淺析電子調繪方法在地理國情普查外業調查與核查中的應用

翁進　柴志陽　鐘贛南

摘要

隨著第一次地理國情普查工作的全面開展，電子調繪方法在外業調查與核查中得到了廣泛應用。在此系統地分析了平板電腦的軟硬件組成，論述了電子調繪方法的工作流程，并結合生產實踐從優化工作流程和加強質量控制的角度，闡述了電子調繪的可行性。

關鍵詞 電子調繪；外業調查與核查；地理國情普查

中圖分類號 S126 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）15-305-03

The Applications of Digital Survey Method in National Geographic Conditions of Field Investigation and Verification

WENG Jin， CHAI Zhiyang， ZHONG Gannan

（Hunan Planning Institute of Land and Resources， Changsha， Hunan 410007）

Abstract With the comprehensive development of national geographic conditions for the first time， the digital survey method of investigation and verification has been widely used in the field. The tablet computers consist of hardware and software were systematically analyzed， the work flow of digital survey method was elaborated， and combined with production practices from the perspective of optimizing work processes and quality control， the feasibility of digital survey was elaborated.

Key words The digital survey method； Field investigation and verification； National geographic conditions

2013年2月國務院下發了《關于開展第一次全國地理國情普查的通知》，決定于2013～2015年在全國范圍內開展第一次地理國情普查工作，其目的是全面查清我國陸地國土范圍內的自然和人文地理要素的現狀和空間分布情況，為開展常態化地理國情監測奠定基礎。

外業調查與核查是聯接內業解譯和編輯、整理入庫的關鍵環節，關系著地理國情普查成果的準確性、時效性和權威性。而調繪方法在外業調查與核查中起十分重要的作用，它直接決定著外業調查工作的便捷性和成果數據的準確性。外業調繪方法分為傳統的紙質調繪和電子調繪，與紙質調繪相比，電子調繪的效率更高、操作更為方便、成本也較低、與內業的銜接更為容易，可以很好地適應地理國情普查任務的復雜性和艱巨性，滿足當前國情普查工作對普查成果時效

性和數字化的要求。使用平板電腦的電子調繪方法是在最近幾年才出現，2013年喬五十等首先介紹了使用平板電腦的電子調繪方法，指出該方法能夠降低作業成本、提高作業效率[1-2]。林賢斌等提出了高精度工業平板在地理國情普查外業調繪中的解決方案，從軟件操作的角度介紹了中海達公司開發的調繪寶軟件系統在外業調查中的應用[3]。李興中在2014年結合地理國情普查，指出電子調繪方法能夠提高外業核查效率、節約調查成本[4]。前人的研究重點是介紹電子調繪方法的優點或在地理國情普查中的優勢，或側重于對調繪軟件操作的介紹。筆者在此則從電子調繪方法在國情普查外業調查與核查中應用的流程方面展開探討，從優化工作流程和加強外業質量控制的角度，結合湖南省靖州苗族侗族自治縣外業調查與核查工作的實際情況，闡述了電子調繪在國情普查外業調查與核查的可行性，為以后電子調繪在外業調查中的應用提供借鑒。

1 電子調繪方法

電子調繪方法一般以平板電腦為載體，采用專門開發或設計的外業調繪系統，用電子調繪的方式進行外業調查或測量。隨著硬件和軟件技術的進步，平板電腦在外業調繪中得到了廣泛的應用。首先平板電腦具有高性能的硬件條件，如大尺寸、高分辨率的觸摸式屏幕，可以滿足外業調查對大視野、高分辨率影像的要求；采用高性能的處理器，使外業軟件運行更加流暢；搭載多種類型的傳感器如GPS，以戴爾Venue 11 Pro型號為例，在理想的環境下，平板自帶的GPS設備定位精度能夠達5 m，可以滿足外業調查基本的軌跡記錄、位置、修測、補測等工作的要求；電子羅盤能夠獲得設備的方向，包括拍照時鏡頭的方位、地圖瀏覽時的方向等，可以滿足外業調查對方位信息的要求；三軸陀螺儀和重力傳感器能夠獲得平板電腦的俯仰、橫滾等姿態參數，可以滿足外業調查對姿態信息的要求。

