機(jī)的土地信息協(xié)同采集系統(tǒng)的基本框架設(shè)計(jì)如下：系統(tǒng)采用C/S開(kāi)發(fā)模式，以安卓手機(jī)作為客戶端，應(yīng)用百度定位SDK，實(shí)現(xiàn)經(jīng)緯度位置信息的地址解析；應(yīng)用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)手機(jī)端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；基于XML文件解析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)生成報(bào)表；集成ArcGIS組件，實(shí)現(xiàn)矢量柵格數(shù)據(jù)的組織和管理。服務(wù)端部署在阿里云服務(wù)器上，并集成了ArcServer組件，實(shí)現(xiàn)地理空間服務(wù)的調(diào)用。基于SSH(Spring3、Struct2、Hibernate)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了云端的請(qǐng)求及相應(yīng)。系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖1 土地資源調(diào)查流程

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)

2. 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體由數(shù)據(jù)采集、信息展示、數(shù)據(jù)共享、功能支撐4大模塊構(gòu)成。4大模塊之下又包括了采樣規(guī)劃、多源信息獲取、自動(dòng)報(bào)表、地圖顯示、用戶信息管理等12個(gè)具體功能，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能框架

在上述4大模塊、12個(gè)具體功能模塊中，以下5個(gè)功能是系統(tǒng)的核心功能模塊：

1) 地理定位：包括地理定位和地址定位兩方面內(nèi)容。地理定位是指獲得采樣點(diǎn)的經(jīng)度、緯度、海拔等絕對(duì)空間位置信息；地址定位是指利用前述絕對(duì)的空間位置信息進(jìn)行地址反向解析，獲取中文地址名稱和地址編碼，并顯示到相應(yīng)的地圖中，或進(jìn)一步為獲取其他基于LBS(location based service)的服務(wù)提供地址信息。

2) 樣點(diǎn)規(guī)劃：在采樣區(qū)域，根據(jù)研究目的、區(qū)域空間變異特點(diǎn)及考察習(xí)慣，設(shè)計(jì)區(qū)域觀測(cè)采樣方案，如系統(tǒng)采樣(均勻采樣)、隨機(jī)采樣、大樣地循環(huán)采樣等。根據(jù)前述采樣方法，并設(shè)置一定的參數(shù)，確定樣點(diǎn)數(shù)量及其位置；而后根據(jù)規(guī)劃確定樣點(diǎn)位置，系統(tǒng)引導(dǎo)調(diào)查人員前往指定位置進(jìn)行采樣。

3) 多源信息獲?。涸跇狱c(diǎn)規(guī)劃完成后，依據(jù)《土地調(diào)查條例實(shí)施辦法》(以下簡(jiǎn)稱《實(shí)施辦法》)規(guī)定的觀測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行信息采集和數(shù)據(jù)錄入。土地調(diào)查最核心的是LUCC調(diào)查，即土地利用[12]和土地覆蓋變化[13-14]調(diào)查。除此之外，還包括記錄采集人員信息、地理位置信息、樣點(diǎn)氣象信息，以及遙感影像截圖、現(xiàn)場(chǎng)相片、現(xiàn)場(chǎng)錄像、現(xiàn)場(chǎng)錄音等多媒體信息。

4) 信息展示和報(bào)表生成：將野外采集、記錄的各項(xiàng)信息，按照《實(shí)施辦法》規(guī)定的圖文樣式自動(dòng)形成規(guī)范的Word文檔或Excel文檔；在后續(xù)過(guò)程中進(jìn)一步輸出到臺(tái)式計(jì)算機(jī)或其他用戶終端，并打印、簽字、提交和存檔。

