移動外業調繪系統在全國水土流失動態監測與公告中的應用

馮陽+夏照華+晏清洪+殷哲+許永利

摘 要：基于DTGIS平臺的移動外業調繪系統，繼承內業準備、外業調查與數據匯總等功能，快速高效地完成全國水土流失動態監測與公告項目所要求的外業工作。介紹移動調繪系統的整體架構，詳細講解系統主要功能、系統特點等。

關鍵詞：動態監測；外業調繪系統；移動GIS；DTGIS平臺

中圖分類號：S157 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）19-0153-02

1 概述

2007年，財政部、水利部批準實施全國水土流失動態監測與公告項目，由水利部水土保持監測中心組織實施。2008年，全國水土流失動態監測與公告項目被列為水土保持經常性業務經費項目，由水利部水土保持監測中心和七大流域機構水土保持監測中心站共同實施。

2011年8月，受部財務司和水土保持司委托，水利部水土保持監測中心牽頭，會同長江、黃河、淮河、海河、珠江、松遼和太湖七大流域機構水土保持監測中心站編制了財政專項《全國水土流失動態監測與公告項目規劃（2013～2017年）（征求意見稿）》。2012年6月，《全國水土流失動態監測與公告項目規劃（2013～2017年）》通過了水利部的審查。規劃對全國水土流失動態監測與公告項目的目標、任務、技術路線、組織實施和各單位的分工與任務等，做了統一規定。

全國水土流失動態監測與公告項目實施范圍廣，項目實施周期為年度項目，對時間的要求較嚴格，且該項目的外業調查工作量大，傳統方法消耗大量的人力與物力，且效率不高。移動外業調繪的應用將為該項目的外業調查提供重要的幫助，通過移動終端設備的定位采集功能、外業調查信息采集以及數據的匯總分析，提高了外業調查的工作效率與工作質量，也更好地展示了水保信息化的建設成果[1]。

隨著信息化技術的發展，移動GIS技術深刻影響了水土保持外業調查的各個環節，無論是調查前期準備工作，還是現場信息采集、后期數據處理方式都發生了巨大變化[2]，推動著水土保持外業調查從傳統調查方式向現代調查方式轉變。

2 系統總體介紹

在系統架構上，分成內業準備、外業調繪核查和內業整理三個模塊，其中內業準備和內業整理整合成內業準備整理一個模塊；硬件平臺上，基于Windows系統平板電腦開發，運行速度快、續航時間長，同時兼容普通PC機，便于數據傳輸、拷貝。使前期內業準備、外業調繪核查、后期內業整理集成于同一終端，實現業務流程一化。系統整體功能架構見圖1。

2.1 內業準備

全國水土流失動態監測與公告項目由水利部與全國七大流域機構分別組織實施，在實施過程中各單位采用的數據源、參考數據的類別與數量不完全一致，因此，系統提供相關功能將外部數據統一轉換到移動外業調查系統平臺所支持的格式。并提供對行政區劃代碼、土地利用代碼等字典的維護功能。

2.1.1 圖層管理

圖層管理包含地圖、工具與窗口三個切換頁簽。

地圖功能包含高程域、其他基本設置、添加圖層、保存等功能。其中，最常用的有高程域、添加圖層、保存等3個功能。主要用于添加高程域、添加專題圖層等。

工具模塊主要包括地名定位、逆向地理編碼、圖上繪制、圖上量算和柵格數據集控制點編輯幾項功能。主要用于關鍵字搜索、定位坐標點、繪制編輯幾何圖形、面積長度量算、采集、編輯控制點等。

窗口功能包含切換/打開到三維模式、切換/打開到二維模式、保存當前觀察位置、加載觀察位置等四部分，前兩部分的主要作用是切換當前圖層的二維或三維模式，后兩部分的主要作用是便于保存、快速查看上次觀察的位置。

2.1.2 柵格矢量編輯

在柵格數據加載之前，首先需要對柵格數據進行預處理，該工具的功能包括對柵格數據進行創建、查看、重采樣、合并、刪除、修改柵格金字塔無數據值、修改柵格金字塔地理設置等操作。

矢量工具主要提供對矢量數據集進行查看、創建副本、添加等操作，以及對數據集內的幾何圖形進行查看、修改設置等功能。

2.1.3 字典維護

字典維護又稱為數據字典編輯器，其主要目的是針對移動調繪核查系統常用的字典進行編輯處理，主要包括行政區劃字典，土地利用字典，生物措施字典，工程措施字典以及植被覆蓋度字典。可根據不同的業務內容進行字典定制編輯。

