夏興生，李忠義，朱秀芳*，潘耀忠，趙希振，周巍,

（1. 北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部地表過(guò)程與資源生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100875；2. 北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部遙感科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100875；3. 北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部遙感科學(xué)與工程研究院，北京 100875；4. 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查司，北京 100826）

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，主要農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、消費(fèi)以及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)形勢(shì)的日益復(fù)雜，黨和政府對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)愈發(fā)重視。如國(guó)辦發(fā)〔2011〕13號(hào)文件中明確要求“統(tǒng)計(jì)部門(mén)要建立省以下糧食生產(chǎn)監(jiān)測(cè)調(diào)查制度，嚴(yán)格核實(shí)產(chǎn)糧大市、產(chǎn)糧大縣及糧食高產(chǎn)創(chuàng)建區(qū)糧食生產(chǎn)數(shù)據(jù)”；中發(fā)〔2012〕1號(hào)文件中明確提出“加強(qiáng)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)調(diào)查和預(yù)測(cè)分析，提高對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大縣的統(tǒng)計(jì)調(diào)查能力”；中發(fā)〔2016〕1號(hào)文件又從現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)、農(nóng)業(yè)資源保護(hù)和生態(tài)修復(fù)等方面對(duì)推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展提出了新的要求，并明確指出要“大力發(fā)展農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)”；2016年3月發(fā)布的“十三五”規(guī)劃綱要中再次明確指出要推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，“建立糧食生產(chǎn)功能區(qū)和重要農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)保護(hù)區(qū)，確保稻谷、小麥等口糧種植面積基本穩(wěn)定”并要求 “推進(jìn)農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)水平”。由此可見(jiàn)，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展促使我國(guó)政府對(duì)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)工作提出了更高的要求：統(tǒng)計(jì)部門(mén)必須能夠及時(shí)精準(zhǔn)地提供涉及農(nóng)業(yè)發(fā)展的各類(lèi)統(tǒng)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)，為國(guó)家制定農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和政策提供良好的數(shù)據(jù)支撐和參考。但本世紀(jì)初，國(guó)家統(tǒng)計(jì)調(diào)查體系，尤其是農(nóng)業(yè)等資源型調(diào)查體系方面，仍然沿用上世紀(jì)80年代的目錄抽樣主觀調(diào)查技術(shù)，野外調(diào)查仍然是人工走點(diǎn)的方式，即到達(dá)任務(wù)區(qū)后在紙上記錄調(diào)查區(qū)的情況，完成調(diào)查后將數(shù)據(jù)存放于資料柜中，數(shù)據(jù)使用效率低、共享與管理方式落后。因此，變革現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)調(diào)查方式，提高農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)調(diào)查的數(shù)據(jù)質(zhì)量，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)工作適應(yīng)新的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展重大需求具有重要的意義。

在農(nóng)作物種植面積測(cè)量方面，2003年以來(lái)由國(guó)家863科技計(jì)劃、國(guó)家高分辨對(duì)地重大專(zhuān)項(xiàng)、發(fā)改委衛(wèi)星及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等支撐的“國(guó)家糧食主產(chǎn)區(qū)糧食作物種植面積遙感測(cè)量與估產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)、基于高分?jǐn)?shù)據(jù)的主要糧食作物空間統(tǒng)計(jì)調(diào)查技術(shù)、基于自主衛(wèi)星的農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)快速調(diào)查綜合服務(wù)平臺(tái)、對(duì)地抽樣總量控制下的多源遙感玉米種植面積測(cè)量方法研究”等一系列科研項(xiàng)目/課題的研究應(yīng)用成果中，Pan等[1-2]、何浩等[3]、Zhang等[4]、張錦水等[5]、譚建光等[6]、顧曉鶴等[7]、劉國(guó)棟等[8]、鄔明權(quán)等[9]、李宜展等[10]、周巍等[11]和Zhou等[12]從統(tǒng)計(jì)遙感的理論、方法、基礎(chǔ)框架的構(gòu)建及實(shí)驗(yàn)應(yīng)用方面闡明了基于遙感抽樣的農(nóng)作物種植面積統(tǒng)計(jì)調(diào)查技術(shù)是利用空間信息技術(shù)提高農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)量最有效且最可行的技術(shù)，而糧食作物種植面積遙感測(cè)量運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[13]也說(shuō)明了該技術(shù)能夠開(kāi)展業(yè)務(wù)化應(yīng)用。但是，野外調(diào)查仍然作為遙感抽樣獲取地面作物信息真值的唯一途徑，其人工走點(diǎn)調(diào)查后錄入業(yè)務(wù)系統(tǒng)的方式還有待改進(jìn)。

近年來(lái)，隨著地理信息系統(tǒng)的發(fā)展及以互聯(lián)網(wǎng)科技為核心的計(jì)算機(jī)和智能便攜設(shè)備（如pad、智能手機(jī)）軟硬件技術(shù)的不斷優(yōu)化升級(jí)，基于空間信息的移動(dòng)GIS得到了發(fā)展和應(yīng)用，如石油石化行業(yè)對(duì)石油/天然氣管道的分布勘測(cè)、維修與日常調(diào)度巡檢[14-16]；電力搶險(xiǎn)搶修中用移動(dòng)設(shè)備將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)第一時(shí)間傳輸至電力監(jiān)管平臺(tái)，大幅度縮短事故發(fā)生后的響應(yīng)時(shí)間，合理調(diào)配有效資源進(jìn)行設(shè)備搶修，迅速完成搶修工作[17-18]；國(guó)土部門(mén)對(duì)國(guó)土資源調(diào)查和土地執(zhí)法監(jiān)察[19-20]；水利部門(mén)的供水管網(wǎng)巡線(xiàn)、水利信息的移動(dòng)采集平臺(tái)等[21-22]；林業(yè)巡查中可加載林業(yè)屬性數(shù)據(jù)、森林火災(zāi)預(yù)警等[23-25]。這些應(yīng)用為在統(tǒng)計(jì)行業(yè)中應(yīng)用移動(dòng)GIS完成基于遙感抽樣的農(nóng)作物種植面積統(tǒng)計(jì)測(cè)量野外調(diào)查提供了良好的思路和行業(yè)應(yīng)用案例。