5) 數(shù)據(jù)同步和共享：包括兩個(gè)層面的功能，即多用戶之間的信息同步及單用戶、多設(shè)備間的信息同步。所謂多用戶之間的信息同步，是指當(dāng)區(qū)域較大、任務(wù)較多時(shí)，需要多人協(xié)同作業(yè)，此時(shí)需要將同一項(xiàng)目組內(nèi)全部成員所采集的數(shù)據(jù)都能彼此共享，了解各自工作區(qū)域，并最終集成為一套數(shù)據(jù)；所謂單用戶、多設(shè)備間的信息同步，是指某一調(diào)查人員先后使用多臺(tái)設(shè)備采集數(shù)據(jù)，則任意一臺(tái)設(shè)備所采集的數(shù)據(jù)可以同步到其他設(shè)備上。

3. 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是在某一具體數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)上開(kāi)展數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)、字段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程[15]。在該系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)模塊據(jù)庫(kù)模塊主要用于存放聯(lián)系人的資料，以及完成對(duì)聯(lián)系人的增、刪、改、查工作。本次設(shè)計(jì)通過(guò)編寫(xiě)SQLiteOpenHelper的子類建立了一個(gè)名為“contact_db”的數(shù)據(jù)庫(kù)，在該數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建一個(gè)名為“contacts”的表，需要存儲(chǔ)的聯(lián)系人信息共有14項(xiàng)：聯(lián)系的ID、姓名、手機(jī)號(hào)碼、家庭電話、工作電話等。

根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯設(shè)計(jì)了4個(gè)數(shù)據(jù)表，即樣地基本特征表、土地利用變化調(diào)查表、土地覆被信息表、用戶信息表。4個(gè)數(shù)據(jù)表中相應(yīng)的字段設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1中，前3項(xiàng)(樣方表、土地利用表、覆被表)是調(diào)查的關(guān)鍵項(xiàng)目。通過(guò)樣地號(hào)(sample_id)字段可以將樣方表和土地利用覆被表關(guān)聯(lián)起來(lái)。樣地基本特征調(diào)查表聚焦于樣地整體自然地理和生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)，土地利用覆被表則聚焦于樣方內(nèi)的土地利用及覆蓋變化信息。另外，還設(shè)計(jì)了用戶信息表用來(lái)存儲(chǔ)采樣人員信息，并為多用戶數(shù)據(jù)共享提供了用戶標(biāo)識(shí)。

4. UI界面設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)主要通過(guò)Activity組件和XML文件配合生成UI界面，Activity類中將所有的可視控件聲明為成員變量，在XML文件中對(duì)控件進(jìn)行布局，布局方案為L(zhǎng)inearLayout和RelativeLayout的結(jié)合，既減輕了代碼編寫(xiě)量，也能編寫(xiě)出較復(fù)雜的UI用戶界面；然后通過(guò)View類findViewById()方法對(duì)成員變量進(jìn)行實(shí)例化。

基于上述針對(duì)系統(tǒng)功能的分析，系統(tǒng)可劃分為4個(gè)模塊，每個(gè)模塊中又包含若干個(gè)并行的子模塊。根據(jù)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中“高內(nèi)聚，低耦合”的設(shè)計(jì)思想，結(jié)合FrameLayout布局和RadioGroup控件，將系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)為4個(gè)版塊，根據(jù)不同的功能模塊顯示不同的內(nèi)容。如地圖模塊能夠完成基本的基于地圖的操作，如放大、縮小、定位等，同時(shí)還能夠進(jìn)行矢量地圖和衛(wèi)星影像的切換顯示。

表1 土地資源數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了保證顯示的有效性，充分利用界面空間，功能信息面板使用TabHost控件進(jìn)行管理，用于切換同功能模塊下不同具體功能項(xiàng)的管理。界面設(shè)計(jì)效果如圖4所示。

二、關(guān)鍵技術(shù)

