基于Android 的水土流失变化监测系统的设计与实现

杨涛

（国家测绘地理信息局第三航测遥感院，四川 成都610100）

我国是世界上水土流失最为严重的国家之一。严重的水土流失现象是我国生态恶化的集中反映，给生态环境带来了巨大的危机，制约了受影响区域的经济社会发展[1]。目前，“3S”技术被越来越广泛地应用于水土保持调查及监测，通过遥感技术、遥感影像识别等方法，可以快速、高效的了解土壤侵蚀影响因素及时空变化、水土保持措施的现状及变化，判定土壤侵蚀的类型和强度。

1 技术路线

在收集地理国情监测数据和高分辨影像的基础上，通过内业软件对野外调查单元范围内的数据进行裁切、提取等预处理，编辑数据与影像进行底图制作，并复制到平板电脑；然后，通过移动设备在野外实地对水土流失信息进行调查，并拍摄景观照片；调查完成再导入到内业，进行数据编辑，成果整理，最终输出风蚀水蚀调查表和归档成果制图等[2-3]。

1.1 数据预处理阶段。在野外调查开始之前，需要进行数据准备，搜集监测区域的遥感影像图、地理国情监测数据以及水利、气象等行业数据。根据遥感影像图、地理国情监测数据进行野外调查单元的布设和野外调查线路的规划，并制作调查底图提供野外调查时在移动端使用。

1.2 野外调查阶段。根据对监测区域和调查路线的规划，到达指定野外调查单元后，首先对调查单元中心点进行定位，并根据风蚀、水蚀分类对地块进行划分。调查的主要工作是地块上的土壤情况、植被覆盖、水土保持措施等基本信息进行数据录入；同时对调查单元地形地貌概况、各个地块地表以及水保措施等进行拍照，并采集遥感影像解译样本。同时，记录调查人员的定位信息和行走轨迹。

1.3 内业处理阶段。野外调查结束后，根据调查数据库和照片进行数据处理和成果整理。首先对调查单元的地块进行重新分类和编号，同时提供裁切、合并、修线、扣面等辅助编辑工具对地块进行修饰整理；并最终批量输出风蚀水蚀调查表、自动整理照片，输出制图成果。

2 数据采集模块实现

基于Android 移动开发及MVP 架构，结合ArcObjects 组件式开发技术，开发移动端数据采集系统模块。

2.1 Android 移动开发及MVP 架构。Android 系统采用层级式架构，从下至上分别是Linux 内核、硬件抽象层（HAL）、系统运行库层、Java API 框架层和系统应用层，各层之间相对独立，符合高内聚、低耦合的设计原则。MVP 是一种软件设计模式，从软件工程中的MVC（Model View Controller）架构演变而来。对于一个Android 应用，在MVP 架构中通过将UI 界面和数据进行隔离，将应用抽象成View层、Model 层和Presenter 层[4]。

2.2 ArcObjects 组件式开发技术。ArcObjects 是桌面端软件ArcMap、ArcCatalog、ArcScene 以 及ArcGlobe 的 开 发 平 台。ArcObjects 具有强大的开放性和扩展性，支持.Net、Java、C++、Python 等多种支持COM标准的开发语言和工具，可以按需求对组件进行功能扩展[5]。

2.3 功能模块实现。数据采集模块：利用LoginActivity、RegisterActivity、UsersManageActivity 等Activity 组 件 以 及User.java、UserService.java 类实现用户管理；通过ArcGISTiledLayer 加载TPK 或Bundle 格式切片影像数据，并以Basemap 的方式加载到MapView 地图控件以实现地图加载；通过继承LinearLayout的TemplatePicker 类动态生成调绘面板，实现调绘模块；通过ArcGIS Runtime 结合Android GPS 定位方法实现定位和轨迹记录功能；通过构建继承至SurfaceView视图的自定义相机类，实现带有传感器和GPS 定位信息的自定义相机进行样本采集。

数据处理模块：基于Visual Studio 2013 IDE，使用ArcGIS的ArcObjects 组件库二次开发桌面端数据处理子系统。主要实现水土流失调查数据管理、查询展示与数据编辑、风蚀水蚀调查表以及制图输出等功能。

图1 野外调查底图

3 软件试验结果

利用iPad 7 装载水土流失变化监测系统，对研究区域进行监测试验，主要对塔里木河流域进行调查。利用移动端大数据遥感影像存储与显示技术加载调查底图，如图1 所示。

基于GPS 轨迹记录和集成方向传感器信息的照片采集技术，规划线路并进行照片采样，最后整理成果入库，如图2。

图2 调查路线规划及相片采集

水土流失野外调查完成后，在内业进行数据处理和成果输出。系统可以根据调查数据对风蚀、水蚀调查表进行批量导出，并整理样本照片，如图3 所示。

图3 调查表成果整理

4 结论

本文主要实现了一种基于Android 的水土流失变化监测系统，结合3S 技术和地理国情监测数据实现野外数据采集和自动化处理流程。通过试验得出系统能够方便、快捷的完成数据采集和处理任务，在实际项目中具有一定可行性。