本文以農(nóng)作物種植面積野外統(tǒng)計(jì)調(diào)查為目標(biāo)，以基于遙感抽樣的農(nóng)作物種植面積統(tǒng)計(jì)測(cè)量為技術(shù)支撐，以地質(zhì)（災(zāi)害）[26-28]、資源[29-30]、林業(yè)[31]等行業(yè)的野外調(diào)查系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)為參考，從農(nóng)作物面積遙感抽樣野外調(diào)查自身的業(yè)務(wù)需求出發(fā)，在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟硬件和智能便攜設(shè)備及3S等空間技術(shù)的支持下，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)包含野外任務(wù)進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)控、任務(wù)分發(fā)管理、任務(wù)完成情況統(tǒng)計(jì)等功能為一體的農(nóng)作物種植面積野外調(diào)查系統(tǒng)，以期為農(nóng)作物種植面積的野外調(diào)查測(cè)量提供一種新的方式，以高效率、低成本的方式完成樣方實(shí)地調(diào)查及屬性數(shù)據(jù)采集，保障基于遙感抽樣的農(nóng)作物種植面積統(tǒng)計(jì)調(diào)查技術(shù)全面“落地”及糧食作物種植面積遙感測(cè)量運(yùn)行系統(tǒng)的業(yè)務(wù)化運(yùn)行。

1 需求分析

1.1 需求概述

分析基于遙感抽樣的農(nóng)作物種植面積統(tǒng)計(jì)調(diào)查技術(shù)[1-3,8,10]可知，遙感抽樣調(diào)查可分為以下幾個(gè)步驟：明確遙感抽樣調(diào)查的目標(biāo)域——構(gòu)建抽樣總體——設(shè)計(jì)抽樣方案——實(shí)施野外調(diào)查——估算和評(píng)價(jià)結(jié)果。其中，野外調(diào)查是獲取樣本內(nèi)農(nóng)作物種植信息真值的唯一途徑，是整個(gè)遙感抽樣調(diào)查的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)的野外調(diào)查是基于抽樣方案實(shí)施抽選出的樣本，通過(guò)一系列的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，形成調(diào)查樣方圖紙和調(diào)查表，派出專(zhuān)職調(diào)查員，對(duì)樣方內(nèi)的地面信息進(jìn)行辨別、勾繪和統(tǒng)計(jì)。這種調(diào)查方式效率較低，耗時(shí)耗力，數(shù)據(jù)共享與管理落后，因此，基于遙感抽樣的農(nóng)作物種植面積統(tǒng)計(jì)測(cè)量業(yè)務(wù)需要現(xiàn)代化高效的野外調(diào)查方式，并著重解決如下問(wèn)題：1）業(yè)務(wù)調(diào)查任務(wù)的自動(dòng)分發(fā)與交互式接收；2）野外調(diào)查路線(xiàn)的智能規(guī)劃與導(dǎo)航；3）數(shù)據(jù)采集一次性錄入；4）可選擇性的調(diào)查成果提交。

1.2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求

遙感抽樣的野外調(diào)查系統(tǒng)本質(zhì)上是一個(gè)特定約束條件下的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是以數(shù)據(jù)與任務(wù)的管理服務(wù)為核心，通過(guò)3G/4G/WIFI網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，串聯(lián)服務(wù)器、互聯(lián)網(wǎng)客戶(hù)端、移動(dòng)采集終端建立信息化網(wǎng)絡(luò)工作環(huán)境；以業(yè)務(wù)流為主線(xiàn)，業(yè)務(wù)平臺(tái)下達(dá)調(diào)查指令，發(fā)布調(diào)查任務(wù)與輔助數(shù)據(jù)，終端用戶(hù)獲取調(diào)查任務(wù)，調(diào)查員采集數(shù)據(jù)并將樣本調(diào)查信息上報(bào)，審核員通過(guò)業(yè)務(wù)平臺(tái)審核樣本信息；同時(shí)，以多源遙感影像數(shù)據(jù)與路網(wǎng)、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)底圖，將樣本的調(diào)查成果信息定位到地圖上，提供綜合的查詢(xún)展示窗口。移動(dòng)終端作為最重要的組成部分需要將遙感技術(shù)與基礎(chǔ)地理信息無(wú)縫銜接，提供無(wú)盲區(qū)的空間導(dǎo)航；并綜合使用空間、屬性、多媒體信息采集，提供多維度的遙感樣本調(diào)查手段，同時(shí)提供終端內(nèi)調(diào)查任務(wù)的管理，每個(gè)調(diào)查終端可以承載多份調(diào)查任務(wù)，調(diào)查員根據(jù)分配的任務(wù)區(qū)域，選擇調(diào)查任務(wù)，并調(diào)用相應(yīng)底圖信息。調(diào)查員可采用網(wǎng)絡(luò)上報(bào)調(diào)查成果，亦可采用一鍵式導(dǎo)入的方式通過(guò)客戶(hù)端上傳樣本調(diào)查信息?；緲I(yè)務(wù)流程如圖1所示。

圖1 農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)野外調(diào)查整體業(yè)務(wù)流程Fig. 1 Business process of fi eld survey of agricultural statistics

1.3 系統(tǒng)功能需求

分析圖1農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)野外調(diào)查整體業(yè)務(wù)流程，野外調(diào)查系統(tǒng)的功能需求主要總結(jié)為下面幾個(gè)方面。

首先，需要調(diào)查任務(wù)定制、分配、獲取功能。遙感調(diào)查樣方的標(biāo)準(zhǔn)化、調(diào)查指標(biāo)的數(shù)字化、大量高分辨率遙感影像與調(diào)查輔助信息的預(yù)處理、任務(wù)包的批量封裝，需要操作簡(jiǎn)單的制作工具；針對(duì)各作物、不同種植期內(nèi)的調(diào)查任務(wù)安排下達(dá)、遙感調(diào)查任務(wù)包、輔助調(diào)查底圖的入庫(kù)、管理、發(fā)布需要有統(tǒng)一的平臺(tái)軟件提供系統(tǒng)化的服務(wù)支持；調(diào)查員需要有一個(gè)整合調(diào)查指令接收、任務(wù)包下載更新、調(diào)查成果上報(bào)等多個(gè)環(huán)節(jié)的信息化平臺(tái)，為其提供簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、一體化的在線(xiàn)/離線(xiàn)工作環(huán)境。

其次，需要對(duì)工作進(jìn)度、質(zhì)量提供空間化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控功能。支持以作物、種植期為專(zhuān)題，監(jiān)控各地調(diào)查工作的進(jìn)展情況；支持實(shí)時(shí)追蹤遙感調(diào)查的狀態(tài)、樣本內(nèi)信息的收集情況，并直接下達(dá)指令指導(dǎo)調(diào)查員的工作；服務(wù)器提供信息接收端口，接收終端實(shí)時(shí)回傳位置、設(shè)備狀態(tài)和任務(wù)進(jìn)展情況等信息；回傳遙感樣本內(nèi)作物的播種面積、生長(zhǎng)情況、產(chǎn)量等指標(biāo)的實(shí)際調(diào)查值及實(shí)景照片等輔助信息；針對(duì)樣本調(diào)查工作量、進(jìn)度、完成情況支持省縣分級(jí)統(tǒng)計(jì)，并以時(shí)間序列專(zhuān)題圖的形式提供交互式的查詢(xún)。

