房地一體化外業數據采集系統的設計與實現

木 林，王月恒，胡 慧

（1.中水淮河規劃設計研究有限公司，安徽 合肥 230601；2.劉河小學，安徽 合肥 231232）

農村房地一體化確權包括農村地籍調查和房屋調查，是對農村范圍內所有宗地的權屬、位置、房屋以及構筑物面積等相關信息的調查，是一項公益性基礎調查[1]；并在此基礎上進行確權登記、頒發不動產權證書。農村土地確權登記是維護農民土地權益、促進農村改革發展、實現鄉村振興的基礎[2]。農村房地確權登記能有效解決農村集體土地權屬之間的糾紛，化解農村社會矛盾，依法確認農民土地權利，強化農民特別是全社會的土地物權意識。對農村集體土地權屬進行登記并建立數據庫，能有效提高土地管理和利用水平，查清宗地的權屬、面積、用途和空間位置；進而建立土地登記簿，以摸清土地利用情況；最終形成產權明晰、權能明確、權益保障、流轉順暢、分配合理的農村集體土地產權制度。

農村房地一體化確權工作以地籍調查為基礎，以宗地為依托，以滿足不動產登記為出發點，充分利用已有的土地和房產權籍調查、登記以及前期審批、交易、竣工驗收等成果資料；以實測或收集到的數字化地形圖數據為主要數據源，在滿足精度的基礎上，將其作為外業調查和內業地籍圖編繪的工作底圖。通過內外業相結合的方式對宗地和房產進行權屬調查核實、地籍圖測繪和房產平面圖測繪，獲得最基礎的不動產數據信息。

房地一體化外業數據采集工作主要是對土地或房屋所有權人信息的收集，包括身份證、戶口簿、權源材料、權屬證件、宗地、房屋的四至照片以及其他相關信息的復印件、照片或掃描件等。由于數據種類繁多，采集時涉及拍照、掃描、調查表填寫等步驟，所需儀器包括打印機、復印機、掃描儀、相機等；同時在數據整理過程中，需按照一定的規則分類存儲文件，整理工作繁瑣，不僅工作量大，而且容易出現錯誤。一旦項目完成后發現數據有缺失，再進行數據補充將拖慢工作進度，特別是牽涉到不同工作組協同作業、檢查等工作流程時，傳統的作業流程效率低下，工期和質量都不能得到保障。

目前，智能移動設備發展非常迅速，其攝像頭、CPU、GPU 等硬件的性能越來越高；而且很多開源的數據庫和GIS 軟件均支持移動端應用，為移動端開發提供了可能[3]。移動設備已具備定位、視頻拍攝、數據傳輸等功能，且便于攜帶、數據錄入方便，成為房地一體化數據采集與協作的首選。為了減輕外業人員數據采集、照片拍攝和數據處理的難度，提高外業人員協同作業效率，本文針對農村地籍調查和房屋調查工作的實際需求，開展了房地一體化外業數據采集系統的設計與開發工作。

1 系統設計

1.1 系統總體設計

房地一體化外業數據采集系統采用移動端與桌面端相結合的方式（移動端采用Android系統、桌面端采用C Sharp開發語言），集成了地圖定位、數據標注、拍照編輯、數據上傳等技術，綜合手機端App、桌面端軟件和服務器等構成了數據采集、傳輸、處理等一體化的流程系統。

1.2 系統流程設計

系統流程始于數據整理，需對影像數據進行圖像裁切、投影變換、格式轉換、金字塔創建等處理，使影像數據能在移動端順利瀏覽。在移動端創建行政區和宗地信息數據后，可對所屬宗地信息（身份證、戶口簿、權源材料、調查表、權屬證件、宗地、四至、簽字等圖像數據）進行采集，同時完成地圖標注信息，用于其他測量作業隊伍的測繪工作。整個項目行政村數據采集完整后，將其整體壓縮打包上傳至服務器端，進入流通處理環節。內業編輯人員通過桌面端軟件從服務器打包下載外業采集的數據，對數據的完整性、數據命名的準確性等進行檢查，若數據不完整則通知外業人員進行補充采集，檢查完成后通過內業編輯上傳至服務器，等待項目負責人核查。項目負責人核查通過后進行下載備份統計，作為最終成果進行保存，對于其中存在的問題，向前反饋進行修改。具體流程如圖1所示。

