劉碩 王星東

摘 要：傳統(tǒng)外業(yè)調(diào)繪紙質(zhì)地圖存在攜帶不便、編輯與采集信息不精確和內(nèi)業(yè)轉(zhuǎn)繪工作容易出錯等問題。為避免這些問題，本文基于Android設計了一種外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用分層架構，通過ArcGIS提供的API和Android接口，實現(xiàn)了地圖數(shù)據(jù)與業(yè)務數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。本系統(tǒng)主要包括登錄、地圖瀏覽、外業(yè)信息采集、要素查詢、輔助采集和數(shù)據(jù)導出等功能。經(jīng)實踐表明，該系統(tǒng)可有效提高外業(yè)工作效率。

關鍵詞：分層架構;外業(yè)調(diào)繪;ArcGIS;Android

中圖分類號：TP31文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2018）32-0021-02

Design and Implementation of Android-based Field Mapping System

LIU Shuo WANG Xingdong

（College of Information Science and Engineering， Henan University of Technology，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： In the traditional field， the paper mapping is inconvenient， the editing and collecting information is inaccurate， and the internal transfer work is easy to make mistakes. To avoided these problems， this paper designed a field mapping system based on Android. The layered architecture realized the unified management of map data and business data through the API and Android interface provided by ArcGIS. The system mainly included functions such as login， map browsing， field information collection， element query， auxiliary collection and data export. The practice showed that the system could effectively improve the efficiency of field work.

Keywords： hierarchical architecture;field mapping;ArcGIS;Android

隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，各行業(yè)對地理信息的需求不斷提高，各種數(shù)字攝影測量應用程序應運而生[1]。近年來，出現(xiàn)了大量以平板電腦為載體平臺的野外調(diào)繪系統(tǒng)，例如，超圖公司開發(fā)的野外專業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、3S一體化外業(yè)調(diào)查專業(yè)軟件和礦山監(jiān)測外業(yè)調(diào)查軟件，這3款軟件目前在電力巡查、國土資源普查和外業(yè)調(diào)繪等領域被廣泛應用[2，3]。Mapping Genius（測圖精靈）是南方測繪儀器公司自主開發(fā)的一款移動GIS軟件，不僅可以進行野外調(diào)繪，而且支持成圖一體化，測圖精靈軟件為內(nèi)外業(yè)一體化設想提供了參考[4]。

本文所設計的外業(yè)調(diào)繪的優(yōu)化方案，將移動GIS技術、通信技術與定位技術進行了融合，具備工程管理、地圖瀏覽、要素編輯、多媒體采集、要素查詢、輔助采集和數(shù)據(jù)導出等功能，是一種全新的外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)。

1 外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)設計

1.1 需求分析

本系統(tǒng)能夠使外業(yè)人員更加高效便捷地進行調(diào)繪作業(yè)，減輕外業(yè)信息采集勞動強度，保證外業(yè)信息采集與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理有效，主要包括以下內(nèi)容。

第一，將初始化工程文件導入手機SD卡存儲，以便進行外業(yè)調(diào)繪使用，并且可以根據(jù)需要進行修改和刪除。

第二，能夠直接對測繪區(qū)域進行操作，包括圖層顯示隱藏、透明度設置、地圖漫游、底圖復位以及大數(shù)據(jù)量遙感影像縮放瀏覽。

第三，可以實時進行要素信息編輯，保證外業(yè)人員更加便捷地進行外業(yè)作業(yè)。

第四，支持圖片采集，并且可以在采集圖片上進行修改。此外，還支持音頻、視頻等多媒體方式采集信息，便于內(nèi)業(yè)人員處理。

除了上述功能外，本系統(tǒng)還具有長期保存和查詢外業(yè)信息、實時定位以及矢量數(shù)據(jù)采集與導出等功能。

1.2 系統(tǒng)架構

外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)主要是為外業(yè)調(diào)繪人員開發(fā)的一款多功能調(diào)繪軟件。該系統(tǒng)基于Android操作系統(tǒng)，可安裝在Android平板電腦或智能手機上，由系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)層、中間層以及表現(xiàn)層等部分組成。

1.2.1 系統(tǒng)層。外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)基于Android操作系統(tǒng)，具有開源性、功能強大和集成定位等優(yōu)勢，所以外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)以Android平板電腦為載體，選擇谷歌公司的開源工具Android Studio進行源代碼編寫。

1.2.2 數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層是對系統(tǒng)運行所需要的業(yè)務圖層、基礎底圖、多媒體文件等數(shù)據(jù)進行管理和存儲。在外業(yè)調(diào)繪中，需要將業(yè)務圖層和基礎底圖命名后存儲在SD卡特定工程文件夾中，而采集到的多媒體文件存儲在SD卡多媒體文件夾中，采集的屬性數(shù)據(jù)保存在業(yè)務圖層中。