第三，需要對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析與精確查詢(xún)功能。遙感樣本內(nèi)耕地地塊、種植的作物及生長(zhǎng)情況、實(shí)景拍照信息需要精確、簡(jiǎn)單的定位查找方式；要結(jié)合中高分歷史影像，遙感調(diào)查樣本、指標(biāo)調(diào)查值、實(shí)拍圖像進(jìn)行綜合分析，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與空間展示。

第四，需要提供完善的權(quán)限管理功能。遙感調(diào)查業(yè)務(wù)工作中涉及各級(jí)業(yè)務(wù)部門(mén)的眾多工作人員，調(diào)查的不同階段他們?cè)诟髯詬徫簧铣袚?dān)不同的任務(wù)，發(fā)揮各自的作用。因此，讓調(diào)查工作人員能在整個(gè)系統(tǒng)中充分發(fā)揮各自作用，就需要綜合考慮責(zé)任分工與信息安全，合理設(shè)計(jì)多層次角色，分配相應(yīng)的權(quán)限。

第五，手持采集終端需要支持無(wú)盲區(qū)的空間導(dǎo)航功能。需要縮放、平移、空間選擇等基本地圖操作與列表查看兩種方式來(lái)查找遙感樣本；結(jié)合使用遙感地圖與衛(wèi)星定位信息判斷樣本方位，綜合路網(wǎng)與遙感信息兩種導(dǎo)航方式快速定位并到達(dá)目的地，并提供空間量算的功能以預(yù)測(cè)路程成本，以降低調(diào)查工作在行程上的成本消耗。

最后，手持采集終端需要多維度的信息采集手段。支持遙感樣本內(nèi)自然地塊的增改工作；支持使用GPS或屏幕手繪來(lái)勾畫(huà)地塊；支持分割、修改自然地塊邊線(xiàn)節(jié)點(diǎn)的功能；支持樣本內(nèi)地塊屬性填報(bào)、地塊實(shí)景拍照的功能，并且動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)照片、樣本內(nèi)作物種植情況、空間位置等信息；針對(duì)不同調(diào)查對(duì)象的特性設(shè)計(jì)分類(lèi)別多層次的調(diào)查指標(biāo)組。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

2.1.1 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu) 依據(jù)遙感抽樣野外調(diào)查的需求分析，本研究將整個(gè)平臺(tái)歸納為3個(gè)部分內(nèi)容：業(yè)務(wù)平臺(tái)、數(shù)據(jù)展示和野外調(diào)查。業(yè)務(wù)平臺(tái)主要面向業(yè)務(wù)應(yīng)用和野外調(diào)查提供數(shù)據(jù)支持，以及監(jiān)督整個(gè)業(yè)務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)，業(yè)務(wù)平臺(tái)也為國(guó)家、省、縣各用戶(hù)根據(jù)其職能不同，提供不同功能權(quán)限的賬戶(hù)，各司其職。數(shù)據(jù)展示提供了多種信息篩選的手段，支持空間、時(shí)間維度的調(diào)查成果展現(xiàn)。野外調(diào)查主要為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供實(shí)地樣本信息支持，基于數(shù)據(jù)與樣本支持遙感統(tǒng)計(jì)調(diào)查業(yè)務(wù)應(yīng)用，同時(shí)，將業(yè)務(wù)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)提交給后臺(tái)統(tǒng)一管理。

為了系統(tǒng)健壯，減少數(shù)據(jù)冗余，提高數(shù)據(jù)同步的功效，本系統(tǒng)將業(yè)務(wù)平臺(tái)與數(shù)據(jù)展示兩部分進(jìn)行整合，用戶(hù)在一個(gè)系統(tǒng)中可以無(wú)縫的使用兩部分功能；而野外調(diào)查系統(tǒng)以移動(dòng)終端為平臺(tái)設(shè)計(jì)，為調(diào)查員進(jìn)行外業(yè)調(diào)查工作提供現(xiàn)代化的調(diào)查手段。

圖2 野外調(diào)查系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)圖Fig. 2 Technical framework of fi eld investigation system

2.1.2 系統(tǒng)技術(shù)結(jié)構(gòu) 考慮系統(tǒng)的可靠性、易用性和業(yè)務(wù)化應(yīng)用的需求，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為系統(tǒng)平臺(tái)、技術(shù)支撐、功能組件、解決方案4層架構(gòu)（圖2）。其中，系統(tǒng)平臺(tái)是開(kāi)發(fā)環(huán)境的系統(tǒng)基礎(chǔ)，包括用戶(hù)提供的操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)軟件，J2EE框架。技術(shù)支撐為依托統(tǒng)計(jì)部門(mén)現(xiàn)有的空間基礎(chǔ)平臺(tái)軟件的框架，集成ArcGIS、SRS、GDAL等功能強(qiáng)大、成熟穩(wěn)定的空間新型平臺(tái)，構(gòu)建空間數(shù)據(jù)的處理與分析功能；集成IDL、ERDAS、ENVI等商業(yè)數(shù)字影像處理軟件構(gòu)建遙感數(shù)據(jù)處理工作模塊；在報(bào)表定制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合SIMS系統(tǒng)的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)，融入EXCEL、SPSS等軟件成熟的統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)功能構(gòu)建業(yè)務(wù)系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)功能模塊。功能組件是根據(jù)整個(gè)遙感抽樣業(yè)務(wù)提供的4大類(lèi)共17個(gè)相互獨(dú)立的業(yè)務(wù)功能模塊，每個(gè)模塊針對(duì)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)工作中的具體工作內(nèi)容，各模塊獨(dú)自完成其所負(fù)責(zé)的任務(wù)，同時(shí)模塊間協(xié)同完成某一專(zhuān)題的業(yè)務(wù)工作；17個(gè)模塊作為業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建的基礎(chǔ)，通過(guò)模塊間重組與模塊內(nèi)擴(kuò)展的方式為業(yè)務(wù)的靈活搭建和功能擴(kuò)展需求提供了技術(shù)架構(gòu)基礎(chǔ)。具體解決方案為結(jié)合農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，在功能組件的支撐下，為各角色的工作人員搭建專(zhuān)屬的工作平臺(tái)。業(yè)務(wù)定制子系統(tǒng)是專(zhuān)業(yè)子系統(tǒng)的構(gòu)建平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)的靈活搭建與業(yè)務(wù)的擴(kuò)展。4個(gè)專(zhuān)業(yè)調(diào)查子系統(tǒng)針對(duì)遙感統(tǒng)計(jì)野外調(diào)查業(yè)務(wù)流程分別制定，為各專(zhuān)業(yè)提供符合自身特點(diǎn)的工作環(huán)境，例如，縣級(jí)調(diào)查子系統(tǒng)（小型工作站）針對(duì)縣級(jí)調(diào)查部門(mén)工作內(nèi)容結(jié)構(gòu)單一、工程量大的特點(diǎn)提供任務(wù)接收處理的平臺(tái)。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