圖1 系統流程圖

1.3 系統功能設計

系統包括移動端和桌面端兩部分內容，移動端App主要負責數據的導入、采集、拍照、上傳等采集工作以及地圖標繪、地圖定位等GIS輔助工作；桌面端負責用戶管理、數據轉換以及數據上傳下載等工作，并建立數據傳輸機制，通過數據將業務人員聯系起來。系統主要功能模塊如圖2所示。

1.3.1 權利人基本信息創建模塊

在移動端App中，為了方便查看、拷貝以及編輯操作，權利人的信息數據采用文件的形式進行保存，系統內置全國所有省份、直轄市、地級市以及縣區的行政編碼。首先建立地籍子區文件夾，以“行政區碼+地籍區代碼+地籍子區代碼+村名”為文件夾編號，如XX村（XXXXXXXX）；然后在該村名文件夾下建立權利人的基本信息，以“權利人名稱+門牌號”為權利人的唯一標識，并采用JSON格式的數據保存該地籍子區的基本信息數據；最后將存儲的數據進行分類，分別創建地圖標注、共有產權情況、戶口簿、簽字、權源材料、身份證、四至等子文件夾。數據采集文件結構如圖3所示。

1.3.2 身份證識別模塊

字符識別技術（OCR）是基于光學計算和計算機技術，通過檢測字符每個像素的暗亮模式來確定其形狀，再翻譯成計算機文字的過程[4]。隨著AI技術不斷的發展，證件識別技術以較高的正確率越來越受廣大用戶的青睞。在權利人基本信息創建過程中采用身份證自動識別技術，能根據身份證信息智能化創建權利人信息，讀取所在省、市、縣信息，并根據這些信息智能化地籍子區文件夾、填寫門牌號、創建權利人文件夾。身份證識別技術采用百度OCR身份證識別接口，該接口提供Python、Java、C++、php、C#編程語言等各種語言的調用方式。移動端通過攝像頭獲取身份證的圖片信息，通過壓縮編碼利用網絡調用百度OCR身份證識別接口，返回信息包括姓名、性別、民族、出生日期、住址、身份證編號、發證機關以及有效日期等。百度OCR身份證識別接口還提供了離線開發接口，可將SDK集成到移動設備中（Android、iOS），無需網絡即可實現身份證質量校驗、全字段或關鍵字段識別等功能，從而對用戶信息進行保護。

圖2 系統功能模塊

圖3 數據采集文件結構

1.3.3 圖片采集模塊

圖片采集是系統數據采集的核心功能，包括身份證戶口簿的正反面照片、權利人簽字時的照片、指界照片以及宗地四至前后左右等信息的采集。在圖片存儲時，先對圖片進行分類，再按照特定規則進行命名，標識圖片的類別名稱，包括身份證配偶信息、正反面信息、戶口簿的戶主配偶正反面信息、簽字和指界本宗地戶主以及鄰宗地戶主情況等信息。圖片保存在相應的文件夾中，針對不同移動設備拍攝的照片大小不固定的問題，在不影響后期圖片識別和處理工作的前提下，系統將對過大的圖片進行壓縮處理，以減小移動端的存儲空間。

