基于云AI開放平臺的薇甘菊調(diào)查APP開發(fā)與應(yīng)用

馬紅巖陳志云馬瑩瑩李東文賴武婷袁富堅王玲

(1.廣州碳匯林業(yè)有限公司，廣東 廣州 510650；2.中山市林業(yè)有害生物防治檢疫站，廣東 中山 528403；3.廣州研美園林工程設(shè)計有限公司，廣東 廣州 510630)

薇甘菊被列入世界上最有害的100種外來入侵物種之一，也被列入中國首批16種外來入侵物種，成為農(nóng)林檢疫對象[1]。薇甘菊傳播途徑多、速度快的特性，使薇甘菊調(diào)查效率面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。

開發(fā)團隊通過先期調(diào)研，發(fā)現(xiàn)在薇甘菊調(diào)查過程中存在以下幾個問題：傳統(tǒng)調(diào)查方式的效率不高，需要消耗大量的人力和時間。大多數(shù)調(diào)查單位仍在沿用傳統(tǒng)的調(diào)查工具如皮尺、角規(guī)、手持GPS和紙質(zhì)記錄表等進行調(diào)查，且需投入較長時間進行調(diào)查數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄和照片歸檔整理等工作；傳統(tǒng)調(diào)查中調(diào)查信息是調(diào)查人員通過紙質(zhì)表格記錄調(diào)查數(shù)據(jù)，再轉(zhuǎn)錄成電子文檔，轉(zhuǎn)錄過程中信息存錄質(zhì)量受人為因素影響過大，易出現(xiàn)人為失誤；調(diào)查數(shù)據(jù)存儲格式不統(tǒng)一，即便是同一單位的調(diào)查數(shù)據(jù)依然存在文件命名格式不統(tǒng)一、記錄術(shù)語不一致的情況，這將導(dǎo)致發(fā)生錯誤后難以追溯和撤銷。

1 薇甘菊調(diào)查APP開發(fā)概述

基于上述問題，從需求角度分析，通過思考技術(shù)和需求之間相互融合的問題，薇甘菊調(diào)查APP(以下簡稱調(diào)查軟件)引入低代碼開發(fā)技術(shù)策略，并利用開放平臺資源快速集成不同的模塊。所謂開放平臺就是指把網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)能力封裝成一系列計算機易識別的數(shù)據(jù)接口開放出去，供第三方開發(fā)者使用，即OpenAPI(open application programming interface)[2]。通過調(diào)用開放平臺API相關(guān)功能，使調(diào)查軟件在開發(fā)過程中，克服了眾多關(guān)鍵技術(shù)，提出了良好的解決方案。

1.1 地理信息服務(wù)功能——地圖API的選擇

市場上常見的各地圖API都有其各自的特色和優(yōu)點[3]，開發(fā)團隊通過對比百度地圖API、騰訊地圖API和高德地圖API，發(fā)現(xiàn)百度地圖API在接口對接簡易性、常用坐標偏差一致性方面具有巨大優(yōu)勢。其定位精度高、覆蓋率廣、網(wǎng)絡(luò)定位請求流量小、定位速度快，其高精度定位模式定位成功率高達99.5%[4]。基于以上優(yōu)點，百度地圖API更有助于快速實現(xiàn)調(diào)查軟件中地理信息服務(wù)功能。

1.2 數(shù)據(jù)共享功能——文件共享服務(wù)平臺的選擇

薇甘菊調(diào)查內(nèi)業(yè)整理過程中不僅要對調(diào)查數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一格式、分類匯總和實時共享處理，而且要保障調(diào)查數(shù)據(jù)的保密性與安全性。由此引出文件共享服務(wù)平臺的搭建需求特征。自主搭建，避免數(shù)據(jù)資料泄露；能被多操作平臺、多開發(fā)語言支持；CuteHttpFileServer是一款免費小巧的HTTP文件共享服務(wù)器工具，其可以跨平臺運行，支持Windows、Linux和Mac，界面簡潔，簡單易用，支持掃碼下載和手機端訪問，手機與電腦之間共享文件。因此，CuteHttpFileServer成為了文件共享服務(wù)器工具的首選。

1.3 寄主植物的識別功能——AI識圖API的選擇

薇甘菊調(diào)查過程中需要能針對薇甘菊附主植物進行智能識別的API。百度AI開放平臺植物識別API包含10余項高精度的識圖能力，可識別超過2萬種常見植物和近8000種花卉，是薇甘菊附主植物智能識別功能實現(xiàn)的優(yōu)選解決方案。

2 調(diào)查軟件設(shè)計

調(diào)查軟件功能模塊設(shè)計主要以簡潔、易用、友好、直觀為原則，操作邏輯主要借鑒目前比較常用的社交軟件，從而減少用戶與調(diào)查軟件的磨合期。調(diào)查軟件功能如表1所示。

