面向地理国情监测的外业调绘系统关键技术

冯国会

辽宁省自然资源事务服务中心 辽宁沈阳 110034

1 地理国情监测外业调绘工作的主要目的

1.1 调绘核查地理国情要素信息的准确性

外业调绘工作的主要目的是通过统计现场实地采样结果对地表覆盖分类所涉及的属性、类型以及其边界数据等进行核查，一旦发现在内业判断采集中存在的问题应及时进行更正，同时要对内业判读以及解译的准确率进行统计分析。

1.2 采集样本数据，记录调绘核查信息

外业调绘所获得的数据资料是用户对地理国情监测数据进行质量判断的重要基础，同时也是进行专题研究或者制作多媒体问题的重要素材，因此，在外业调绘时，其地物类型的选择具有较高的典型性以及代表性，然后采集实地影像数据，并对样本信息进行解译分析[1]。

2 外业调绘基本要求

第一，在对现有国土资源进行调查时，为进一步有效地提高国土资源调查效率，减少不必要的时间，从而最大程度上发挥国土资源的应用价值，需要选择现有的国土作为调查资源。第二，在实际调查过程中，不仅需要参考现实国土的发展趋势，还需要对国土的传统发展趋势有一个较为清晰的认知，只有这样才能真正意义上实现国土资源的全面调查。第三，事实上，在对现有国土资源进行全面调查时，根据我国综合国情，设定调查任务为实现国土权属的了解，因此，为全面有效地实现该项任务，需要开展相关调查工作时，对现有国土权属界线进行严格控制。需要注意的是，在对该界线进行划分时，要保证其合理性和合法性，只有这样才能真正意义上规范国土外业调绘工作。第四，事实上，在对国土进行外业调绘时，需要以实地考察内容为国土图表编制依据。因此，在开展相关工作时，要确保基础资料的充分性和严谨性。

3 面向地理国情监测的外业调绘系统关键技术

3.1 地理国情监测软件研发技术

研发地理国情监测外业调查软件支撑外业调查与核查。主要包括PC 端和APP 端，其功能包括：数据加密压缩处理、核查与更新、数据采集编辑、解译样本采集与制作、轨迹与元数据记录、检查记录表导出等。

（1）数据加密压缩。采用空间换时间的思想，对于高分辨率影像，采用了多层次金字塔和压缩技术，来减少IO 和CPU 运算，提高浏览流畅度。对于复杂密集的矢量数据，除了建立高效空间索引之外，还对数据进行分层压缩，以最快速度来操作数据。具体基于霍夫曼重构算法的空间数据无损压缩存储方法，在不破坏数据、不降低影像分辨率的情况下数据压缩率达85%以上，解决了云平台环境下的野外调绘装备大数据传输、安全保密、快速渲染等技术难题。其主要步骤包括：①根据待编码信息的统计特征（熵），按出现频率的大小从下到上构建编码树；②按类似于前序遍历的方法递归地遍历编码树，对于连接左子树的边赋予边码为“0”，连接右树的边码为“1”。反过来亦可；③计算从“根”到“叶”的编码序列，得到某字符的编码。

（2）解译样本采集。遥感影像解译样本的采集，是为了直接形象地提供地表形态说明。每一个照片必须代表着某处的地表数据的类型，以及相对应的遥感影像图切片位置。先进行图层分类设置，考虑到部分人员对某些应用类型不清楚其层级归属关系，系统设计提供了“图层查找”方式优化操作体验。在全部的图层列表中只需输入待查询的地理国情要素或者地表覆盖类型的拼音首字母、部分字母，即可快速定位至所需类型。设置完地理国情分类后，下一个关键技术是实现样本点坐标的采集。地理国情监测外业调查软件采用北斗高精度定位坐标进行采集，数学基础为CGCS2000 国家大地坐标系。采集样本坐标后，如何关联其对应的“地面照片”则是地理国情监测外业调查软件下一个需要解决的关键问题。采用的模式是采用隐藏式属性关联法将拍摄的照片作为不显示的属性与样本地物进行内部关联。拍摄效果不佳的照片可删除与地物的关联关系。由于目前传感器在获取方位角信息方面准确度仍未达到完美的效果。故在判断方位角值时采用了GNSS 定位数据计算模式与姿态传感器方位角值双方位角数据验证模式，在两者大小均为超限时，自动取值。一方超限时，另一数据源能保证数据有效性[2]。

（3）核查与更新。点击“核”字样功能模式，可现场核查地理国情监测数据的信息正确与否。如有地理国情要素类型误，地理国情监测外业调查软件中设计了“移动”功能，一键操作即可完成分类的变换，选择正确的类型，并判断录入的属性完整正确后提交更改，核查功能即已完成。如有地物新增出现，现场更新采集，并输入相应属性即可。

（4）轨迹与元数据记录。地理国情监测外业调查软件默认按照5s 间隔记录轨迹信息，也可自行修改设置。系统每隔5s，会自动记录一个定位点，点与点之间自动连接成轨迹线。

3.2 HiData 地理信息图库一体化技术

提供地理信息内外业生产的一体化解决方案：可以对数据进行分发、打印制图、数据入库等扩展应用，实现一个平台完成地理信息数据生产、作业的流程化管理。给作业人员带来全新的一体化操作体验、流畅的海量数据编辑效果、灵活多变的GIS/CAD操作习惯、多源异构的地理信息数据处理等，极大地提高了作业效率。HiData地理信息图库一体化平台核心组件模块主要包括：多源异构数据管理模块、图形绘制模块、界面交互模块、数据管理模块、图形处理模块、七巧板开发框架等6 个模块[3]。

4 结语

本研究立足于地理国情监测，形成了一整套外业调绘系统，该系统成熟稳定，适于野外作业，精度较高，数据加密型强，传输方便，内外业衔接紧密。并支持二次开发，提供可替换、可拆解的、可复用的组件化、插件式模块；各个模块可以基于不同行业的应用，进行搭配使用，可为日后自然资源调查监测、政府重大战略、重点规划和重要工程等提供服务。外业作业的环境条件差异大，用户对平板操作要求越简单越好，尤其是光线强、气温低的条件，用户体验需要进一步改进。下一步的工作就是充分考虑各类特殊的使用条件，满足各类用户使用要求。