測(cè)量標(biāo)志巡查內(nèi)外業(yè)一體化管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

彭李，周勇，黃健

(1.荊州市測(cè)繪院，湖北 荊州 434000； 2.荊州市自然資源和規(guī)劃局，湖北 荊州 434000)

1 引 言

測(cè)量標(biāo)志是維持國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)、高程系統(tǒng)、重力系統(tǒng)及其框架的基礎(chǔ)設(shè)施，是空間位置定位的基準(zhǔn)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的基礎(chǔ)保障作用[1，2]。測(cè)量標(biāo)志一旦破壞，就無(wú)法發(fā)揮其應(yīng)有作用，而且恢復(fù)重建工作非常復(fù)雜，費(fèi)用大大增加，影響正常的測(cè)量活動(dòng)。因此，各級(jí)測(cè)繪地理信息主管部門高度重視此項(xiàng)工作，每年都定期開(kāi)展測(cè)量標(biāo)志巡查工作，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)測(cè)量標(biāo)志保護(hù)。

由于測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)資料均為靜態(tài)圖紙及紙質(zhì)文檔，而且測(cè)量標(biāo)志種類多、分布范圍廣、巡查工作周期長(zhǎng)，外業(yè)還要攜帶儀器設(shè)備，傳統(tǒng)手工管理的方式操作十分不便，存在測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)難找、數(shù)據(jù)查詢困難、信息化水平不高、大量重復(fù)性工作等諸多問(wèn)題，無(wú)法及時(shí)掌握測(cè)量標(biāo)志的情況，不便于測(cè)量標(biāo)志的維護(hù)和保管。各地除了制定測(cè)量標(biāo)志巡查的相關(guān)措施外，開(kāi)展了測(cè)量標(biāo)志信息化工作，基本實(shí)現(xiàn)了測(cè)量標(biāo)志數(shù)據(jù)的集中管理[3，4]。但這些系統(tǒng)架構(gòu)單一、功能設(shè)計(jì)側(cè)重于數(shù)據(jù)庫(kù)管理，忽視了測(cè)量標(biāo)志巡查內(nèi)外業(yè)的業(yè)務(wù)聯(lián)系，導(dǎo)致了數(shù)據(jù)更新維護(hù)不一致、時(shí)效性差、信息不準(zhǔn)確等問(wèn)題，在一定程度上影響了測(cè)量標(biāo)志的巡查工作[5，6]。

測(cè)量標(biāo)志巡查是一項(xiàng)系統(tǒng)性、持續(xù)性的工作，時(shí)間緊、任務(wù)重，如何提高巡查工作的效率，是當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。本文采用面向服務(wù)的(SOA)架構(gòu)及移動(dòng)GIS等技術(shù)，以測(cè)量標(biāo)志巡查數(shù)據(jù)管理為主線，設(shè)計(jì)了測(cè)量標(biāo)志巡查內(nèi)外業(yè)一體化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基于平板電腦的移動(dòng)巡查和桌面端展示測(cè)量標(biāo)志位置以及其他相關(guān)屬性信息，能夠有效管理測(cè)量標(biāo)志信息及基于規(guī)則和模板驅(qū)動(dòng)的測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)相關(guān)電子表格批量輸出等，滿足測(cè)量標(biāo)志巡查、管理的業(yè)務(wù)需求。系統(tǒng)既便于對(duì)測(cè)量標(biāo)志的維護(hù)，又大大縮短了巡查周期，保證了點(diǎn)位資料的現(xiàn)勢(shì)性，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量標(biāo)志巡查的信息化。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)總體框架分為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范層、數(shù)據(jù)支撐層、基礎(chǔ)框架層和功能應(yīng)用層四個(gè)部分[7～9]，如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范層。系統(tǒng)建設(shè)嚴(yán)格遵循行業(yè)相關(guān)的數(shù)據(jù)規(guī)范、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)程等，并根據(jù)建設(shè)內(nèi)容形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)資源建設(shè)和符號(hào)化表達(dá)規(guī)范要求。

數(shù)據(jù)支撐層。為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，包含作為底圖數(shù)據(jù)的衛(wèi)星影像、測(cè)量基礎(chǔ)DLG數(shù)據(jù)、文檔資料等數(shù)據(jù)，還包括保管員數(shù)據(jù)、各類測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)數(shù)據(jù)(三角點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)、GPS點(diǎn)、基準(zhǔn)站等)。

基礎(chǔ)框架層。包含高度集成化的應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)和中間件產(chǎn)品，通過(guò).NetFrameWork、ArcGIS、Android API和ArcGIS For Android等提供統(tǒng)一的技術(shù)支撐。

功能應(yīng)用層。包括桌面端管理子系統(tǒng)和移動(dòng)端巡查子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加載、地圖瀏覽、標(biāo)志點(diǎn)查詢與統(tǒng)計(jì)輸出，野外巡查、路徑規(guī)劃、照片采集、GPS定位與軌跡記錄等功能。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

桌面端主要提供對(duì)空間數(shù)據(jù)的訪問(wèn)、編輯、輸出等功能，將內(nèi)業(yè)處理數(shù)據(jù)與外業(yè)巡查緊密地結(jié)合在一起，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化測(cè)量標(biāo)志巡查流程，底圖數(shù)據(jù)制作、平板數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)管理、報(bào)表輸出等工作主要在桌面端執(zhí)行，具體功能如圖2所示。

