程寶銀張 蒙

（蘇州市測(cè)繪院有限責(zé)任公司，江蘇 蘇州215006）

0 引 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)地理信息的需求越來(lái)越高，對(duì)地理信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量和現(xiàn)勢(shì)性要求也越來(lái)越高。然而，傳統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)采集需要由少量專業(yè)單位或?qū)I(yè)人員實(shí)施，效率低、耗時(shí)長(zhǎng)，不能滿足廣大用戶需求。

傳統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)采集方法包括內(nèi)業(yè)采集和外業(yè)調(diào)繪2種。然而，無(wú)論是利用各種比例尺基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)（圖）、各類行業(yè)專題數(shù)據(jù)（圖）、地理國(guó)情監(jiān)測(cè)成果等資料進(jìn)行目標(biāo)地理信息數(shù)據(jù)提取的內(nèi)業(yè)采集，還是根據(jù)外業(yè)工作底圖、實(shí)地采用GPS等測(cè)量?jī)x器進(jìn)行目標(biāo)地理信息數(shù)據(jù)測(cè)繪的外業(yè)調(diào)繪，均具有以下幾方面局限[1-6]。

（1）通常采用項(xiàng)目模式。這種模式只能由專業(yè)測(cè)繪單位實(shí)施，不能充分利用數(shù)據(jù)使用者本身的人員力量和數(shù)量眾多的社會(huì)公眾力量。例如在智慧城市、智慧社區(qū)建設(shè)過(guò)程中，這種模式無(wú)法充分利用城市網(wǎng)格管理員和廣大市民快速化、碎片化的信息反饋，很大程度上制約了數(shù)據(jù)采集與更新的效率和及時(shí)性。

（2）實(shí)時(shí)服務(wù)能力弱。內(nèi)業(yè)采集可利用的資料類型有限、現(xiàn)勢(shì)性不高、時(shí)點(diǎn)不統(tǒng)一，外業(yè)采集工作量大、周期長(zhǎng)、協(xié)同作業(yè)靈活度不高，無(wú)法滿足輔助決策、應(yīng)急測(cè)繪、公眾信息服務(wù)等實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)服務(wù)需要。

（3）質(zhì)量檢查強(qiáng)度大。在采集過(guò)程中，也往往無(wú)法避免由于人為因素導(dǎo)致的錯(cuò)漏。目標(biāo)地理信息數(shù)據(jù)的源數(shù)據(jù)通常不明確，無(wú)法直觀查詢、顯示源數(shù)據(jù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集與質(zhì)檢過(guò)程中查詢核對(duì)的重復(fù)工作量大、易出錯(cuò)，不便于質(zhì)量控制和質(zhì)量追溯。

因此，如何實(shí)現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)的快速采集與實(shí)時(shí)更新，需要在互聯(lián)網(wǎng)泛在地理信息數(shù)據(jù)挖掘與應(yīng)用、基于Web+的實(shí)時(shí)在線數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)眾籌與聯(lián)動(dòng)更新等方面進(jìn)行突破與創(chuàng)新，使地理信息數(shù)據(jù)采集更新工作由靜態(tài)變?yōu)閯?dòng)態(tài)、離線變?yōu)樵诰€、滯后變?yōu)閷?shí)時(shí)、專業(yè)變?yōu)闃I(yè)余、少量變?yōu)榇蟊奫1-3]。

為了突破傳統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)采集局限，本文構(gòu)思設(shè)計(jì)了“一點(diǎn)一景”地理信息數(shù)據(jù)在線采集與更新技術(shù)方法。另一方面，隨著移動(dòng)GIS、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)地圖等技術(shù)不斷發(fā)展，使地理信息數(shù)據(jù)快速采集、實(shí)時(shí)傳輸、在線處理與交互成為一種可能。開(kāi)發(fā)基于天地圖等互聯(lián)網(wǎng)電子地圖進(jìn)行地理信息數(shù)據(jù)搜索、篩選、采集、錄入，通過(guò)云服務(wù)器進(jìn)行同步更新、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的在線采集系統(tǒng)，是一種切實(shí)可行、行之有效的技術(shù)方法，具有一定研究意義和應(yīng)用價(jià)值。

1 “一點(diǎn)一景”技術(shù)

“一點(diǎn)一景”指任意一個(gè)地理信息點(diǎn)（泛指點(diǎn)、線、面狀地理要素）都鏈接了一張（或一組）對(duì)應(yīng)的實(shí)景（照片）。如周市鎮(zhèn)興趣點(diǎn)，鏈接了一張實(shí)景照片（圖1）。

“一點(diǎn)一景”技術(shù)繼承了傳統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)采集的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，對(duì)內(nèi)外業(yè)采集方法進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。

圖1 “一點(diǎn)一景”地理信息數(shù)據(jù)示例

（1）靈活性。傳統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)采集需要測(cè)繪專業(yè)技術(shù)和相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器設(shè)備。“一點(diǎn)一景”數(shù)據(jù)采集方法采用普通手機(jī)完成拍照，一個(gè)操作同時(shí)完成坐標(biāo)數(shù)據(jù)、實(shí)景數(shù)據(jù)的采集。這種“隨手拍”的作業(yè)模式，可以充分利用數(shù)據(jù)使用者本身和社會(huì)志愿者的力量進(jìn)行快速、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集或信息反饋，在工作安排上具有更大靈活性。