2.2.1 整體數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建 基于遙感統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)種類(lèi)繁多、時(shí)間序列長(zhǎng)、空間分布廣、信息量巨大且積累速度快。因此，規(guī)范化的建庫(kù)方法和標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)流程，以及先進(jìn)的存儲(chǔ)技術(shù)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馁|(zhì)量控制都是保證建設(shè)合理、適用的數(shù)據(jù)庫(kù)的前提條件，是支撐野外調(diào)查業(yè)務(wù)順利進(jìn)行的條件，也是開(kāi)展基于高分辨率遙感數(shù)據(jù)的國(guó)家統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)化應(yīng)用的基礎(chǔ)。因此，本系統(tǒng)在國(guó)家統(tǒng)計(jì)部門(mén)現(xiàn)有的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)、遙感影像數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)、現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)庫(kù)及元數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，融合基于遙感抽樣的農(nóng)作物種植面積測(cè)量野外調(diào)查業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)庫(kù)需求，進(jìn)一步設(shè)計(jì)并建立統(tǒng)計(jì)遙感地理空間信息資源目錄，建立信息分類(lèi)框架，包括：統(tǒng)計(jì)遙感地理空間信息資源目錄、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)、遙感底圖數(shù)據(jù)庫(kù)、多分辨率背景底圖數(shù)據(jù)庫(kù)、現(xiàn)勢(shì)遙感影像數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)制度資料數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料庫(kù)等。這些系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)不僅僅是針對(duì)野外調(diào)查系統(tǒng)，也是針對(duì)遙感統(tǒng)計(jì)調(diào)查的整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，具體建設(shè)內(nèi)容包括：適用范圍、引用標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)術(shù)語(yǔ)定義/解釋、編碼命名規(guī)則、元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、文檔格式、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)流程、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)庫(kù)交匯等。

2.2.2 野外調(diào)查系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 野外調(diào)查任務(wù)以任務(wù)包的形式發(fā)布，其中包括樣本信息、調(diào)查指標(biāo)、調(diào)查必備的遙感影像與輔助數(shù)據(jù)；調(diào)查成果中包括矢量數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)，實(shí)際拍攝的照片等。為了方便后續(xù)的展示及面積推算工作，調(diào)查系統(tǒng)最終的輸出成果必須使用數(shù)據(jù)庫(kù)定義的標(biāo)準(zhǔn)化通用數(shù)據(jù)格式。

矢量數(shù)據(jù)支持Shape fi le格式，包括來(lái)自公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)及農(nóng)作物野外調(diào)查中采集登記的地塊、自然地塊、抽樣框及樣本數(shù)據(jù)面積抽樣框、樣本村、耕地單位區(qū)抽樣框、耕地樣本單位區(qū)、樣本格網(wǎng)、野外采集數(shù)據(jù)采集的樣方等。柵格數(shù)據(jù)支持GeoTIFF 格式，主要來(lái)自于農(nóng)作物調(diào)查中的遙感影像數(shù)據(jù)、多時(shí)相中分影像數(shù)據(jù)、多時(shí)相高分?jǐn)?shù)據(jù)以及遙感測(cè)量的結(jié)果數(shù)據(jù)（如農(nóng)作物空間分布圖）等。表格數(shù)據(jù)支持dBase格式，農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)的各業(yè)務(wù)的每個(gè)環(huán)節(jié)，都包含有記錄了各個(gè)調(diào)查對(duì)象的面積、長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量和價(jià)格等信息的屬性數(shù)據(jù)，這些屬性數(shù)據(jù)是調(diào)查結(jié)果的主要載體，也是調(diào)查工作中最重要的組成部分。圖片數(shù)據(jù)支持JPEG格式，主要是調(diào)查過(guò)程中采集的調(diào)查對(duì)象現(xiàn)勢(shì)圖片，記錄調(diào)查對(duì)象的一些輔助信息，為野外調(diào)查提供更豐富的信息維度，證明調(diào)查數(shù)據(jù)的客觀性。

后臺(tái)的數(shù)據(jù)管理是調(diào)查工作進(jìn)行的核心，調(diào)查任務(wù)數(shù)據(jù)及元數(shù)據(jù)的管理十分重要，需要建立基于調(diào)查任務(wù)元數(shù)據(jù)的管理體系，建立調(diào)查任務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，本系統(tǒng)將野外調(diào)查的數(shù)據(jù)分為三類(lèi)管理：統(tǒng)計(jì)制度要素、高分遙感數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)要素?cái)?shù)據(jù)、調(diào)查成果數(shù)據(jù)。三者相互關(guān)系見(jiàn)圖3所示。

統(tǒng)計(jì)制度要素：在統(tǒng)計(jì)制度中“指標(biāo)”規(guī)定“對(duì)象”的具體調(diào)查內(nèi)容項(xiàng)，指標(biāo)通過(guò)分組的形式組織管理，對(duì)象采用分類(lèi)目錄的方式管理；公式作為檢驗(yàn)各個(gè)對(duì)象指標(biāo)間是否符合業(yè)務(wù)規(guī)范與調(diào)查要求；基礎(chǔ)表定義具體的調(diào)查工作內(nèi)容與工作方式，綜合表指定了某個(gè)主題全部調(diào)查成果的組織方式；抽樣模型提供抽樣調(diào)查所需要的模型算法參考；專(zhuān)業(yè)的方式管理表式為各專(zhuān)業(yè)提供專(zhuān)屬的統(tǒng)計(jì)制度視圖。

高分遙感數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)要素：包括直接收集高分遙感數(shù)據(jù)等原始資料；通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、分析處理等操作組織的抽樣框數(shù)據(jù)；抽選的樣本數(shù)據(jù)等。

