徐晗

(上海市測繪院，上海 200063)

1 引 言

近年來，土地調(diào)查、全息測繪、管線測量以及地理國情監(jiān)測等工作都對以調(diào)查為手段的變化發(fā)現(xiàn)、外業(yè)調(diào)繪、屬性采集工作提出了更高要求[1-3]。以智能化全息測繪為例，隨著激光掃描、航空攝影、移動(dòng)測繪等新型采集手段的不斷發(fā)展，空間、紋理信息的獲取已十分便捷[4]。但是，地理實(shí)體的社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性仍需要通過人工調(diào)查的方式獲取；調(diào)繪工作仍依賴紙質(zhì)圖紙。長期以來，傳統(tǒng)的調(diào)查工作管理模式單一，管控力度不夠，且多種類數(shù)據(jù)的重復(fù)調(diào)查，不僅效率低，還會(huì)帶來成果不一致等諸多問題，已不適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)綜合治理要求。

隨著智能設(shè)備性能的提高和應(yīng)用的普及，移動(dòng)GIS作用日益凸顯，同時(shí)也為綜合調(diào)查提供了新的技術(shù)手段。因此，本文將通過“一巡多用、一巡多得”，實(shí)現(xiàn)變化發(fā)現(xiàn)、外業(yè)調(diào)繪、屬性采集最多“跑一次”，在提高效率的同時(shí)，探索全面集成的自動(dòng)化、規(guī)范化綜合調(diào)查采集模式，并進(jìn)行了項(xiàng)目實(shí)踐。

2 傳統(tǒng)調(diào)查作業(yè)模式存在的問題

(1)重復(fù)采集問題嚴(yán)重

根據(jù)調(diào)查的目的、要求不同，作業(yè)人員往往需多次重復(fù)到達(dá)現(xiàn)場，進(jìn)行諸如變化發(fā)現(xiàn)、外業(yè)調(diào)繪、屬性采集等工作。比如管線測量、全息測繪的外業(yè)調(diào)繪，土地利用現(xiàn)狀調(diào)查，地理國情數(shù)據(jù)更新，是不同作業(yè)隊(duì)伍，在不同時(shí)間去同一個(gè)地點(diǎn)采集的。

(2)多種成果數(shù)據(jù)無法確保一致

多次采集，時(shí)效不一致以及采集技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工作流程不統(tǒng)一，導(dǎo)致成果間一致性存在問題，為不同成果融合利用增加難度。比如管線測量和全息測繪的外業(yè)調(diào)繪工作是分別進(jìn)行的，對管線地面附屬物的判別常存在差異，數(shù)據(jù)融合階段往往需要增加額外的外業(yè)采集工作。

(3)傳統(tǒng)模式效率低

目前，以紙質(zhì)草圖為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)調(diào)查作業(yè)模式仍是主流，數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化、規(guī)范化、集成化程度低，導(dǎo)致作業(yè)效率低。且調(diào)查獲取的數(shù)據(jù)，還需人工輸入數(shù)據(jù)庫，不僅易出錯(cuò)，還增加了不必要的作業(yè)環(huán)節(jié)，使調(diào)查作業(yè)內(nèi)外業(yè)分離，流程煩瑣。

(4)過程管控、質(zhì)量監(jiān)管難

傳統(tǒng)調(diào)查作業(yè)模式，作業(yè)過程處于“黑盒”狀態(tài)，無法確定作業(yè)人員是否到達(dá)現(xiàn)場，是否100%落實(shí)調(diào)繪、采集等工作要求。隨著智能化全息測繪的發(fā)展，城市要素采集，部件全、屬性多，建模還需外業(yè)采集紋理，工作量大，容易遺漏，過程管控、質(zhì)量監(jiān)管問題將更加突出。

3 綜合調(diào)查作業(yè)模式構(gòu)建

為解決傳統(tǒng)調(diào)查作業(yè)存在的問題，通過多項(xiàng)調(diào)查作業(yè)和多種類數(shù)據(jù)的綜合梳理、分析，結(jié)合從單一到綜合，發(fā)現(xiàn)到采集，管理到跟蹤的建設(shè)目標(biāo)，綜合調(diào)查作業(yè)模式必須涵蓋以管理需求為核心的GIS桌面管理端和以現(xiàn)場作業(yè)需求為核心的移動(dòng)調(diào)查終端。

