移动外业调绘系统在全国水土流失动态监测与公告中的应用

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摘 要：基于DTGIS平台的移动外业调绘系统，继承内业准备、外业调查与数据汇总等功能，快速高效地完成全国水土流失动态监测与公告项目所要求的外业工作。介绍移动调绘系统的整体架构，详细讲解系统主要功能、系统特点等。

关键词：动态监测；外业调绘系统；移动GIS；DTGIS平台

中图分类号：S157 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）19-0153-02

1 概述

2007年，财政部、水利部批准实施全国水土流失动态监测与公告项目，由水利部水土保持监测中心组织实施。2008年，全国水土流失动态监测与公告项目被列为水土保持经常性业务经费项目，由水利部水土保持监测中心和七大流域机构水土保持监测中心站共同实施。

2011年8月，受部财务司和水土保持司委托，水利部水土保持监测中心牵头，会同长江、黄河、淮河、海河、珠江、松辽和太湖七大流域机构水土保持监测中心站编制了财政专项《全国水土流失动态监测与公告项目规划（2013～2017年）（征求意见稿）》。2012年6月，《全国水土流失动态监测与公告项目规划（2013～2017年）》通过了水利部的审查。规划对全国水土流失动态监测与公告项目的目标、任务、技术路线、组织实施和各单位的分工与任务等，做了统一规定。

全国水土流失动态监测与公告项目实施范围广，项目实施周期为年度项目，对时间的要求较严格，且该项目的外业调查工作量大，传统方法消耗大量的人力与物力，且效率不高。移动外业调绘的应用将为该项目的外业调查提供重要的帮助，通过移动终端设备的定位采集功能、外业调查信息采集以及数据的汇总分析，提高了外业调查的工作效率与工作质量，也更好地展示了水保信息化的建设成果[1]。

随着信息化技术的发展，移动GIS技术深刻影响了水土保持外业调查的各个环节，无论是调查前期准备工作，还是现场信息采集、后期数据处理方式都发生了巨大变化[2]，推动着水土保持外业调查从传统调查方式向现代调查方式转变。

2 系统总体介绍

在系统架构上，分成内业准备、外业调绘核查和内业整理三个模块，其中内业准备和内业整理整合成内业准备整理一个模块；硬件平台上，基于Windows系统平板电脑开发，运行速度快、续航时间长，同时兼容普通PC机，便于数据传输、拷贝。使前期内业准备、外业调绘核查、后期内业整理集成于同一终端，实现业务流程一化。系统整体功能架构见图1。

2.1 内业准备

全国水土流失动态监测与公告项目由水利部与全国七大流域机构分别组织实施，在实施过程中各单位采用的数据源、参考数据的类别与数量不完全一致，因此，系统提供相关功能将外部数据统一转换到移动外业调查系统平台所支持的格式。并提供对行政区划代码、土地利用代码等字典的维护功能。

2.1.1 图层管理

图层管理包含地图、工具与窗口三个切换页签。

地图功能包含高程域、其他基本设置、添加图层、保存等功能。其中，最常用的有高程域、添加图层、保存等3个功能。主要用于添加高程域、添加专题图层等。

工具模块主要包括地名定位、逆向地理编码、图上绘制、图上量算和栅格数据集控制点编辑几项功能。主要用于关键字搜索、定位坐标点、绘制编辑几何图形、面积长度量算、采集、编辑控制点等。

窗口功能包含切换/打开到三维模式、切换/打开到二维模式、保存当前观察位置、加载观察位置等四部分，前两部分的主要作用是切换当前图层的二维或三维模式，后两部分的主要作用是便于保存、快速查看上次观察的位置。

在栅格数据加载之前，首先需要对栅格数据进行预处理，该工具的功能包括对栅格数据进行创建、查看、重采样、合并、删除、修改栅格金字塔无数据值、修改栅格金字塔地理设置等操作。

矢量工具主要提供对矢量数据集进行查看、创建副本、添加等操作，以及对数据集内的几何图形进行查看、修改设置等功能。

2.1.3 字典维护

字典维护又称为数据字典编辑器，其主要目的是针对移动调绘核查系统常用的字典进行编辑处理，主要包括行政区划字典，土地利用字典，生物措施字典，工程措施字典以及植被覆盖度字典。可根据不同的业务内容进行字典定制编辑。

2.1.4 土地利用管理

土地利用管理主要是指为移动调绘核查系统添加操作数据以及对操作数据属性进行修改。主要包括添加shp数据、添加DB数据库文件、清空和编辑。同时在该模块内还可进行统计分析，对土地利用情况进行整体的掌控。