調(diào)查成果數(shù)據(jù)：現(xiàn)階段主要針對(duì)農(nóng)作物調(diào)查、遙感調(diào)查成果中的地塊信息等調(diào)查成果空間數(shù)據(jù)以空間數(shù)據(jù)庫(kù)方式單獨(dú)存儲(chǔ)，而非空間信息制定以作物、調(diào)查期為專(zhuān)題框架的數(shù)據(jù)組織方式，為遙感統(tǒng)計(jì)調(diào)查的成果數(shù)據(jù)建立分目錄的存儲(chǔ)空間，保證調(diào)查數(shù)據(jù)的順利錄入，支持調(diào)查成果的快捷精確提取。

2.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.3.1 總體功能 野外調(diào)查系統(tǒng)主要由任務(wù)管理與進(jìn)度監(jiān)控子系統(tǒng)、遙感樣本采集數(shù)據(jù)展示查詢(xún)子系統(tǒng)、野外調(diào)查實(shí)施數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、任務(wù)包定制工具、系統(tǒng)管理5個(gè)組成部分，其中任務(wù)管理與進(jìn)度監(jiān)控一體化平臺(tái)、遙感樣本采集數(shù)據(jù)展示查詢(xún)系統(tǒng)、任務(wù)包定制工具共同集成為農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)調(diào)查系統(tǒng)（服務(wù)器端），野外調(diào)查實(shí)施數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)則為相對(duì)獨(dú)立的手持終端采集平臺(tái)。系統(tǒng)管理則是兩個(gè)終端系統(tǒng)均有的基本管理功能系統(tǒng)。

圖3 野外調(diào)查系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)Fig. 3 Database structure of fi eld investigation system

農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)調(diào)查系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)。其中，任務(wù)管理與進(jìn)度監(jiān)控子系統(tǒng)是野外調(diào)查任務(wù)封裝、入庫(kù)、管理、發(fā)布，監(jiān)控各地調(diào)查工作的進(jìn)展情況，實(shí)時(shí)追蹤掌控遙感調(diào)查的狀態(tài)、樣本內(nèi)信息的收集情況、直接下達(dá)指令指導(dǎo)調(diào)查員的工作等主要工具，為整個(gè)遙感樣本調(diào)查工作提供業(yè)務(wù)流程化與一體化的管理。此外，該子系統(tǒng)針對(duì)縣域內(nèi)調(diào)查工作一般會(huì)進(jìn)一步細(xì)分的業(yè)務(wù)需求，以小型工作站搭載有限權(quán)限的任務(wù)管理與進(jìn)度監(jiān)控一體化平臺(tái)為縣域調(diào)查任務(wù)的進(jìn)一步細(xì)分，任務(wù)分配、成果反饋與整合，成果上報(bào)等工作提供中轉(zhuǎn)的功能，同時(shí)亦可作為移動(dòng)采集終端與任務(wù)管理平臺(tái)的一個(gè)信息數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站。而遙感樣本采集數(shù)據(jù)展示查詢(xún)子系統(tǒng)以覆蓋全部樣本區(qū)的中高分歷史影像作為底圖，將遙感調(diào)查樣本、指標(biāo)調(diào)查值、實(shí)拍圖像信息定位在地圖上，支持對(duì)省、縣內(nèi)各作物調(diào)查指標(biāo)的分級(jí)查看；支持縣域內(nèi)格網(wǎng)、遙感樣本的空間分布展示，可從地圖上提取小格網(wǎng)內(nèi)包含的作物播種、生長(zhǎng)、產(chǎn)量等指標(biāo)信息，交互式查看現(xiàn)場(chǎng)拍攝的實(shí)景照片，支持遙感分析員在線(xiàn)修整地塊種植信息等。

任務(wù)包制定工具是將調(diào)查指標(biāo)數(shù)字化、模板化的工具，管理員可以用此工具將統(tǒng)計(jì)調(diào)查制度中的各指標(biāo)數(shù)字化，定制業(yè)務(wù)模板。遙感數(shù)據(jù)制作人員用此工具將標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)的遙感樣本、中高分辨率的遙感影像與基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)分配封裝并批量制作調(diào)查任務(wù)包。

手持終端采集平臺(tái)作為調(diào)查員野外勘測(cè)調(diào)查的基本工具，提供定位導(dǎo)航、數(shù)據(jù)采集、任務(wù)管理、地圖查看、空間量測(cè)、數(shù)據(jù)上報(bào)功能，滿(mǎn)足戶(hù)外尋找調(diào)查對(duì)象點(diǎn)位、實(shí)地調(diào)查采集信息回傳上報(bào)的要求，作為野外調(diào)查系統(tǒng)的核心，將在后文重點(diǎn)介紹。

系統(tǒng)管理提供用戶(hù)管理、部門(mén)管理、權(quán)限管理、日志管理、業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)分析、平臺(tái)監(jiān)控、審核管理等信息系統(tǒng)的基本功能操作。平臺(tái)的注冊(cè)用戶(hù)必須經(jīng)過(guò)管理員審核通過(guò)后，才能獲得訪(fǎng)問(wèn)操作平臺(tái)的資源。通過(guò)日志管理、業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)分析等，可以獲知系統(tǒng)的訪(fǎng)問(wèn)和運(yùn)行情況，并進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)系統(tǒng)的整體性能等。

2.3.2 手持（移動(dòng)）終端采集平臺(tái)功能設(shè)計(jì) 手持終端采集平臺(tái)作為調(diào)查員野外勘測(cè)調(diào)查的基本工具，根據(jù)野外調(diào)查業(yè)務(wù)實(shí)際操作需求，提供定位導(dǎo)航、數(shù)據(jù)采集、任務(wù)管理、地圖查看、空間量測(cè)、數(shù)據(jù)上報(bào)等功能（圖4），滿(mǎn)足戶(hù)外尋找調(diào)查對(duì)象點(diǎn)位、實(shí)地調(diào)查采集信息回傳上報(bào)的要求。

賬戶(hù)管理：手持終端的賬戶(hù)權(quán)限與任務(wù)管理平臺(tái)同步，對(duì)不同用戶(hù)提供不同的功能權(quán)限與數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限，用戶(hù)必須登錄才能開(kāi)展調(diào)查工作。首先，移動(dòng)終端會(huì)離線(xiàn)保存（不是緩存）用戶(hù)的信息，與服務(wù)器端內(nèi)容相同，當(dāng)連接到服務(wù)器時(shí)與服務(wù)器同步；一臺(tái)移動(dòng)終端會(huì)有多個(gè)任務(wù)包，多個(gè)用戶(hù)，每個(gè)用戶(hù)只可以看到自己工作范圍內(nèi)的任務(wù)包，不可以查看其它人的任務(wù)包。其次，賬戶(hù)登錄提供用戶(hù)驗(yàn)證機(jī)制，需要用戶(hù)輸入“用戶(hù)名”與“密碼”，用戶(hù)點(diǎn)擊“登錄”后，當(dāng)無(wú)法連接服務(wù)器時(shí)，通過(guò)本地保存的用戶(hù)表進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)驗(yàn)證的可以進(jìn)入任務(wù)包管理相關(guān)頁(yè)面，且僅可查看本人權(quán)限內(nèi)的任務(wù)包；不存在的賬戶(hù)，提示用戶(hù)“您尚未注冊(cè)，無(wú)查看權(quán)限，請(qǐng)聯(lián)系管理員”，存在但未通過(guò)驗(yàn)證的用戶(hù)提示“密碼不正確，請(qǐng)聯(lián)系管理員”。