3.1 GIS桌面管理端

GIS桌面管理端(以下簡稱管理平臺)是綜合調(diào)查作業(yè)管理的核心。除瀏覽、查詢、分析等基礎(chǔ)功能外，管理平臺需具備數(shù)據(jù)配置、項(xiàng)目管理、安全保密三方面功能。

(1)數(shù)據(jù)配置

根據(jù)土地調(diào)查、全息測繪、管線測量以及地理國情監(jiān)測等工作的需求，綜合調(diào)查可能涉及影像底圖、地形數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、宗地?cái)?shù)據(jù)、全息測繪成果、管線數(shù)據(jù)、地理國情數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。可見需要進(jìn)行調(diào)查的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)成果標(biāo)準(zhǔn)各不相同，且調(diào)查需求也各不相同，因此數(shù)據(jù)配置以矢量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，需對數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行三個(gè)部分的靈活配置。①字段名、字段類型、數(shù)據(jù)精度等屬性參數(shù)；②是否編輯、是否拍照、拍照要求等操作參數(shù)；③是否顯示、顯示效果、是否可查等輔助參數(shù)。通過三類參數(shù)的靈活配置，滿足矢量格式要求的數(shù)據(jù)都可納入綜合調(diào)查作業(yè)體系。靈活的數(shù)據(jù)配置是綜合調(diào)查作業(yè)實(shí)現(xiàn)“一巡多用、一巡多得”的核心。

(2)項(xiàng)目管理

區(qū)別于傳統(tǒng)調(diào)查作業(yè)的“黑盒”模式，項(xiàng)目管理需實(shí)現(xiàn)從作業(yè)人員、作業(yè)任務(wù)到作業(yè)過程三個(gè)層面的自動(dòng)化管理。通過用戶管理、任務(wù)分割、任務(wù)分發(fā)、任務(wù)提醒等功能，可實(shí)現(xiàn)綜合調(diào)查范圍全覆蓋、作業(yè)全流程的監(jiān)督管理。除此以外，結(jié)合移動(dòng)GIS實(shí)時(shí)定位、實(shí)時(shí)采集的特點(diǎn)，項(xiàng)目管理模塊可通過調(diào)查人員作業(yè)軌跡的查看、分析實(shí)現(xiàn)對調(diào)查過程的監(jiān)督和成果質(zhì)量的輔助評定[5]。

(3)安全保密

為確保數(shù)據(jù)安全，管理平臺可采用業(yè)務(wù)信息網(wǎng)上流轉(zhuǎn)，調(diào)查數(shù)據(jù)線下加密的方式，既保證業(yè)務(wù)信息的實(shí)時(shí)流轉(zhuǎn)，也保證調(diào)查數(shù)據(jù)的安全保密。鑒于移動(dòng)端運(yùn)算性能限制，經(jīng)對比試驗(yàn)，針對調(diào)查數(shù)據(jù)的加密可分為兩個(gè)部分。①對影像底圖等柵格數(shù)據(jù)，因數(shù)據(jù)量較大，加密算法運(yùn)算成本較高，影響數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)解密、顯示的效果，因此可先混淆數(shù)據(jù)空間索引文件，再進(jìn)行壓縮加密處理，如圖1所示，確保兼顧數(shù)據(jù)安全和運(yùn)行效率。②對矢量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，重點(diǎn)對空間坐標(biāo)屬性進(jìn)行加密。RSA加密算法是目前被研究最廣泛的公鑰算法，其中RSA和AES(如圖2)加密算法解決了單一加密機(jī)制的安全性、速度性、密鑰管理等問題[6，7]，被廣泛用于區(qū)塊鏈、數(shù)據(jù)通信等領(lǐng)域，經(jīng)實(shí)踐，是解決綜合調(diào)查數(shù)據(jù)線下加密打包的有效算法。

圖1 影像底圖等柵格數(shù)據(jù)加密方法 圖2 調(diào)查矢量數(shù)據(jù)加密方法

3.2 移動(dòng)調(diào)查終端

移動(dòng)調(diào)查終端是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、規(guī)范化作業(yè)的核心。從紙質(zhì)底圖、手工記錄到電子平板、自動(dòng)采集，移動(dòng)調(diào)查終端應(yīng)通過優(yōu)化采集、豐富內(nèi)容、協(xié)助管理三方面提高綜合調(diào)查作業(yè)的效率和質(zhì)量。