1. 地理定位

首先是獲取絕對(duì)地理空間定位信息。具體做法是：首先獲取位置管理者，即LocationManager對(duì)象；然后生成位置監(jiān)聽(tīng)類LocationListener，使用函數(shù)LocationManager.requestLocationUpdates(String provider, long minTime, float minDistance,LocationListener listener)請(qǐng)求位置信息，其中參數(shù)provider用來(lái)設(shè)置定位的方式，常用的有"gps"和"network"兩種；最后通過(guò)LocationListener類的onLocationChanged()函數(shù)返回Location位置對(duì)象，由此獲得經(jīng)度、緯度、高程等信息。通過(guò)該類updateGpsStatus()函數(shù)，還可以得到捕獲衛(wèi)星狀態(tài)信息，包括衛(wèi)星所在的方位角、高度角、信噪比等。由此，可以進(jìn)一步在天球中標(biāo)識(shí)相應(yīng)衛(wèi)星位置及其連接狀況。

圖4 系統(tǒng)UI界面設(shè)計(jì)

在前述絕對(duì)地理空間定位的基礎(chǔ)上，還需要進(jìn)一步獲得中文地址信息，并在地圖窗口中標(biāo)志相應(yīng)的點(diǎn)的位置。具體做法是：引入百度baidumapapi和locSDK開(kāi)發(fā)包，并在應(yīng)用的AndroidManifest.xml文件中添加相應(yīng)標(biāo)貼，在XML文件中添加地圖布局，在應(yīng)用程序中使用SDKInitializer.initialize()接口初始化地圖服務(wù)；初始化LocationClient類，繼承BDLocationListener位置監(jiān)聽(tīng)類，再使用LocationClient.requestLocation()請(qǐng)求位置；通過(guò)BDLocationListener中的onReceiveLocation()函數(shù)獲得位置對(duì)象BDLocation，從BDLocation對(duì)象可獲取地址、地理編碼等相關(guān)信息；利用百度地圖的開(kāi)放接口，將獲得的位置信息添加到百度地圖定位圖層上，從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)前點(diǎn)在地圖上的標(biāo)識(shí)。

2. 樣點(diǎn)規(guī)劃

系統(tǒng)均勻采樣、簡(jiǎn)單隨機(jī)采樣、大樣地循環(huán)采樣是地學(xué)野外考察中常用的3種樣點(diǎn)布設(shè)方法。

均勻采樣適用于樣地空間變異較小的情形。樣點(diǎn)規(guī)劃時(shí)，根據(jù)用戶輸入樣地范圍、采樣數(shù)量?jī)身?xiàng)參數(shù)，判斷行列數(shù)目以及行列之間的距離，然后使用循環(huán)方式依次生成樣點(diǎn)，并將各點(diǎn)的屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地圖坐標(biāo)保存至數(shù)據(jù)庫(kù)中。

隨機(jī)采樣適用于樣地空間變異特征未知的情形。樣點(diǎn)規(guī)劃時(shí)，根據(jù)用戶輸入樣地范圍、采樣數(shù)量?jī)身?xiàng)參數(shù)，利用隨機(jī)數(shù)生成函數(shù)確定樣點(diǎn)的位置(橫軸坐標(biāo)和縱軸坐標(biāo))，并進(jìn)一步將各點(diǎn)屏幕坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地圖坐標(biāo)保存至數(shù)據(jù)庫(kù)中。隨機(jī)采樣可以使得樣地內(nèi)每個(gè)位置都能平等地被抽取。

大樣地循環(huán)采樣是一種能夠在較低采樣頻率情況下依然可以在不同的步長(zhǎng)(距離)上保持采樣密度的方法[16]。大樣地循環(huán)采樣方法最早是用于一維時(shí)間序列上的數(shù)據(jù)變異特征研究[17]，后來(lái)擴(kuò)展到了二維空間平面上[18]，并廣泛被生態(tài)學(xué)家所運(yùn)用。大樣地循環(huán)采樣常使用3/7、4/13、5/21、6/31、7/37等5種采樣模式。以5/21模式為例，該樣點(diǎn)布設(shè)方案以21個(gè)基本步長(zhǎng)為一個(gè)循環(huán)單元，一般應(yīng)循環(huán)2次以上；分別在0、1、4、14、16個(gè)基本步長(zhǎng)處設(shè)置采樣點(diǎn)。樣點(diǎn)(x，y)坐標(biāo)的推算如下