圖4 手持（移動(dòng)）終端采集平臺(tái)功能劃分Fig. 4 Function division of handheld (mobile) terminal acquisition platform

任務(wù)選擇： 每個(gè)任務(wù)包內(nèi)會(huì)有一個(gè)配置文件說(shuō)明本任務(wù)包的調(diào)查工作所屬的“調(diào)查期、表、范圍”，并提供“調(diào)查期、表、范圍”三級(jí)別的選擇；通過(guò)驗(yàn)證的用戶(hù)，在連接服務(wù)器時(shí)，可以瀏覽自己能夠下載的任務(wù)包，并有選擇的下載任務(wù)包，更新本地的任務(wù)包。因任務(wù)包內(nèi)包括4個(gè)部分主要內(nèi)容：底圖包、調(diào)查對(duì)象、制度包、調(diào)查包，所以，更新任務(wù)包時(shí)，用戶(hù)可有選擇地更新某一個(gè)或幾個(gè)。

選擇目標(biāo)：提供多級(jí)列表，允許用戶(hù)逐層選擇調(diào)查目標(biāo)（樣本或農(nóng)戶(hù)），各級(jí)目錄的label與主鍵通過(guò)配置文件控制；提供多層次的地圖信息。在地圖上，用戶(hù)從大尺度開(kāi)始，通過(guò)點(diǎn)選鉆取的方式，逐級(jí)選擇更小的目標(biāo)；地圖上各對(duì)象的渲染方式與Label通過(guò)配置文件管理。

導(dǎo)航模塊： 該功能首先兼容移動(dòng)終端地圖服務(wù)（如高德地圖），但在離線(xiàn)導(dǎo)航時(shí)需要少許流量，從網(wǎng)絡(luò)獲取行進(jìn)路線(xiàn)，一般在WIFI環(huán)境下用戶(hù)可以自己選擇下載調(diào)查目標(biāo)區(qū)域范圍的離線(xiàn)地圖服務(wù)導(dǎo)航包。另外，還設(shè)計(jì)增加了“遙感圖+直線(xiàn)定位導(dǎo)航”，以遙感影像作為底圖，在調(diào)查目標(biāo)與“我”之間繪制一條直線(xiàn)，提示目標(biāo)方位、直線(xiàn)距離、行進(jìn)速度、行進(jìn)方向、當(dāng)前位置等信息，并實(shí)時(shí)刷新。當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)附近，與目標(biāo)間距離小于預(yù)設(shè)值時(shí)，提示用戶(hù)到達(dá)目標(biāo)附近，并允許用戶(hù)直接進(jìn)入“統(tǒng)計(jì)綜合填報(bào)”頁(yè)面。地圖服務(wù)導(dǎo)航與“遙感圖+直線(xiàn)定位導(dǎo)航”間具有良好的銜接，啟動(dòng)導(dǎo)航功能后，首先啟用移動(dòng)終端地圖服務(wù)導(dǎo)航；在地圖服務(wù)結(jié)束后，若與目標(biāo)的距離仍在預(yù)設(shè)距離外，則自動(dòng)轉(zhuǎn)換為“遙感圖+直線(xiàn)定位導(dǎo)航”。

綜合填報(bào)：包括空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)以及圖像數(shù)據(jù)。用戶(hù)在調(diào)查每個(gè)樣本時(shí)，軟件系統(tǒng)會(huì)讀取制度包中的配置文件，自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)綜合填報(bào)頁(yè)面。首先是對(duì)象（小地塊、農(nóng)戶(hù)）列表，主要為樣本內(nèi)的細(xì)分對(duì)象列表。系統(tǒng)設(shè)計(jì)為可定制的對(duì)象列表，讀取制度包中的配置文件，解析后確定要顯示哪個(gè)字段、標(biāo)簽為何；選中某個(gè)對(duì)象后可以自動(dòng)彈出“屬性填報(bào)表單”；并且提供刪除已有記錄和添加新記錄的功能。第二，為了提供客觀的作物種植信息輔助材料，該模塊還提供多張圖片的拍攝功能，主要根據(jù)制度包中照片數(shù)量的要求，軟件系統(tǒng)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建能拍攝多張照片的界面，并提供多張照片縮略圖的瀏覽功能；允許刪除拍過(guò)的照片；每張照片拍攝完成后必須要求用戶(hù)錄入照片標(biāo)簽，標(biāo)簽的錄入方式提供“鍵盤(pán)輸入”與“枚舉選擇”兩種，根據(jù)配置文件信息，動(dòng)態(tài)創(chuàng)建錄入方式，而拍攝時(shí)間及用戶(hù)關(guān)心的填報(bào)信息可選擇性的在照片上打水印記錄。第三，地塊作物種植的屬性信息是野外調(diào)查的關(guān)鍵，因此屬性填報(bào)的表單功能必不可少。這一過(guò)程中，軟件系統(tǒng)會(huì)讀取制度包中的配置文件，解析出定制的指標(biāo)、填報(bào)方式，由程序動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建填報(bào)頁(yè)面，提供填報(bào)信息的保存功能、刪除已有屬性的功能，指標(biāo)的填報(bào)方式與實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)分開(kāi)管理。目前設(shè)計(jì)支持鍵盤(pán)輸入、自動(dòng)計(jì)算多邊形面積、自動(dòng)計(jì)算多邊形周長(zhǎng)、通過(guò)GPS獲取位置、通過(guò)圖上選點(diǎn)獲取位置、直接記錄調(diào)查對(duì)象中心點(diǎn)位置、預(yù)設(shè)枚舉列表選擇、拍照、錄音等采集功能。第四，特殊情況下，因?yàn)槿蝿?wù)包處理誤差，調(diào)查樣本可能存在無(wú)法實(shí)施數(shù)據(jù)采集的情況，因此，需要在其附近進(jìn)行新樣本地塊的現(xiàn)場(chǎng)采集，主要是現(xiàn)場(chǎng)選擇并勾畫(huà)、保存新樣本地塊的空間形狀，以完成樣本的調(diào)查。此外，我國(guó)靈活且復(fù)雜的種植制度下，地塊修改編輯則必不可少，所以小地塊分割、已有地塊形狀修改應(yīng)運(yùn)而生，前者將已有地塊一分二，保存新的兩個(gè)地塊，并刪除原有地塊，原地塊的屬性信息賦值給兩個(gè)新地塊；后者主要實(shí)現(xiàn)地塊形狀的節(jié)點(diǎn)編輯，保存地塊的空間形狀。

