“一点一景”地理信息数据在线采集技术研究与应用

程宝银张 蒙

（苏州市测绘院有限责任公司，江苏 苏州215006）

0 引 言

随着社会经济发展，人们对地理信息的需求越来越高，对地理信息数据的质量和现势性要求也越来越高。然而，传统地理信息数据采集需要由少量专业单位或专业人员实施，效率低、耗时长，不能满足广大用户需求。

传统地理信息数据采集方法包括内业采集和外业调绘2种。然而，无论是利用各种比例尺基础地理信息数据（图）、各类行业专题数据（图）、地理国情监测成果等资料进行目标地理信息数据提取的内业采集，还是根据外业工作底图、实地采用GPS等测量仪器进行目标地理信息数据测绘的外业调绘，均具有以下几方面局限[1-6]。

（1）通常采用项目模式。这种模式只能由专业测绘单位实施，不能充分利用数据使用者本身的人员力量和数量众多的社会公众力量。例如在智慧城市、智慧社区建设过程中，这种模式无法充分利用城市网格管理员和广大市民快速化、碎片化的信息反馈，很大程度上制约了数据采集与更新的效率和及时性。

（2）实时服务能力弱。内业采集可利用的资料类型有限、现势性不高、时点不统一，外业采集工作量大、周期长、协同作业灵活度不高，无法满足辅助决策、应急测绘、公众信息服务等实时或准实时服务需要。

（3）质量检查强度大。在采集过程中，也往往无法避免由于人为因素导致的错漏。目标地理信息数据的源数据通常不明确，无法直观查询、显示源数据，导致数据采集与质检过程中查询核对的重复工作量大、易出错，不便于质量控制和质量追溯。

因此，如何实现地理信息数据的快速采集与实时更新，需要在互联网泛在地理信息数据挖掘与应用、基于Web+的实时在线数据采集技术、数据众筹与联动更新等方面进行突破与创新，使地理信息数据采集更新工作由静态变为动态、离线变为在线、滞后变为实时、专业变为业余、少量变为大众[1-3]。

为了突破传统地理信息数据采集局限，本文构思设计了“一点一景”地理信息数据在线采集与更新技术方法。另一方面，随着移动GIS、大数据、云计算、互联网地图等技术不断发展，使地理信息数据快速采集、实时传输、在线处理与交互成为一种可能。开发基于天地图等互联网电子地图进行地理信息数据搜索、筛选、采集、录入，通过云服务器进行同步更新、数据存储的在线采集系统，是一种切实可行、行之有效的技术方法，具有一定研究意义和应用价值。

1 “一点一景”技术

“一点一景”指任意一个地理信息点（泛指点、线、面状地理要素）都链接了一张（或一组）对应的实景（照片）。如周市镇兴趣点，链接了一张实景照片（图1）。

“一点一景”技术继承了传统地理信息数据采集的技术优点，对内外业采集方法进行了优化改进。

图1 “一点一景”地理信息数据示例

（1）灵活性。传统地理信息数据采集需要测绘专业技术和相应的测量仪器设备。“一点一景”数据采集方法采用普通手机完成拍照，一个操作同时完成坐标数据、实景数据的采集。这种“随手拍”的作业模式，可以充分利用数据使用者本身和社会志愿者的力量进行快速、实时的数据采集或信息反馈，在工作安排上具有更大灵活性。

（2）客观可靠性。传统地理信息数据采集时，调注的地理名称属性及现状信息等不可避免地存在一定人为偏差和取舍误差，“一点一景”数据采集的实景（照片）更具有原真性和客观可靠性。

（3）高效实时性。传统地理信息数据采集通常采用项目模式，需要一定项目运行周期。“一点一景”数据采集操作更为简便，可利用的人力物力更为泛在、充沛，保证了地理信息数据采集的高效性与实时性。

与传统地理信息数据采集方法相比，“一点一景”技术通过开发基于移动端的数据采集系统和Web端的数据运维管理系统，实现了地理信息数据的快速采集及在线更新，在工作安排、采集方法、成果内容、更新频率等方面具有更多优势（表1）。

表1 “一点一景”技术与传统采集方法的比较

2 平台系统设计

2.1 总体框架

“一点一景”地理信息数据在线采集云平台（图2）采用 Web GIS、移动 GIS、Android SDK二次开发、数据传输及加密等技术，利用天地图API接口加载作业参考地图和获取相关服务，结合关系型数据库和天翼云服务技术，实现对“一点一景”地理信息数据的采集、传输、更新、存储、管理，形成集移动端数据采集系统和Web端数据运维管理系统于一体的在线采集云平台。

图2 “一点一景”云平台总体框架

2.2 关键技术

2.2.1 WebGIS与移动GIS

Web GIS是基于网络的GIS。作为传统GIS在互联网上的延伸，通过在GIS中嵌入HTTP标准体系，利用Internet技术进行扩展。Web端采用B/S结构，通过服务端向客户端提供的各种服务，实现随时随地利用浏览器对地理信息数据的共享、管理、发布等应用功能。