表1 薇甘菊調(diào)查APP主要功能表

3 調(diào)查軟件定位及面積測量精度測試

以中山市板芙鎮(zhèn)(E113.257027～113.386288，N22.440434～22.331944)有薇甘菊傳播的林地、農(nóng)田、道路3種類型進行測試。利用傳統(tǒng)調(diào)查方式與調(diào)查軟件進行定位及面積測算的數(shù)據(jù)進行對比，并記錄2種調(diào)查方式外業(yè)調(diào)查及內(nèi)業(yè)整理所用時間。其中傳統(tǒng)調(diào)查工具包括皮尺(50m纖維卷尺)、角規(guī)、紙質(zhì)記錄表、手持GPS定位儀(ICEGPS-110)，調(diào)查軟件測試手機型號為vivo x50。

定位精度測試采用手持GPS導(dǎo)航儀和調(diào)查軟件，在薇甘菊傳播面積范圍內(nèi)的多個調(diào)查點、同一位置進行GPS定位，并進行數(shù)據(jù)對比，結(jié)果見表2。

表2 調(diào)查軟件和GPS導(dǎo)航儀定位比較

面積測算精度測試采用人工測量、GPS測量和調(diào)查軟件測量3種方式，對同一面積進行多次測量，3種工具測量的數(shù)據(jù)見表3，調(diào)查軟件中各測區(qū)影像信息如圖1。

表3 3種方式測量面積比較

圖1 調(diào)查軟件中各測區(qū)影像圖

4 測試結(jié)果與分析

4.1 不同工具定位及面積測量結(jié)果精度分析

從表2可以看出，調(diào)查軟件定位的準確性和精度并不低于GPS導(dǎo)航儀，滿足生產(chǎn)需求。由表3可知，利用3種工具測量的道路與農(nóng)田面積數(shù)據(jù)差異并不顯著，林地面積測量結(jié)果有顯著差異，結(jié)合圖1可以看出，農(nóng)田與道路在調(diào)查軟件中邊界顯示清晰，影像上形狀特征明顯，利用衛(wèi)星圖勾勒邊界法判讀邊界時較為簡單，因此調(diào)查軟件測量結(jié)果與皮尺測量、GPS測量結(jié)果差異不明顯。圖1中林地的測試區(qū)域與周圍環(huán)境區(qū)別不大，影像上形狀特征不突出，在底圖上進行判讀邊界時比較困難，測量結(jié)果與皮尺測量、GPS測量結(jié)果差異顯著。因此，調(diào)查軟件面積測量比較適合影像上邊界特征明顯的區(qū)域，測量高效，其精度滿足生產(chǎn)需求。對于自然界限、道路、房屋特征不明顯的地區(qū)面積測量誤差較大，主要因素在于調(diào)查軟件采用的是開放的地理信息系統(tǒng)平臺，地圖的分辨率較低，從而影響調(diào)查軟件面積測定的精度。為了更好地發(fā)揮軟件調(diào)查在實際生產(chǎn)中的作用，如何提高調(diào)查軟件面積測量精度將是調(diào)查軟件開發(fā)人員今后的主要研究方向。

4.2 傳統(tǒng)調(diào)查與調(diào)查軟件調(diào)查效率分析

本文研究并應(yīng)用的調(diào)查軟件，在滿足薇甘菊調(diào)查的技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，大幅提升了調(diào)查效率，與傳統(tǒng)的外業(yè)調(diào)查、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)錄入、整理、歸檔的方式相比，調(diào)查軟件能夠大大縮短處理周期，減少人工工作量50%以上。

表4 主要工作量

5 結(jié)語

調(diào)查軟件已經(jīng)運用到了實際工作當(dāng)中，功能和性能能夠滿足薇甘菊發(fā)生情況調(diào)查的需要。調(diào)查軟件比傳統(tǒng)調(diào)查的方式節(jié)約工時。其中，位置定位、調(diào)查面積測量、危害植物識別等功能的運用保障了調(diào)查中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的真實性和準確性，跨平臺之間的數(shù)據(jù)共享功能避免了紙質(zhì)表格填報、轉(zhuǎn)錄時的人為因素錯誤，提高了調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的質(zhì)量。調(diào)查軟件使調(diào)查效率和調(diào)查質(zhì)量都得到了有效的提高。但在實際工作中發(fā)現(xiàn)，在一些手機信號較弱的地區(qū)，調(diào)查軟件的某些功能無法正常使用，因此限制了調(diào)查軟件的使用范圍，但隨著軟件版本的升級，一些需要在線使用的功能將轉(zhuǎn)換為離線可用，信號因素的限制也會逐步的解除。