輔助功能：主要包括調(diào)查狀態(tài)監(jiān)控、實(shí)時(shí)定位以及軌跡記錄。調(diào)查狀態(tài)監(jiān)控首先要實(shí)時(shí)記錄調(diào)查狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)每個(gè)任務(wù)包內(nèi)已經(jīng)調(diào)查完成的樣本數(shù)量，每個(gè)樣本的調(diào)查狀態(tài)；其次要上傳調(diào)查狀態(tài)，在能夠連接到服務(wù)器時(shí)，以1 h為周期，周期性的向服務(wù)器提交調(diào)查狀態(tài)信息。實(shí)時(shí)定位則通過(guò)系統(tǒng)接口，實(shí)時(shí)獲取設(shè)備當(dāng)前的位置，并以預(yù)設(shè)時(shí)間為周期觸發(fā)界面上“我”位置的刷新，顯示設(shè)備所在位置的經(jīng)緯度、海拔、前進(jìn)方向等信息。

結(jié)果上傳：以任務(wù)包內(nèi)調(diào)查對(duì)象為單位將“調(diào)查包”數(shù)據(jù)上傳。圖像、視頻等消耗流量的數(shù)據(jù)目前設(shè)計(jì)只能在WIFI環(huán)境下上傳，3G/4G環(huán)境下只能上傳非富媒體的填報(bào)信息；同樣的數(shù)據(jù)不允許重復(fù)上傳（修改過(guò)的數(shù)據(jù)可以重新上傳，服務(wù)器通過(guò)時(shí)間戳進(jìn)行版本管理）。

手持終端采集平臺(tái)作為野外調(diào)查系統(tǒng)的核心，其外部接口關(guān)系如圖5所示。任務(wù)包制作工具將源數(shù)據(jù)按照業(yè)務(wù)需求制作成不同調(diào)查類(lèi)型的任務(wù)包；后臺(tái)服務(wù)器在需要更新或下載新的任務(wù)包時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求將下載地址等傳給移動(dòng)端，而移動(dòng)端在登錄驗(yàn)證時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口上傳用戶(hù)名密碼至服務(wù)器，并在調(diào)查完成后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求將結(jié)果上傳；移動(dòng)端可將調(diào)查完成的成果導(dǎo)出至本地小型工作站，小型工作站可實(shí)現(xiàn)本地調(diào)查任務(wù)包管理及結(jié)果的顯示并將已調(diào)查的成果通過(guò)小型工作站進(jìn)行處理反饋給移動(dòng)端；移動(dòng)端實(shí)時(shí)記錄調(diào)查狀態(tài)，在成果上傳時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求將調(diào)查狀態(tài)一并上傳，調(diào)查監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)調(diào)查狀態(tài)、調(diào)查對(duì)象ID實(shí)現(xiàn)調(diào)查進(jìn)度的監(jiān)控。

圖5 移動(dòng)終端采集平臺(tái)外部接口Fig. 5 Mobile terminal acquisition platform external interface

3 野外調(diào)查系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

基于遙感抽樣的野外調(diào)查系統(tǒng)為多平臺(tái)相互配合的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其中，為滿(mǎn)足遙感統(tǒng)計(jì)調(diào)查計(jì)算復(fù)雜、占用資源多的需求，系統(tǒng)服務(wù)器分為應(yīng)用服務(wù)器與數(shù)據(jù)服務(wù)器，設(shè)計(jì)配置4臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器與2臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器（參數(shù)要求CPU12核心（24線(xiàn)程）、主頻3.0 GH以上；主板4U主板；內(nèi)存為4 G以上DDR3；硬盤(pán)：500 TB以上；網(wǎng)絡(luò)：1 Gbps 以 上 ）， 以 Windows Server 2008 R2 64bit、ORACLE11g+PostgreSQL平臺(tái)，基于3S技術(shù)主要利用JAVA開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)展示的所有功能模塊。野外采集系統(tǒng)以Android內(nèi)核版本的手機(jī)、平板為平臺(tái)，基于移動(dòng)3S技術(shù)，同樣利用JAVA進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了野外采集終端的全部功能模塊。

其主要特點(diǎn)有：系統(tǒng)能夠根據(jù)需要，靈活加載地圖服務(wù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)及任務(wù)包中的樣方遙感數(shù)據(jù)；開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了離線(xiàn)調(diào)查，避免了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變化對(duì)調(diào)查進(jìn)度的影響；遙感樣本外業(yè)調(diào)查應(yīng)用涉及到大量圖片拍攝和空間圖形存儲(chǔ)，需要一定的存儲(chǔ)容量作為保障，采集App支持32G/64G外置TF卡作為存儲(chǔ)對(duì)象；在2G、3G、4G、WIFI信號(hào)良好的情況下，可以在線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)調(diào)查系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)獲取任務(wù)及相關(guān)數(shù)據(jù)，并上傳調(diào)查信息；為滿(mǎn)足定位精度與時(shí)效性，系統(tǒng)支持北斗與GPS雙模導(dǎo)航，并實(shí)現(xiàn)了地圖導(dǎo)航服務(wù)（如高德、百度等）與系統(tǒng)“遙感圖+直線(xiàn)定位導(dǎo)航”功能的銜接轉(zhuǎn)換。

3.2 系統(tǒng)運(yùn)行

野外調(diào)查系統(tǒng)業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)展示平臺(tái)登陸后的局部功能菜單頁(yè)面顯示如圖6，右上部分為流程制定、任務(wù)管理、任務(wù)監(jiān)控、資管配置、日志管理等任務(wù)管理與進(jìn)度監(jiān)控功能菜單，左下為任務(wù)監(jiān)控菜單下的查詢(xún)、圖表、進(jìn)度三大任務(wù)監(jiān)控子功能菜單。一般該平臺(tái)中通過(guò)任務(wù)管理創(chuàng)建具體的調(diào)查任務(wù)，并將任務(wù)下發(fā)給作業(yè)單位，作業(yè)人員通過(guò)手持終端登陸野外調(diào)查軟件可以將任務(wù)進(jìn)行下載，下載后作業(yè)人員可以直接進(jìn)行外業(yè)的數(shù)據(jù)采集工作（圖7）。野外采集工作完成后可通過(guò)中轉(zhuǎn)管理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，上傳管理中心提交數(shù)據(jù)。