平板電腦也具有體驗良好的操作系統，常用操作系統有Android系統、iOS 系統、Windows系統等，這些操作系統具有良好的開發應用環境，開發者可以在這些系統的基礎上，有針對性地設計和開發各種軟件供用戶選擇。平板電腦軟硬件方面的進步，可以滿足地理國情普查工作的要求，為電子調繪方法在外業調查與核查中的應用提供了可能。

2 電子調繪方法在外業調查與核查中的應用

2.1 外業調查與核查的目的

外業調查與核查的目的是核查地表覆蓋分類信息和重要地理國情要素信息的正確率（內業采集TAG為1），以檢驗內業解譯成果；對內業無法判斷、圖斑邊界不確定、屬性不能準確認定的疑問圖斑（內業采集TAG為2），開展外業實地認定和拍照記錄；對新增或實地發生變化的圖斑和地理國情要素，開展外業補測和實地定位；建立遙感解譯樣本數據庫，以指導自動分類和內業人工解譯；檢查外業調查與核查成果的質量和精度，保證普查成果的準確性和真實性[5]。

2.2 電子調繪方法工作流程

電子調繪方法在外業調查與核查中一般是采取內外業一體化的工作流程，即內業解譯-外業調查與核查-內業整理（圖1），外業調查與核查和外業質量檢查相結合的方式開展[6]，這就保證了內業和外業成果的有效銜接，有效優化外業調查與核查的工作流程，確保普查成果質量。

電子調繪方法首先在內業提取地表覆蓋分類信息和重要地理國情要素信息矢量數據的基礎上，參考經過預處理的基礎地理信息數據和道路、水系等專題資料，疊加高分辨率航空航天遙感影像數據，制作外業調查與核查工作底圖（1∶10 000標準圖幅）；根據內業疑問圖斑的分布和任務區域內的實際情況，合理規劃外業調查與核查路線；核查內業解譯圖斑的正確性，重點核查內業疑問圖斑，調查重要地理國情要素屬性信息，采集遙感解譯樣本，記錄外業調查軌跡；內業編輯整理外業調查與核查成果；開展外業質量檢查，檢查不合格圖幅重新調查與核查；制作生產過程元數據，完成外業調查與核查。

2.2.1

電子調繪準備工作。

2.2.1.1

資料準備。

（1）制作外業調查電子底圖。組織整理內業解譯正射影像，內業地表覆蓋、國情要素矢量數據，經過預處理的基礎地理信息數據和專題資料，把矢量數據統一轉換為shp格式文件；把這些數據和內業解譯正射影像導入外業調查系統；參照外業調查底圖符號庫或模板，標注LCA圖層圖斑CC碼、TAG碼和道路、水系等地理國情要素屬性項，配置地表覆蓋疑問圖斑線、道路、水系和構筑物等圖層不同顏色的線型或點符號；對配置好的數據進行檢查，配置不協調或有問題的圖層要重新整理和標注[7]。外業調查電子底圖制作流程如圖2所示。

（2）外業調查紙質表格。外業調查記錄表、外業核查情況統計表、外業質量檢查記錄表等。

圖2 外業調查電子底圖制作流程

2.2.1.2

設備準備。靖州苗族侗族自治縣地理國情普查外業調查與核查統一采用電子調繪方法，采用戴爾Venue 11 Pro型號平板，配置藍牙M1200系列GPS模塊以提高定位精度，兩塊電板保證電量；操作系統為Windows8.1，外業調查系統采用湖南省國土資源規劃院開發且經過檢驗合格的外業核查系統GeoGIS軟件。該軟件具有以下優點：①將平板電腦數字地圖全屏顯示，盡量縮小無關按鈕所占空間，同時提供便捷的放大、縮小、居中放大縮小、圖斑編輯查看等功能。這些功能在一定程度上彌補視野狹窄的不足；②軟件提供涂鴉式操作，直接以信手涂鴉的形式標記圖斑位置、范圍、屬性的變化，并將修改結果以地理書簽形式保存。內業編輯時僅需編輯書簽，相比全紙圖查找，目標更為明確。同時也支持直接修改圖層數據功能；③比使用紙質圖進行內業編輯整理更為方便，降低出錯概率，保證成果質量；④在外業核查的同時可以實現遙感解譯樣本的采集、外業調查軌跡的記錄；⑤該軟件是基于ArcGIS9.3平臺開發，無需數據格式的轉化，可以避免數據轉換時屬性的丟失。