(1)優(yōu)化采集

從采集方式來看，通過語音識別、圖文識別等技術(shù)，屬性采集已不再單純依賴手工輸入，自動(dòng)化、便捷化的采集方式可充分提高作業(yè)效率。從輔助手段來看，通過電子設(shè)備、多源GIS數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，現(xiàn)場數(shù)據(jù)查詢、瀏覽、疊加、分析等多項(xiàng)輔助功能，協(xié)助作業(yè)人員做更準(zhǔn)確的判斷和采集，提高數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量。

(2)豐富內(nèi)容

從采集內(nèi)容來看，作業(yè)人員可現(xiàn)場采集各類文本屬性數(shù)據(jù)；視頻、照片等多媒體數(shù)據(jù)以及時(shí)間、位置等輔助數(shù)據(jù)，大大豐富采集內(nèi)容。且采集位置、時(shí)間、屬性和圖片數(shù)據(jù)的一致性，可作為數(shù)據(jù)質(zhì)檢的重要依據(jù)，如照片采集的位置、角度、朝向與采集對象的空間位置矛盾，系統(tǒng)可鎖定拍照功能，強(qiáng)制作業(yè)人員到點(diǎn)采集，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。

(3)協(xié)助管理

綜合調(diào)查因調(diào)查對象的增加，對作業(yè)人員要求較高，移動(dòng)調(diào)查終端需配備作業(yè)管理模塊。對所有待調(diào)查的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織管理，調(diào)查人員可從系統(tǒng)中快速了解數(shù)據(jù)內(nèi)容、作業(yè)范圍等基本信息。通過對已經(jīng)完成和未完成的任務(wù)進(jìn)行分色顯示，提供諸如快速定位距離最近的待調(diào)查對象等功能，可進(jìn)一步協(xié)助作業(yè)人員無遺漏地完成調(diào)查作業(yè)。同時(shí)，作業(yè)管理模塊還可以對作業(yè)人員的工作量、工作效率進(jìn)行評定，督促作業(yè)人員保質(zhì)保量完成任務(wù)。

4 上海市黃浦區(qū)項(xiàng)目實(shí)例

上海市黃浦區(qū)項(xiàng)目的調(diào)查旨在采集用地管理中實(shí)際使用情況這一現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，補(bǔ)全工業(yè)和商業(yè)地塊的現(xiàn)狀使用信息，彌補(bǔ)目前土地管理中實(shí)際使用情況主體的信息缺失。結(jié)合全息測繪院落實(shí)體數(shù)據(jù)以及地理國情專題設(shè)施更新需求，以綜合調(diào)查作業(yè)模式為基礎(chǔ)，建設(shè)了“院落(建筑)實(shí)體綜合調(diào)查系統(tǒng)”[8，9]。系統(tǒng)分為GIS桌面管理端和移動(dòng)調(diào)查終端(如圖3)，建立了院落實(shí)體、土地?cái)?shù)據(jù)以及地理國情要素綜合調(diào)查體系，功能組織如圖4所示。

通過黃浦區(qū)試點(diǎn)區(qū)域的綜合調(diào)查(數(shù)據(jù)組織如圖5所示)，在充分提高作業(yè)效率，提高成果質(zhì)量，提高管理能力的基礎(chǔ)上，形成了從平面地塊數(shù)據(jù)到使用權(quán)利人實(shí)體化，使用情況立體化，使用內(nèi)容豐富化的整套利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)院落實(shí)體數(shù)據(jù)和地理國情數(shù)據(jù)的同步更新。通過數(shù)據(jù)配置，系統(tǒng)可靈活適應(yīng)包括全息測繪、管線測量等在內(nèi)的多種變化發(fā)現(xiàn)、外業(yè)調(diào)繪、屬性采集工作。

圖3 綜合調(diào)查系統(tǒng)移動(dòng)調(diào)查終端 圖4 院落(建筑實(shí)體)綜合調(diào)查系統(tǒng)功能組織

圖5 項(xiàng)目數(shù)據(jù)組織

5 結(jié) 論

本文分析了傳統(tǒng)調(diào)查作業(yè)模式存在的問題，構(gòu)建了綜合調(diào)查作業(yè)模式，并通過建設(shè)“院落(建筑)實(shí)體綜合調(diào)查系統(tǒng)”，以及項(xiàng)目試點(diǎn)，實(shí)踐了綜合調(diào)查作業(yè)模型的可行性，在提高作業(yè)效率的基礎(chǔ)上，提高了調(diào)查作業(yè)管理能力和成果質(zhì)量，對以調(diào)查為手段的變化發(fā)現(xiàn)、外業(yè)調(diào)繪、屬性采集工作開展有借鑒意義。