(x0+sn+21sj,y0-sm-21si)

(1)

式中，s為基本步長(zhǎng)(可以為標(biāo)準(zhǔn)單位，如m；也可以為復(fù)合單位，如TM衛(wèi)星影像大小30 m)；(x0,y0)為起始坐標(biāo)；m、n的取值為[0,1,4,14,16]；i=0,1,…，t-1,j=0,1,…,t-1，t為循環(huán)次數(shù)。

3. 多源信息獲取

草地資源調(diào)查中最核心的信息是土地利用/覆蓋變化(LUCC)信息。此外，還有采集人員信息、地理位置信息、樣點(diǎn)氣象信息，以及相片、錄像、錄音等多媒體信息。

采集人員信息通過(guò)讀取用戶信息表自動(dòng)填充?？臻g位置信息首先由安卓?jī)?nèi)置的位置管理者對(duì)象(LocationManager)的requestLocationUpdates()函數(shù)提供樣點(diǎn)經(jīng)緯度、海拔、精度，由百度SDK中的BDLocation對(duì)象中的getAddrStr()函數(shù)提供地址信息，由getCityCode()函數(shù)獲得城市地理編碼信息。依據(jù)城市地理編碼鏈接到中國(guó)天氣網(wǎng)，利用HttpClient對(duì)象，以get方式抓取包含天氣信息的JSON對(duì)象，然后解析JSON對(duì)象即可獲取當(dāng)前點(diǎn)的天氣信息。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)照相、錄像和錄音等多媒體信息，使用Android內(nèi)置Camera對(duì)象的takePicture()獲取照相信息；使用MediaRecorder對(duì)象管理對(duì)象錄制，調(diào)用setVideoSource()函數(shù)設(shè)置錄像方式，調(diào)用start()函數(shù)獲取錄像信息；使用setAudioSource函數(shù)設(shè)置聲音來(lái)源，調(diào)用start()函數(shù)記錄調(diào)查過(guò)程中的語(yǔ)音信息。此外，還可以通過(guò)調(diào)用ArcGIS的中文地圖服務(wù)，獲取地理底圖并將其做成地圖瓦片；然后根據(jù)由客戶端請(qǐng)求信息中包含的位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成的像素點(diǎn)及地圖比例尺，從瓦片地圖中獲取當(dāng)前點(diǎn)的衛(wèi)星影像截圖。以上信息獲取均有系統(tǒng)在后臺(tái)自動(dòng)執(zhí)行，無(wú)需人機(jī)交互。

LUCC信息是土地資源調(diào)查的核心信息，人機(jī)交互程度最高。在此過(guò)程中，考慮到野外工作要求操作簡(jiǎn)單、響應(yīng)快速的實(shí)際需求，應(yīng)盡量減少?gòu)?fù)雜的人機(jī)交互操作，最典型復(fù)雜的操作就是要求用戶鍵入大段的文字。因此，系統(tǒng)研發(fā)中應(yīng)盡量使用選擇、移動(dòng)滑塊的方式獲取文本、數(shù)值信息。對(duì)于提供的選擇項(xiàng)，應(yīng)使用智能推測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整技術(shù)，將最可能的選項(xiàng)放置在最優(yōu)先、最醒目的位置；對(duì)于一些數(shù)值信息(如植被蓋度)，也要通過(guò)數(shù)碼相片自動(dòng)計(jì)算方法，為沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的用戶提供參考值。

4. 自動(dòng)報(bào)表

出于國(guó)家空間信息安全方面的考慮，我國(guó)公開(kāi)發(fā)行的地圖類產(chǎn)品都要對(duì)地圖坐標(biāo)進(jìn)行加偏處理。因此，當(dāng)將具有真實(shí)經(jīng)緯度坐標(biāo)的樣點(diǎn)標(biāo)識(shí)到地圖上時(shí)，通常需要對(duì)坐標(biāo)進(jìn)行加密、加偏。通過(guò)GPS開(kāi)發(fā)商ZDOZ的位置轉(zhuǎn)換接口，可以將GPS經(jīng)緯度換算為偏移坐標(biāo)；然后利用百度地圖的開(kāi)放接口新建一個(gè)標(biāo)注圖層，添加到百度地圖上。