2.2.1.3

人員準備。外業調查人員必須經過培訓并考核通過后方能上崗，要求熟練掌握國情普查外業調查技術規定、地理國情普查內容與指標分類標準、ArcGIS軟件和外業核查系統GeoGIS軟件的操作等。

2.2.2

外業電子調繪。

2.2.2.1

規劃外業調查與核查路線。

外業調查人員在領取完外業調查與核查任務后，首先分析任務區內地表覆蓋圖斑和地理國情要素的分布特征，分析內容包括內業解譯工作中無法確定的疑問要素和圖斑（TAG碼為2）、調查區域內具有典型性和代表性的圖斑、調查區域內正在發生變化的圖斑。

調查與核查路線規劃的基本原則：①優先考慮內業解譯工作中無法確定的疑問要素和圖斑，盡可能覆蓋所有問題圖斑，圖幅內疑問要素要做到跑到、看到、調到；②圖幅內遙感解譯樣本采集應做到地類全面覆蓋且分布較均勻；③結合實際通行條件，在保障安全前提下，合理規劃可行調查線路。

靖州苗族侗族自治縣屬于湘西南山區，山地面積較大，平原面積較小，地表植被以人工種植針葉林為主，全縣林地面積17.73萬hm2，森林覆蓋率達74.1%，是全國木材重要產地和湖南省林業十強縣。根據靖州實際情況，外業1∶10 000圖幅共有109幅，外業調查與核查人員分為5組，每組8人左右。調查小組要分布均勻且全覆蓋，這5組分別設在中間縣城、北邊甘棠鎮、西邊坳上鎮、西南邊藕團鄉、東南邊寨牙鄉，質量檢查小組設在縣城。道路經過的地方一般位于平原地區，河流較多，人們居住較密集和人類活動較多，交通也比較便利，是國情普查調查與核查的重點地區。所以靖州外業調查與核查路線規劃是以道路沿線為原則，沿G209國道（南北向）、S222省道（東西向），再結合縣道、鄉道、農村道路來合理規劃外業調查與核查路線。

2.2.2.2

外業調查與核查。

（1）地表覆蓋分類調查。 ①對圖幅范圍內的疑問圖斑展開調查，包括圖斑類型、范圍等，對可到達地區的疑問圖斑進行實地拍照，并做好記錄；②盡可能核查圖幅范圍內每一種地類，做到地物類型的全覆蓋；③對內業解譯的圖斑和屬性，要按一定比例進行抽查，一般是按30%，選取的樣本分布要均勻，盡可能與該類圖斑的分布一致。當核查正確率較低時，應該擴大核查范圍，增加抽查比例，以滿足核查成果的質量；④對于新增的地類（如房屋、道路、構筑物等）和已經發生變化的圖斑，要展開實地補測，盡量正確地勾繪出新增地類或發生變化的圖斑的范圍，并進行拍照和記錄，待到統一時點核查時再做修改；⑤對于正在發生變化的圖斑或區域，要盡量正確勾繪出變化區域，TAG改為4，待到統一時點核查時再做修改；⑥對于不可到達或禁止進入區域，可以采取同類地物類比、地理相關分析及調查、詢問和參照相關專業資料等方法進行核查。

（2）地理國情要素調查。 ①實地核查內業標注出來疑問要素的位置、邊界、名稱、類型等屬性，并進行拍照和記錄；②對于內業無法采集的村（區）委會、學校、醫院、單位院落、大型工礦企業、水廠、電廠（站）、污水處理廠等國情要素，對其位置、邊界、范圍、屬性等進行實地調查；③對內業解譯國情要素的類型、邊界和屬性，按一定比例進行抽樣核查，核查正確率不能滿足要求的要增加核查比例；④對于專題資料不能滿足國情要素（如道路、水系等）屬性，要進行補充調查，并進行拍照和記錄；⑤對利用收集的專題資料確認的國情要素類型、邊界和屬性，要對其正確性進行外業實地核查；⑥對于新增或發生變化的要素，要進行外業補調或補測，待到統一時點核查時再做修改。

（3）記錄外業調查軌跡。在外業調查與核查時，要實時更新記錄外業調查軌跡，保持調查軌跡的連續性。進入任務區時，打開GPS開始記錄調查軌跡；離開任務區時，關閉GPS停止記錄軌跡。