移动GIS是一种继桌面端GIS、WebGIS后，基于无线通讯和互联网服务，以移动设备为终端，采用BDS、GPS或基站为定位手段的GIS技术[7]。移动端采用基于现有平台的二次开发模式，运用嵌入式系统技术、移动计算及通信技术，实现了对地理信息数据的采集、传输等应用功能。

2.2.2 天地图API

“天地图”作为“数字中国”的重要组成部分，由国家测绘地理信息局建设，以各级GIS数据为依托，提供了多尺度、多类型地理信息实时在线服务的综合性地理信息服务平台[8]。相较其他网络地图，其数据资源有较高现势性、准确性、可靠性和权威性。天地图API包括 Web端API、移动端API以及其他服务，提供了快速调用各种地图服务和数据资源的通道。

在平台建设中，以天地图基础地理信息构建了基础参考底图数据框架。Web端调用符合HTML5.0规范的JavaScript API4.0接口，移动端调用基于Android2.2及以上应用程序接口的移动API（Android）v3.0，通过天地图服务的应用，实现了地图显示、坐标获取、图层切换、地名搜索等功能，满足平台建设需求。

2.2.3 Android SDK

考虑Android系统在手机、平板等移动智能终端设备系统中份额占比较大，选择该系统作为移动端应用的承载平台。Android系统是一个基于开源软件Linux的手机系统平台[9]，具有高度开放性，提供了种类繁多的函数库及框架。移动端的基础框架基于原生态Android SDK的Java核心类库，网络传输采用okhttp网络框架，图形图像处理采用glide图片加载框架，通过这种不依赖于第三方组件开发方式，避免了商业平台的限制，同时可以灵活定制各种功能。

2.2.4 云服务技术

平台服务端及数据存储数据库部署在天翼弹性云主机（CT-ECS）中[10]。相较传统服务器，CTECS具有快速（即开即用，不受主机数量限制）、灵活（弹性扩展，按需随时升级配置）、安全（完善防护，专线接入，提供流量清洗、服务器及网站安全、数据备份存储）、稳定（可靠系统，云盘自动备份）的特点。

同时，基于“移动端-云端-Web端”数据同步的设计框架，将计算、分析移植入服务器云端，借助云端强大的计算能力可快速响应用户请求，降低了移动端及Web端有限资源的消耗与运行压力，保证了信息处理效率。

2.2.5 数据加密技术

顾及数据安全性，从实体位置信息、数据存储、数据传输等方面进行加密。对于实体位置信息的加密，存储阶段通过将获取的坐标转换为模拟坐标（伪坐标）进行加密，显示阶段利用反地理编码的方式匹配原始坐标[11];对于数据存储加密，在数据库中采用TDE透明数据加密技术，使用加密密钥对数据库文件加密;在数据传输过程中采用AES技术对数据加密;同时，通过云平台的安全机制加强了数据的安全性和保密性。

2.3 功能设计

“一点一景”云平台应用系统包括移动端数据采集系统和Web端的数据运维管理系统（图3）。

图3 系统功能结构

移动端数据采集系统实现了地图导航、实景采集、属性编辑、用户监控及动态实时定位等功能（图4）。

图4 移动端数据采集系统界面

Web端数据运维管理系统实现了在线用户管理、历史轨迹查询、实景定位、数据传输（上传与下载）、计划查询及工作量统计等功能（图5）。

图5 Web端数据运维管理系统界面（点位查询）

3 应用实例

3.1 应用于地图兴趣点采编

在地图编制项目中，采用“一点一景”云平台进行地图兴趣点数据的采集与更新（图6），提高了地图兴趣点数据采集的效率与质量。

图6 地图兴趣点采编示例

3.2 应用于地理国情监测

在地理国情监测项目中，采用“一点一景”云平台进行外业遥感影像样本解译，完成了样本影像与实景照片的挂接（图7）、轨迹线提取等工作。

图7 地理国情应用示例

3.3 应用于智慧城市数据采集与更新

在“子城在线”等智慧城市管理平台项目建设过程中，通过“一点一景”技术应用，使城市网格管理员可以通过“随手拍”模式，进行地名地址数据、城市管理事件数据、城市部件状态和属性等数据的快速采集、上传与更新（图8）。

图8 城市管理事件采集示例

4 结 语

通过对“一点一景”技术的研究，开发了“一点一景”地理信息数据在线采集云平台。该平台以地理实体为基本单元，采用“一点一景”的数据组织管理方式，实现了地理信息数据从采集、传输、更新、入库、应用的全生命周期管理。这种以“‘云’为后端、‘Web+APP’为前端”的作业模式，为地理信息数据采集及更新提供了新的思路和解决方案，使得更多志愿者和社会公众能够通过便捷式的移动设备参与到信息化建设中，可更好服务于数字城市、智慧城市建设。