2.2 外业调查

外业调绘核查模块用于外业调查中生成外业调查点、填写外业调查表、笔记、录像等，首先在内业准备整理模块中准备好调查区域的DEM、遥感影像、土地利用数据，打开移动调绘核查系统-外业调绘核查模块，即可进行外业调绘核查工作。考虑到外业调绘核查场景，移动终端外业调查模块采用触摸+手写笔的操作模式，界面简洁，仅保留调绘核查常用功能。

数据采集功能模块主要集中在右上角，6个功能按钮，分别为：采集点、拍照、笔记、录音、录像、调查表。主要提供选取调查对象，对调查对象进行拍摄照片、记录笔记、录制录音、获取影像及填写调查表等功能。

外业调查时的调查流程为：采集点选取。选择当前操作图斑，在有GPS信时，勾选GPS选中的图斑，也可手动点选图斑或输入GPS坐标点。

填写记录。采集点后，对外业调查点情况记录笔记，界面右上角单击笔记按钮，可以进行编辑，单击调查表按钮可进行预制的调查表进行填写，调查表内容也可根据业务内容定制。拍照、录音、录像等功能分别可对当前调查对象进行照片、音频、视频的记录获取。

2.3 内业整理

内业整理功能，集成于内业准备整理模块内，主要提供外业调查的信息整理编辑功能。

2.3.1 合并记录

合并记录工具主要用于外业调绘核查完成后的内业整理工作，可将多台终端外业数据进行合并整理并在一个电脑上输出，方便后期数据统计。

2.3.2 记录分析

记录分析工具，可显示全部外业采集点，点击“历”可在右侧“智能查询”窗口显示外业采集编辑信息，单击可快速定位到外业采集点。

2.3.3 输出

输出功能是本系统的核心功能之一，该功能经常与“记录分析”功能协同运用。该功能可以快速实现对外业调查过程中数据、表格、照片等的整理，提高工作效率，减免人为整理的误差，提高资料整理的准确度。输出成果满足《全国水土流失动态监测与公告项目水土流失重点区域监测成果整编工作手册》的要求。

3 系统特点

与传统外业信息采集方式相比，移动终端具有便携性、高效性、经济性等优势。本系统除具备普通移动GIS的特点外，还具备一体化、集成化、定制化、可视化等特点。系统界面见图2。

3.1 内外业一体化

根据业务流程特点，将外业信息采集模块、内业准备整理模块，集成到一个系统，内业准备、外业采集、内业整理在同一终端、同一系统内完成。避免系统间的切换操作，减少数据流转环节，提高工作效率。

3.2 设备集成化

基于定制高性能的WINDOWS系统平板电脑，运行速度快、便于携带、续航时间长，避免卡顿、加载速度慢等问题。配套GPS模块，可进行定位、导航、拍照、录音、录制视频、接收无人机图传等。将GPS、PDA、相机、调查表格、测绘工具集合于一身，接口丰富，便于数据导出、网络连接、无人机连接等。

3.3 内容定制化

内置的调查表格、数据字典等功能，可针对业务特征、成果形式进行定制服务，定制方法简单易于操作、成本低。标准化的表格输出，减少外业信息在纸质与电子之间的转换，最大限度保证数据的真实性。

3.4 三维可观化

加载DEM数据后，系统可快速在二维/三维视图模式下进行切换，直观的对调查现场的地形地貌进行分析。

4 结束语

移动外业调绘核查系统是在总结各行业现有产品的基础上[3-4]，结合水土保持动态监测与公告项目业务需求，充分考虑整体业务流程的优化、现有技术条件和成本等因素，目的是为了在项目外业工作的调查测绘、现场核查阶段，获取现场土地利用情况、水土保持措施分布、土壤侵蚀分布、面积和强度等信息，为动态监测与公告项目的顺利实施奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]魏茂盛.移动GIS在全国第一次水利普查中的应用[J].水利信息化，2011（4）：48-50.

[2]孔姗.面向土地确权的内外业一体化信息采集系统设计与实现[D].中国矿业大学，2015.

[3]曾麦脉，余顺超，唐庆忠.水蚀外业调查系统方案研究[J].人民S河，2014，36（1）：82-94.

[4]庄晓东，王海银，胡振彪，等.地理国情普查外业调绘核查系统实现[J].测绘科学，2016，41（2）：58-61.