圖2 桌面端管理子系統(tǒng)功能

平板端主要用于測(cè)量標(biāo)志的野外巡查工作，運(yùn)行于安卓平臺(tái)的平板電腦上，考慮平板的顯示效率，在桌面端首先對(duì)已有影像數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)切片操作，由于涉及數(shù)據(jù)保密工作，在進(jìn)行外業(yè)巡查時(shí)，需要將所需的數(shù)據(jù)下載到平板端進(jìn)行存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的讀取、顯示、編輯、保存通過(guò)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)完成，具體功能如圖3所示。

圖3 移動(dòng)端巡查子系統(tǒng)功能

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)主要包括各類測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)數(shù)據(jù)內(nèi)容：三角點(diǎn)數(shù)據(jù)、水準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)、GPS點(diǎn)數(shù)據(jù)、基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)、保管員信息、巡查路徑以及各種輔助點(diǎn)、輔助線和輔助面數(shù)據(jù)。

測(cè)量標(biāo)志數(shù)據(jù)庫(kù)在桌面端和移動(dòng)端基本保持一致。桌面端通過(guò)Microsoft SQLServer 2016和ArcGIS統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)，移動(dòng)端則采用Sqlite數(shù)據(jù)庫(kù)，并進(jìn)行擴(kuò)展，以支持空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。考慮到底圖瓦片的大數(shù)據(jù)量和離線加載的需要，系統(tǒng)將瓦片實(shí)體文件存儲(chǔ)在平板存儲(chǔ)或SD卡的文件中；測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較少且用戶操作頻繁，將其存儲(chǔ)在平板項(xiàng)目目錄的Sqlite數(shù)據(jù)庫(kù)中。另外，圖片采用實(shí)體文件保存，數(shù)據(jù)庫(kù)保存路徑和文件名。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 桌面端管理子系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)地圖瀏覽、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)設(shè)置、地圖工具、移動(dòng)端數(shù)據(jù)管理和查詢統(tǒng)計(jì)等功能，系統(tǒng)界面如圖4所示。移動(dòng)端數(shù)據(jù)管理模塊實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)庫(kù)中下載數(shù)據(jù)(geodatabase格式數(shù)據(jù)庫(kù))提供給外業(yè)巡查系統(tǒng)使用；當(dāng)外業(yè)巡查完成后，支持將geodatabase數(shù)據(jù)庫(kù)上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)，保持內(nèi)外數(shù)據(jù)的一致性。通過(guò)選擇或輸入行政區(qū)劃，標(biāo)志類型以及級(jí)別、點(diǎn)名等信息，進(jìn)行測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)查詢，查詢的結(jié)果可導(dǎo)出Excel表格，并可批量對(duì)測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行文檔輸出。匯總統(tǒng)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)類型測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)的總數(shù)、各級(jí)別數(shù)量、完損情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將結(jié)果導(dǎo)出Excel表格，如圖5所示。

圖4 桌面端管理子系統(tǒng)界面

圖5 匯總統(tǒng)計(jì)

3.2 移動(dòng)端巡查子系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)了測(cè)量標(biāo)志查詢定位、測(cè)量標(biāo)志信息采集、巡查路線規(guī)劃及標(biāo)志點(diǎn)巡查、GPS軌跡記錄。測(cè)量標(biāo)志查詢定位功能實(shí)現(xiàn)根據(jù)測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)類型，輸入點(diǎn)名、等級(jí)和保管員等查詢條件，顯示查詢結(jié)果，查看和編輯標(biāo)志點(diǎn)屬性。測(cè)量標(biāo)志信息采集功能實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)的信息進(jìn)行錄入編輯、屬性數(shù)據(jù)的編輯與修改及測(cè)量標(biāo)志圖像拍攝，可以添加、刪除不同類型的測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)，建立了標(biāo)志點(diǎn)照片與對(duì)應(yīng)的測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)關(guān)聯(lián)，如圖6所示。巡查路線規(guī)劃及標(biāo)志點(diǎn)巡查功能實(shí)現(xiàn)為巡查人員提供多點(diǎn)的巡查，支持巡查測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)之間的規(guī)劃與指示，可以快速定位當(dāng)前位置，為巡查實(shí)時(shí)提供行進(jìn)方向，使巡查人員能夠準(zhǔn)確快捷地找到被巡查的測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)，如圖7所示。GPS軌跡記錄功能實(shí)時(shí)記錄巡查人員工作路線，保證標(biāo)志巡查信息采集的真實(shí)性、可靠性，并為測(cè)量標(biāo)志巡查督導(dǎo)檢查工作提供可靠數(shù)據(jù)。

圖6 測(cè)量標(biāo)志信息采集

4 結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的測(cè)量標(biāo)志巡查內(nèi)外業(yè)一體化管理系統(tǒng)以影像和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)為支撐，集成各類測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)數(shù)據(jù)及相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，將測(cè)量標(biāo)志巡查內(nèi)外業(yè)業(yè)務(wù)緊密聯(lián)系，移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)測(cè)量標(biāo)志信息的實(shí)時(shí)采集與更新，通過(guò)地圖定位和軌跡記錄，可以快速找到需要巡查的點(diǎn)，桌面端實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)之記和測(cè)量標(biāo)志普查登記表進(jìn)行識(shí)別和自動(dòng)入庫(kù)，按照統(tǒng)一的表格模板批量化輸出點(diǎn)之記信息表、測(cè)量標(biāo)志委托保管書等電子文檔。系統(tǒng)的建立改變了傳統(tǒng)測(cè)量標(biāo)志巡查內(nèi)、外業(yè)分離的情況，解決了測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)難找、信息查詢難、管理難等問(wèn)題，提高了測(cè)量標(biāo)志外業(yè)的巡查及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的效率，降低了測(cè)量標(biāo)志管護(hù)工作成本和難度，促進(jìn)了測(cè)量標(biāo)志巡查工作科學(xué)化、規(guī)范化、常態(tài)化。