除了將樣點(diǎn)標(biāo)識(shí)在地圖上以顯示其空間位置之外，還可以將采集并保存在本地SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息展示到手機(jī)上。具體做法是：在手機(jī)端的layout_exhibition_personal_data_view.xml文件中，通過(guò)布設(shè)一系列ListView、Spinner等控件，并通過(guò)ArrayList調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)樣點(diǎn)的字段信息展示到手機(jī)前端，供用戶即時(shí)瀏覽、檢查。

除了前述手機(jī)即時(shí)展示形式外，系統(tǒng)還需要根據(jù)國(guó)土資源部發(fā)布的《土地調(diào)查條例實(shí)施辦法》提供的標(biāo)準(zhǔn)樣式，將上述以計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)形式保存的表格信息導(dǎo)出為圖文混排的報(bào)告文檔。具體做法是：首先在PC端制作成一個(gè)包含字段名稱、但具體內(nèi)容待填充的Microsoft Word模板文件(*.docx格式)，該文件實(shí)質(zhì)上為一個(gè)ZIP壓縮文件；解壓縮后對(duì)Word目錄下的document.xml文件進(jìn)行操作，即查找該XML文件中標(biāo)識(shí)有字段名稱的字符串，用對(duì)應(yīng)的調(diào)查數(shù)據(jù)字段替換；全部替換完成后，重新壓縮全部文件夾，并將ZIP文件后綴改名為DOCX，即實(shí)現(xiàn)了規(guī)范化的圖文報(bào)表輸出。

5. 數(shù)據(jù)同步

如上文所述，數(shù)據(jù)同步和共享具體可分成多用戶之間的信息同步、共享及單用戶、多設(shè)備間的信息同步共享。兩者實(shí)現(xiàn)的區(qū)別在于請(qǐng)求服務(wù)端響應(yīng)的URL對(duì)象的參數(shù)不同，服務(wù)端根據(jù)上傳的參數(shù)不同，通過(guò)查找云端數(shù)據(jù)庫(kù)，分別將包含整個(gè)團(tuán)隊(duì)其他人或特定用戶其他設(shè)備上的歷史數(shù)據(jù)的Json對(duì)象作為響應(yīng)結(jié)果返回給客戶端，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步和共享。

為節(jié)約流量，系統(tǒng)默認(rèn)在WiFi環(huán)境下數(shù)據(jù)同步，用戶也可自主選擇是否只在WiFi下同步。當(dāng)用戶需要在同一賬號(hào)下同步其他設(shè)備的數(shù)據(jù)時(shí)，在服務(wù)的請(qǐng)求中發(fā)送用戶標(biāo)識(shí)(user_id)及設(shè)備標(biāo)識(shí)(device_id)；在云端數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢?cè)撡~號(hào)下除此設(shè)備標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)項(xiàng)，查找成功則返回Json格式的數(shù)據(jù)，若無(wú)其他設(shè)備數(shù)據(jù)或查找失敗則返回標(biāo)識(shí)碼EEEOR。如果需要同步其他用戶的數(shù)據(jù)，則在服務(wù)的請(qǐng)求中發(fā)送用戶標(biāo)識(shí)(user_id)及團(tuán)隊(duì)標(biāo)識(shí)(group_id)；在云端數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢團(tuán)隊(duì)標(biāo)識(shí)下除此本用戶之外的數(shù)據(jù)項(xiàng)，查找成功則返回Json格式的數(shù)據(jù)，若無(wú)其他成員或查找失敗則返回標(biāo)識(shí)碼EEEOR。