1.3.4 地圖標繪模塊

系統通過該模塊實現地理信息數據（點、線、面）的采集，地圖涂鴉信息的保存以及地理信息數據屬性信息的采集。在地圖標繪前，需將經過處理的柵格數據導入系統，并進行相應設置。地圖標繪是以柵格數據為底圖進行圖形數據的增加、刪除、后退、修改、顯示等一系列操作。標繪完成后，用戶可通過微信等方式將該數據傳遞給測量組成員，測量組成員則根據標繪的位置進行數據的精確測量。地理數據在移動端以特殊的格式進行存儲，該格式可在桌面端軟件中轉換為通用的shp文件或kml文件，方便其他軟件的讀取和編輯。

1.3.5 地圖定位模塊

由于數據采集人員所處的環境地形復雜或深入深山老林，特別是我國西部的農村地區，村莊偏僻、山高人稀，因此系統提供了位置信息服務，可在線調用Google切片地圖并顯示當前位置信息。地圖控件采用MapBox For Android開源控件，并采用高德地圖的位置服務，通過糾偏處理，使得位置信息能夠與地圖很好的貼合顯示。相較于高德地圖和百度地圖，該系統采用的影像地圖更加清晰，彌補了商業地圖在偏遠山區數據不全、精度不高的劣勢。

1.3.6 數據傳輸模塊

該模塊可將采集的數據打包上傳至服務器。由于數據比較零散，上傳前需進行數據預處理，移動端App先對采集的數據進行壓縮，上傳完成后再解壓到服務器上，并以文件的形式進行存儲，同時創建區域文件夾和地籍子區文件夾。桌面端軟件提供從服務器上下載的功能，能瀏覽服務器上的所有數據，并以文件瀏覽的方式進行展示。該模塊可選擇特定的數據進行下載和上傳，同樣采用文件壓縮、傳輸、解壓等步驟完成。

1.3.7 用戶管理模塊

系統對數據采集員、數據審核員、項目經理等不同的用戶角色設置了不同的權限，其中數據采集員主要是移動端App的使用者，數據能通過移動端進行上傳，也支持桌面端軟件上傳，無論是移動端還是桌面端均需登陸該系統；數據審核員能下載服務器數據，并檢查其是否符合采集標準，或經過自己的修改達到數據采集的標準，達標的數據需再次上傳至服務器；項目經理負責最終判斷某一宗地的數據采集是否完成，并進行標注。

1.3.8 數據導出轉換模塊

移動端采集的數據以文件結構體系進行保存，一般情況下該數據格式需轉換為標準格式才能進入下一步整理流程。因此，桌面端軟件需對移動端的數據格式進行轉換，將宗地權利人信息數據轉換為需要的數據表格，主要包括房屋調查表、四至成果表（圖4）、外業采集成果表（圖5）、宗地圖、權籍調查表、一戶一檔數據以及標繪文件等。

圖4 四至成果

圖5 外業采集檢查成果表示例

2 關鍵技術分析

2.1 軟件授權加密技術

軟件是一種可以復制使用的產品，軟件的授權使用是軟件作為產品的重要部分。房地一體化外業數據采集系統的移動端部分采用授權文件的方式進行授權，將移動端唯一標識和授權使用時間等信息生成具有唯一性的授權文件。授權文件適用于在線和離線的工作環境，無需在線驗證，允許離線環境下的軟件授權驗證。

1）授權文件的生成。授權文件生成軟件基于移動端的機器碼、軟件的包名、授權允許使用的時間，采用MD5加密技術，通過特定的秘鑰轉換為加密字符串，再將這些字符串轉換為字節。在授權時間的處理上，系統采用兩種方式：①以時長為時間限制，該方式在完全離線的狀態下（不連接互聯網也不接受GPS信號）使用，在移動端軟件里，系統能自動記錄軟件激活狀態的總時間；②采用限制日期型，該方式只要連接互聯網或GPS信號即可使用。

2）授權文件的驗證。在移動端App打開軟件時，軟件將檢測授權文件的情況，主要包括無授權文件、含有授權文件、授權文件的包名相同、授權文件在有效期內等情況，針對不同情況，軟件會有不同的提示。