2.2.2.3

遙感解譯樣本數據采集。

遙感解譯樣本數據要按照《遙感影像解譯樣本數據技術規定》的技術要求采集[8]。解譯樣本要盡可能多地包含各種信息要素類型，完整反映出任務區的地理特征、地貌形態、覆蓋類型和區域特點，以及具有代表性和典型性圖斑、特殊影像等內容。解譯樣本的分布要盡可能與圖斑的分布相一致，分布要均勻。難以達到的地區，樣本數量一般不少于3個。圖斑數量在100以下且圖斑面積很小的覆蓋類型，至少要采集1個樣本。樣本照片反應的地物要與影像反應的地物相一致，與影像紋理明顯不一致的地物不宜作為解譯樣本。拍照時站立點（作業員站立位置）、目標點（拍照對象）打點時，要放大影像，確保打點位置的準確性。

2.2.2.4

外業調查數據編輯、整理。

外業調查結束后，要及時對外業調查數據進行編輯、整理[9]。對于內業解譯不正確的圖斑屬性要根據外業調查進行修改，對于疑問圖斑進行確認和完善，TAG碼統一改為3，表示該類圖斑已經經過外業核查；對于已經發生變化或新增圖斑進行上圖編輯修改，TAG碼統一改為3；對于正在發生變化的圖斑，要根據外業調查的大致范圍線進行內業上圖修改，TAG改為4，表示該類圖斑正在發生變化，待后期統一時點更新；對于外業調查出來的道路、水系等圖形錯誤和屬性信息，要進行修改完善；對于外業調查出來的加油站、水閘、泵站、橋梁等構筑物和地理單元中村（居）委會、學校、醫院、大型工礦企業、水廠、電廠等單位院落的位置、范圍，要進行內業的編輯整理和上圖，放到相應的圖層。外業編輯整理完后，要填寫外業核查情況統計表，以核查內業解譯的正確性，進而指導內業解譯工作。

43卷15期 翁 進等 淺析電子調繪方法在地理國情普查外業調查與核查中的應用

2.2.3

外業質量檢查。外業質量檢查是對外業調查與核查成果的質量控制，采用內業數據檢查和外業實地檢查相結合的方式進行的。內業數據檢查的主要內容包括外業調查覆蓋范圍、規劃路線是否合理；外業調查軌跡記錄是否完整，核查情況統計表是否完整、符合要求；遙感解譯樣本采集的總體數量、拍攝質量、分布情況是否符合要求；成果資料是否完整，文件組織是否符合要求等。外業實地檢查的主要內容包括地表覆蓋圖斑和地理國情要素是否遺漏調查，歸類是否正確，核查比例是否滿足質量要求；外業補充調查的屬性信息是否完整、準確，補測數據是否滿足精度要求等。

靖州苗族侗族自治縣第一次地理國情普查外業成果質量檢查嚴格遵守四級檢查制度。首先由作業員自查與互查，自查與互查按照內業100%、外業30%的檢查比例進行；然后交至外業檢查小組進行外業成果的一級檢查，檢查比例與自查和互查相同；最后一級檢查通過后，上交院質檢組進行二級檢查，二級檢查按照內業100%、外業20%的比例抽取，原則上與一級檢查的檢查內容不能有重復。外業成果檢查準確率不得低于90%，低于90%的視為不合格。對于不合格的調查成果返回重調，直至調查合格為止，同時填寫外業一級、二級質量檢查記錄表。

2.2.4

元數據的填寫。根據生產過程元數據的制作規定，填寫外業調查、遙感解譯樣本采集和外業質量檢查等生產過程信息，同時編輯整理外業調查軌跡。

2.3 外業調查成果

外業調查成果包括外業數據成果和外業調查報告[10]。外業數據成果包括外業調查數據成果和遙感解譯樣本數據成果。外業調查數據成果：①經過外業質量檢查合格的外業調查數據，包括地表覆蓋分類數據和地理國情要素數據；②外業調查元數據，包括外業調查和外業一二級質量檢查的相關信息；③外業調查軌跡數據。遙感解譯樣本數據是指編輯整理后的解譯樣本數據。外業調查報告包括外業核查情況統計表、外業調查技術總結等其他相關調查報告。

3 結語

該研究通過對電子調繪方法在外業核查與調查中的應用展開分析，介紹了電子調繪的工作流程，從優化工作流程和加強外業質量控制的角度，結合靖州縣外業調查與核查的實際情況，表明電子調繪方法可以有效優化工作流程，提高工作效率，確保普查成果質量。

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