2.1.4 土地利用管理

土地利用管理主要是指為移動調繪核查系統添加操作數據以及對操作數據屬性進行修改。主要包括添加shp數據、添加DB數據庫文件、清空和編輯。同時在該模塊內還可進行統計分析，對土地利用情況進行整體的掌控。

2.2 外業調查

外業調繪核查模塊用于外業調查中生成外業調查點、填寫外業調查表、筆記、錄像等，首先在內業準備整理模塊中準備好調查區域的DEM、遙感影像、土地利用數據，打開移動調繪核查系統-外業調繪核查模塊，即可進行外業調繪核查工作。考慮到外業調繪核查場景，移動終端外業調查模塊采用觸摸+手寫筆的操作模式，界面簡潔，僅保留調繪核查常用功能。

數據采集功能模塊主要集中在右上角，6個功能按鈕，分別為：采集點、拍照、筆記、錄音、錄像、調查表。主要提供選取調查對象，對調查對象進行拍攝照片、記錄筆記、錄制錄音、獲取影像及填寫調查表等功能。

外業調查時的調查流程為：采集點選取。選擇當前操作圖斑，在有GPS信號時，勾選GPS選中的圖斑，也可手動點選圖斑或輸入GPS坐標點。

填寫記錄。采集點后，對外業調查點情況記錄筆記，界面右上角單擊筆記按鈕，可以進行編輯，單擊調查表按鈕可進行預制的調查表進行填寫，調查表內容也可根據業務內容定制。拍照、錄音、錄像等功能分別可對當前調查對象進行照片、音頻、視頻的記錄獲取。

2.3 內業整理

內業整理功能，集成于內業準備整理模塊內，主要提供外業調查的信息整理編輯功能。

2.3.1 合并記錄

合并記錄工具主要用于外業調繪核查完成后的內業整理工作，可將多臺終端外業數據進行合并整理并在一個電腦上輸出，方便后期數據統計。

2.3.2 記錄分析

記錄分析工具，可顯示全部外業采集點，點擊“歷”可在右側“智能查詢”窗口顯示外業采集編輯信息，單擊可快速定位到外業采集點。

2.3.3 輸出

輸出功能是本系統的核心功能之一，該功能經常與“記錄分析”功能協同運用。該功能可以快速實現對外業調查過程中數據、表格、照片等的整理，提高工作效率，減免人為整理的誤差，提高資料整理的準確度。輸出成果滿足《全國水土流失動態監測與公告項目水土流失重點區域監測成果整編工作手冊》的要求。

3 系統特點

與傳統外業信息采集方式相比，移動終端具有便攜性、高效性、經濟性等優勢。本系統除具備普通移動GIS的特點外，還具備一體化、集成化、定制化、可視化等特點。系統界面見圖2。

3.1 內外業一體化

根據業務流程特點，將外業信息采集模塊、內業準備整理模塊，集成到一個系統，內業準備、外業采集、內業整理在同一終端、同一系統內完成。避免系統間的切換操作，減少數據流轉環節，提高工作效率。

3.2 設備集成化

基于定制高性能的WINDOWS系統平板電腦，運行速度快、便于攜帶、續航時間長，避免卡頓、加載速度慢等問題。配套GPS模塊，可進行定位、導航、拍照、錄音、錄制視頻、接收無人機圖傳等。將GPS、PDA、相機、調查表格、測繪工具集合于一身，接口豐富，便于數據導出、網絡連接、無人機連接等。

3.3 內容定制化

內置的調查表格、數據字典等功能，可針對業務特征、成果形式進行定制服務，定制方法簡單易于操作、成本低。標準化的表格輸出，減少外業信息在紙質與電子之間的轉換，最大限度保證數據的真實性。

3.4 三維可觀化

加載DEM數據后，系統可快速在二維/三維視圖模式下進行切換，直觀的對調查現場的地形地貌進行分析。

4 結束語

移動外業調繪核查系統是在總結各行業現有產品的基礎上[3-4]，結合水土保持動態監測與公告項目業務需求，充分考慮整體業務流程的優化、現有技術條件和成本等因素，目的是為了在項目外業工作的調查測繪、現場核查階段，獲取現場土地利用情況、水土保持措施分布、土壤侵蝕分布、面積和強度等信息，為動態監測與公告項目的順利實施奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]魏茂盛.移動GIS在全國第一次水利普查中的應用[J].水利信息化，2011（4）：48-50.

[2]孔姍.面向土地確權的內外業一體化信息采集系統設計與實現[D].中國礦業大學，2015.

[3]曾麥脈，余順超，唐慶忠.水蝕外業調查系統方案研究[J].人民黃河，2014，36（1）：82-94.

[4]莊曉東，王海銀，胡振彪，等.地理國情普查外業調繪核查系統實現[J].測繪科學，2016，41（2）：58-61.