2.2 圖片自由裁切變換技術

在圖片采集過程中，有很大一部分圖片是文檔數據的拍照采集，如身份證、戶口簿、各種文檔證件等，通常這種數據是采用復印的方式獲取的。系統以拍照的方式代替復印，但二者最大的不同是拍攝的照片具有形變，規則矩形的身份證和紙張都具有一定角度的仿射變換，因此系統提供了將這種變形圖片轉換為正常圖片的仿射變換功能。通過在圖片上繪制矩形的頂點坐標，對原有圖像進行矩陣變換，以實現對原有圖像的拉伸處理，如圖6所示。

圖6 仿射變換前后對比

2.3 數據傳輸與解壓縮技術

采集的數據在傳輸過程中，由于數據文件較多，將出現各種問題，因此系統采用數據壓縮、傳輸、解壓的流程。在數據傳輸前，以宗地或行政區為單位，對數據進行壓縮；然后在服務端對接收到的數據進行解壓，按照之前的文檔結構進行保存，并讀取文件中的宗地或行政區信息，用于文件信息的存儲。另外，移動端拍攝的圖片像素較高，一個權利人采集的數據有可能達到100 M，這么大的數據量不利于數據的在線傳輸，因此數據壓縮前，在不影響圖像的識別的前提下，系統對高分辨率的圖片進行壓縮處理，將不同移動端拍攝的圖片壓縮至固定像素。

2.4 空間數據存儲技術

地理信息采集的數據主要包括點、線、面等地理信息數據及其屬性信息。桌面端地理信息一般采用數據庫進行存儲，需在傳統的關系型數據庫上安裝支持空間數據引擎的插件。Android和iOS系統均支持輕量級的SQLite數據庫。SpatiaLite空間數據庫是基于SQLite擴展的支持空間數據存儲與查詢的輕量級數據庫，是一個簡單、實用的輕量級GIS數據庫；遵守OGC標準，支持SQL語言，支持對空間數據進行操作[5]。在數據的訪問效率、完整性和安全性等方面，SpatiaLite也具有明顯優勢，支持存儲器存儲，提供R-tree和Mbrcache空間索引機制，極大地提高了用戶訪問數據庫的效率。此外，其元數據機制也提高了管理和查詢矢量數據的效率[6]。

移動端利用類庫對SpatiaLite數據庫進行讀寫，采用SQL語句對數據庫數據進行操作。SpatiaLite數據庫提供了各種針對空間數據的操作函數和轉換函數，能將符合條件的幾何字段字符串表達轉換為能被數據庫識別和存儲的Blob字段。將采用WKT表達的空間信息插入數據庫的SQL語句為：

Insert Into TableName geom values GeomFromText(wkt)

將從數據庫中讀取的空間數據轉換為WKT字符串的SQL語句為：

Select name AsText(geom) From TableName

SQL語句能將空間信息的Blob 字段字節數據轉換為可讀的WKT數據。空間幾何屬性的表達既可采用WKT格式，也可采用GeoJSON和kml格式，還可利用不同的函數進行轉換。

3 結 語

房地一體化外業數據采集系統包括移動端App、服務器和桌面端軟件系統3個部分。該系統實現了數據采集、傳輸、編輯、處理的流程化處理，特別是在移動端部分，集成了拍照、定位、地圖、文字識別等功能，將先進的技術應用于實際生產工作中，給外業數據采集帶來了極大的便利。數據共享技術能及時地將最新成果反饋給內業編輯人員和管理人員，有助于提高數據生產的效率和周期。房地一體化數據管理的最終目標是建立一整套房地一體化管理系統，按照統一的技術標準，整合、匯集地域內不動產登記相關部門的房地一體化調查成果數據[7]。外業數據采集系統是該管理系統數據源重要的獲取方式，獲取方式的完善和格式的統一有助于管理系統的建立，為廣大用戶提供優質可靠的服務。