1.2.3 中間層。中間層在整個軟件架構中起著承上啟下的作用，對上連接表現(xiàn)層，對下連接數(shù)據(jù)層，主要包括Android data Interface、GPS Interface、Multimedia interface和ArcGIS Runtime SDK for Android等開發(fā)工具包。使用這些接口，可以不用考慮軟件與操作系統(tǒng)的交互，使開發(fā)人員專心于軟件開發(fā)。

1.2.4 表現(xiàn)層。表現(xiàn)層在中間層之上，包括工程管理、地圖瀏覽、要素編輯、多媒體采集、要屬查詢、輔助采集和數(shù)據(jù)導出等功能。表現(xiàn)層與用戶直接進行接觸，完成野外調(diào)繪任務。

2 外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)開發(fā)

本系統(tǒng)主要包含圖層管理、外業(yè)數(shù)據(jù)采集以及相關屬性信息查詢等功能，并通過輔助采集進行外業(yè)作業(yè)處理，在數(shù)據(jù)導入完成并且成功登錄后，直接在平板上進行相關作業(yè)。本文所設計的外業(yè)調(diào)繪運行狀態(tài)良好，且操作界面友好。

2.1 地圖瀏覽

地圖瀏覽包含加載業(yè)務圖層、基礎底圖、調(diào)節(jié)圖層透明度和圖層縮放等功能。圖層列表中有“全部打開”或者“全部關閉”按鈕，每個圖層左邊也有一個選擇框，外業(yè)人員根據(jù)需要打開或者關閉圖層;每個圖層右邊有一個選擇按鈕，可控制圖層透明度;圖層的縮放通過雙擊或者手勢進行操作。

2.2 要素編輯

要素編輯可以為外業(yè)調(diào)繪提供要素及其屬性添加、修改、刪除等服務。點擊系統(tǒng)中“要素編輯”按鈕，選擇點要素，在地圖添加點，長按屏幕出現(xiàn)放大鏡時選擇需要添加的點要素，出現(xiàn)“要素編輯工具”與“多媒體工具”;點擊“屬性”按鈕，彈出屬性編輯界面，選擇某一項點擊輸入（輸入時可以選擇拼音輸入、語音輸入等），輸入完成后點擊“確定”按鈕，完成要素編輯。

2.3 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

點擊需要測繪區(qū)域進行外業(yè)信息采集，首先選擇要素模板，新增要素，可以根據(jù)需要對要素數(shù)據(jù)進行修改和刪除;其次，在修改要素屬性時，不僅支持拼音輸入、手寫輸入等，也可以通過語音輸入來完成。在要素采集過程中，常見的是圖片采集。為了更好地說明要素屬性信息，可以直接在圖片中進行修改。另外，還可以通過音頻和視頻等多媒體方式來獲取要素屬性描述，更加直觀地展現(xiàn)要素的屬性。

2.4 要素查詢

外業(yè)人員發(fā)出屬性查圖請求，在查詢界面輸入關鍵字，請求進行查詢;在結(jié)果界面查詢并顯示，根據(jù)需要點擊某一結(jié)果，該結(jié)果會在圖層中高亮顯示。外業(yè)人員發(fā)出圖查屬性請求時，點擊圖層中要素，會得到該要素相關屬性。

2.5 輔助采集

輔助采集是GIS系統(tǒng)常見功能，其目的是更好地幫助外業(yè)人員進行信息采集。外業(yè)人員發(fā)出輔助采集請求，系統(tǒng)會彈出輔助采集工具界面，根據(jù)需要依次點擊“獲取坐標”“量算長度”和“量算面積”輔助采集按鈕，獲得相應坐標、長度、面積等信息。當線段長度超過1 000m時，系統(tǒng)會將單位自動換算成千米;而測量面積超過100萬m2時，系統(tǒng)也會將單位自動換算成平方千米。

3 結(jié)論

本文所設計的外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)采用分層架構，增強了軟件加載、處理地圖能力，實現(xiàn)了“高內(nèi)聚、低耦合”功能;同時，采用組件式開發(fā)框架，使模塊開發(fā)從基礎開發(fā)中剝離出來，如果軟件系統(tǒng)需要擴展，只需要進行模塊開發(fā)即可，大大提高了軟件可擴展性。本軟件具備加載多種格式地圖、語音輸入、圖片涂鴉等功能，可以大幅度提高外業(yè)信息采集效率，具有一定的實踐性和可用性，但仍需要對該系統(tǒng)界面和功能進一步完善和改進。

參考文獻：

[1]田文文.基于自發(fā)地理信息的空間數(shù)據(jù)變化發(fā)現(xiàn)與更新方法研究[D].武漢：武漢大學，2013.

[2]李海峰，付艷利.電子平板數(shù)字調(diào)繪系統(tǒng)在基礎測繪中的應用研究[J].測繪與空間地理信息，2017（5）：71-72.

[3]王斌.基于Qt for Android的移動GIS應用開發(fā)與研究[D].鄭州：鄭州大學，2016.

[4]胡志定.面向數(shù)字攝影測量的遙感影像壓縮技術的研究[D].鄭州：中國人民解放軍信息工程大學，2010.