各個(gè)調(diào)查任務(wù)作業(yè)過(guò)程中PC端可以對(duì)任務(wù)進(jìn)展情況進(jìn)行監(jiān)督，發(fā)布催報(bào)命令，并實(shí)時(shí)對(duì)調(diào)查任務(wù)進(jìn)行管理（圖8）。

3.3 系統(tǒng)的應(yīng)用

圖6 農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)野外調(diào)查系統(tǒng)PC端功能菜單展示Fig. 6 Agricultural statistics fi eld investigation system PC terminal function menu display

圖7 移動(dòng)端野外調(diào)查系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集Fig. 7 Data acquisition by mobile terminal fi eld survey system

圖8 野外調(diào)查任務(wù)管理Fig. 8 Field investigation tasks management

基于遙感抽樣的農(nóng)作物種植面積測(cè)量野外調(diào)查系統(tǒng)作為遙感抽樣調(diào)查的基本工具，自2011年第一版開(kāi)發(fā)完成，通過(guò)國(guó)家統(tǒng)計(jì)部門(mén)的部署，先后在江蘇、湖北、廣東、北京、內(nèi)蒙古、遼寧、浙江、新疆等?。ㄊ?、自治區(qū)）的主要農(nóng)作物（玉米、小麥、水稻、棉花等）種植面積遙感測(cè)量開(kāi)展了示范及推廣應(yīng)用，并針對(duì)示范及推廣應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了不斷改進(jìn)，取得了良好效果。目前，移動(dòng)端采集平臺(tái)通過(guò)集成農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)外業(yè)調(diào)查流程，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)/半自動(dòng)化交互式錄入樣方農(nóng)作物種植信息，相比傳統(tǒng)野外調(diào)查方式，作業(yè)效率提高了30倍，且數(shù)據(jù)采集的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)經(jīng)驗(yàn)證完全達(dá)到國(guó)家統(tǒng)計(jì)調(diào)查體系的要求。2015年通過(guò)第三次全國(guó)農(nóng)業(yè)普查農(nóng)作物面積遙感測(cè)量的成功試點(diǎn)應(yīng)用，2016年基于遙感抽樣的農(nóng)作物種植面積測(cè)量野外調(diào)查系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用到31個(gè)省區(qū)和1 100個(gè)糧食大縣及第三次全國(guó)農(nóng)業(yè)普查農(nóng)作物面積遙感測(cè)量工作中。

在廣泛推廣應(yīng)用的同時(shí)，考慮不同用戶(hù)的調(diào)查需求，手持（移動(dòng)）終端目前已經(jīng)劃分為專(zhuān)業(yè)版、簡(jiǎn)化版。專(zhuān)業(yè)版適于“三防”工業(yè)級(jí)PDA，該系統(tǒng)已成為作業(yè)人員農(nóng)作物種植信息調(diào)查的標(biāo)配，全國(guó)已配備4 000多套，累計(jì)完成約24 000個(gè)村、120 000個(gè)樣方的調(diào)查，一個(gè)作物生長(zhǎng)季內(nèi)調(diào)查面積約達(dá)48萬(wàn)hm2。簡(jiǎn)化版適用于安卓系統(tǒng)手機(jī)，全國(guó)約10萬(wàn)基層農(nóng)調(diào)人員均已安裝使用，不但降低了高額的硬件成本，同時(shí)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)人員可以做到隨時(shí)、隨地采集外業(yè)數(shù)據(jù)。

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)調(diào)查業(yè)務(wù)部門(mén)的統(tǒng)一部署，2017年有23個(gè)省份將主要農(nóng)作物面積遙感統(tǒng)計(jì)調(diào)查納入常規(guī)業(yè)務(wù)，這意味著農(nóng)作物遙感抽樣野外調(diào)查已進(jìn)入了全國(guó)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)調(diào)查的業(yè)務(wù)化運(yùn)行體系，并將會(huì)繼續(xù)為我國(guó)統(tǒng)計(jì)調(diào)查業(yè)務(wù)服務(wù)。

4 結(jié)論

本研究設(shè)計(jì)的基于遙感抽樣的農(nóng)作物種植面積測(cè)量野外調(diào)查系統(tǒng)以遙感等空間信息技術(shù)為支撐，針對(duì)統(tǒng)計(jì)調(diào)查業(yè)務(wù)，綜合多源高分辨率實(shí)時(shí)影像與基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)作為采集參考信息，首先，能夠?yàn)檗r(nóng)作物種植面積測(cè)量野外調(diào)查任務(wù)的定制分發(fā)、調(diào)查進(jìn)度監(jiān)控、調(diào)查數(shù)據(jù)審核與管理提供支撐服務(wù)，為野外調(diào)查工作提供定位、導(dǎo)航、采集的空間一體化信息采集手段；其次，能夠?yàn)橐巴庹{(diào)查的任務(wù)包及相關(guān)輔助數(shù)據(jù)的發(fā)布、調(diào)查成果的上報(bào)等建立工作環(huán)境；此外，還能夠?yàn)橐巴庹{(diào)查作業(yè)小組內(nèi)的工程任務(wù)管理提供輔助支持。經(jīng)不斷地推廣實(shí)踐應(yīng)用表明，該系統(tǒng)能夠幫助野外調(diào)查人員高效地完成調(diào)查工作，顯著提升了我國(guó)農(nóng)作物種植面積測(cè)量野外調(diào)查工作的效率，為國(guó)家統(tǒng)計(jì)事業(yè)及國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展提供了可靠的技術(shù)支撐和保障。

隨著空間信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的不斷改革與發(fā)展，特別是“天—空—地”多層級(jí)遙感技術(shù)的發(fā)展、海量遙感數(shù)據(jù)的投入應(yīng)用及人工智能的逐漸興起，基于遙感抽樣的農(nóng)作物種植面積測(cè)量技術(shù)也在不斷改進(jìn)，野外調(diào)查系統(tǒng)在全國(guó)部署并進(jìn)行業(yè)務(wù)化應(yīng)用后的系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)將會(huì)迎來(lái)挑戰(zhàn)。因此，采用新技術(shù)，不斷維護(hù)并升級(jí)該系統(tǒng)，使其更簡(jiǎn)單易用、更智能化，以適應(yīng)未來(lái)技術(shù)的發(fā)展和農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)野外調(diào)查業(yè)務(wù)的新需求則是該系統(tǒng)研究進(jìn)一步需要關(guān)注的焦點(diǎn)。

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