三、運(yùn)行環(huán)境及實(shí)現(xiàn)

1. 開(kāi)發(fā)及運(yùn)行環(huán)境

客戶端以MyEclipse10為開(kāi)發(fā)集成環(huán)境，使用Java編程語(yǔ)言，基于安卓3.1SDK開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)最終運(yùn)行在安卓3.1以上版本的手機(jī)終端，手機(jī)要求支持2G網(wǎng)絡(luò)(最好為3G或4G網(wǎng)絡(luò))，內(nèi)置GPS或BDS、GLONASS等任一定位芯片，同時(shí)還具有重力加速計(jì)、磁感應(yīng)器等方向、方位感應(yīng)芯片。

Web端開(kāi)發(fā)環(huán)境為MyEclipse10，使用Tomcat7作網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，服務(wù)端數(shù)據(jù)庫(kù)為MySQL，并使用ArcGIS Server提供地理空間信息服務(wù)。服務(wù)端部署到阿里云服務(wù)器上。

2. 野外驗(yàn)證

基于上述系統(tǒng)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵問(wèn)題的研究，筆者完成了系統(tǒng)的研發(fā)，并于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟東烏旗及河北張家口崇禮縣進(jìn)行了多次野外試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了從外業(yè)布點(diǎn)(如圖5所示)、數(shù)據(jù)采集(如圖6所示)、自動(dòng)報(bào)表、數(shù)據(jù)同步共享(如圖7所示)及軌跡生成等一系列野外調(diào)查作業(yè)流程。野外測(cè)試表明，系統(tǒng)完全滿足國(guó)土監(jiān)察和科研部門對(duì)于土地資源調(diào)查的需求，是土地資源調(diào)查信息化、智能化的新突破，具有很好的推廣示范價(jià)值。

四、結(jié)論與討論

本文以安卓手機(jī)作為移動(dòng)調(diào)查終端，應(yīng)用移動(dòng)GIS、數(shù)據(jù)庫(kù)及移動(dòng)通信等技術(shù)，設(shè)計(jì)了土地資源協(xié)同調(diào)查系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了樣點(diǎn)布設(shè)、信息采集、自動(dòng)報(bào)表、數(shù)據(jù)同步等功能，提高了野內(nèi)外業(yè)工作效率。但需要指出的是，土地資源調(diào)查是一項(xiàng)高度專業(yè)化、移動(dòng)化、定期舉行的工作，雖然由筆者開(kāi)發(fā)的土地資源調(diào)查系統(tǒng)經(jīng)過(guò)在內(nèi)蒙古與河北等地的野外考察測(cè)試已經(jīng)證明了其可用性、便利性，但是該系統(tǒng)在規(guī)模化、業(yè)務(wù)化的實(shí)踐應(yīng)用中，其專業(yè)性、可靠性仍有待進(jìn)一步考察。

圖5 采樣規(guī)劃

圖6 圖片數(shù)據(jù)采集

圖7 數(shù)據(jù)同步與共享

此外，在當(dāng)前的系統(tǒng)中，雖然實(shí)現(xiàn)了多源信息的匯集(如地理位置、氣象信息與遙感影像等)及部分信息的自動(dòng)化獲取，但與土地資源相關(guān)的許多信息仍然需要專業(yè)人員的辨識(shí)、解讀(如土壤覆蓋、土地利用變化)。如何結(jié)合既有數(shù)據(jù)庫(kù)、專家知識(shí)庫(kù)及圖像識(shí)別技術(shù)，形成更加智能的土地資源信息辨識(shí)信息(如區(qū)域土地類型、土壤水分)和智能推薦系統(tǒng)(樣方生物量可能變化范圍、區(qū)域優(yōu)勢(shì)物種順序推薦)，這是未來(lái)工作的重要方向。

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董 群(1988—)，男，碩士，主要從事測(cè)繪地理信息技術(shù)方面的工作。E-mail: dong0070916@126.com

陳國(guó)良。E-mail: chglcumt@163.com