（2）客觀可靠性。傳統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)采集時(shí)，調(diào)注的地理名稱屬性及現(xiàn)狀信息等不可避免地存在一定人為偏差和取舍誤差，“一點(diǎn)一景”數(shù)據(jù)采集的實(shí)景（照片）更具有原真性和客觀可靠性。

（3）高效實(shí)時(shí)性。傳統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)采集通常采用項(xiàng)目模式，需要一定項(xiàng)目運(yùn)行周期?！耙稽c(diǎn)一景”數(shù)據(jù)采集操作更為簡(jiǎn)便，可利用的人力物力更為泛在、充沛，保證了地理信息數(shù)據(jù)采集的高效性與實(shí)時(shí)性。

與傳統(tǒng)地理信息數(shù)據(jù)采集方法相比，“一點(diǎn)一景”技術(shù)通過(guò)開(kāi)發(fā)基于移動(dòng)端的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和Web端的數(shù)據(jù)運(yùn)維管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了地理信息數(shù)據(jù)的快速采集及在線更新，在工作安排、采集方法、成果內(nèi)容、更新頻率等方面具有更多優(yōu)勢(shì)（表1）。

表1 “一點(diǎn)一景”技術(shù)與傳統(tǒng)采集方法的比較

2 平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 總體框架

“一點(diǎn)一景”地理信息數(shù)據(jù)在線采集云平臺(tái)（圖2）采用 Web GIS、移動(dòng) GIS、Android SDK二次開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)傳輸及加密等技術(shù)，利用天地圖API接口加載作業(yè)參考地圖和獲取相關(guān)服務(wù)，結(jié)合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和天翼云服務(wù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)“一點(diǎn)一景”地理信息數(shù)據(jù)的采集、傳輸、更新、存儲(chǔ)、管理，形成集移動(dòng)端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和Web端數(shù)據(jù)運(yùn)維管理系統(tǒng)于一體的在線采集云平臺(tái)。

圖2 “一點(diǎn)一景”云平臺(tái)總體框架

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 WebGIS與移動(dòng)GIS

Web GIS是基于網(wǎng)絡(luò)的GIS。作為傳統(tǒng)GIS在互聯(lián)網(wǎng)上的延伸，通過(guò)在GIS中嵌入HTTP標(biāo)準(zhǔn)體系，利用Internet技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。Web端采用B/S結(jié)構(gòu)，通過(guò)服務(wù)端向客戶端提供的各種服務(wù)，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地利用瀏覽器對(duì)地理信息數(shù)據(jù)的共享、管理、發(fā)布等應(yīng)用功能。

移動(dòng)GIS是一種繼桌面端GIS、WebGIS后，基于無(wú)線通訊和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，以移動(dòng)設(shè)備為終端，采用BDS、GPS或基站為定位手段的GIS技術(shù)[7]。移動(dòng)端采用基于現(xiàn)有平臺(tái)的二次開(kāi)發(fā)模式，運(yùn)用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、移動(dòng)計(jì)算及通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地理信息數(shù)據(jù)的采集、傳輸?shù)葢?yīng)用功能。

2.2.2 天地圖API

“天地圖”作為“數(shù)字中國(guó)”的重要組成部分，由國(guó)家測(cè)繪地理信息局建設(shè)，以各級(jí)GIS數(shù)據(jù)為依托，提供了多尺度、多類型地理信息實(shí)時(shí)在線服務(wù)的綜合性地理信息服務(wù)平臺(tái)[8]。相較其他網(wǎng)絡(luò)地圖，其數(shù)據(jù)資源有較高現(xiàn)勢(shì)性、準(zhǔn)確性、可靠性和權(quán)威性。天地圖API包括 Web端API、移動(dòng)端API以及其他服務(wù)，提供了快速調(diào)用各種地圖服務(wù)和數(shù)據(jù)資源的通道。

在平臺(tái)建設(shè)中，以天地圖基礎(chǔ)地理信息構(gòu)建了基礎(chǔ)參考底圖數(shù)據(jù)框架。Web端調(diào)用符合HTML5.0規(guī)范的JavaScript API4.0接口，移動(dòng)端調(diào)用基于Android2.2及以上應(yīng)用程序接口的移動(dòng)API（Android）v3.0，通過(guò)天地圖服務(wù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了地圖顯示、坐標(biāo)獲取、圖層切換、地名搜索等功能，滿足平臺(tái)建設(shè)需求。

2.2.3 Android SDK

考慮Android系統(tǒng)在手機(jī)、平板等移動(dòng)智能終端設(shè)備系統(tǒng)中份額占比較大，選擇該系統(tǒng)作為移動(dòng)端應(yīng)用的承載平臺(tái)。Android系統(tǒng)是一個(gè)基于開(kāi)源軟件Linux的手機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)[9]，具有高度開(kāi)放性，提供了種類繁多的函數(shù)庫(kù)及框架。移動(dòng)端的基礎(chǔ)框架基于原生態(tài)Android SDK的Java核心類庫(kù)，網(wǎng)絡(luò)傳輸采用okhttp網(wǎng)絡(luò)框架，圖形圖像處理采用glide圖片加載框架，通過(guò)這種不依賴于第三方組件開(kāi)發(fā)方式，避免了商業(yè)平臺(tái)的限制，同時(shí)可以靈活定制各種功能。

2.2.4 云服務(wù)技術(shù)

平臺(tái)服務(wù)端及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)部署在天翼彈性云主機(jī)（CT-ECS）中[10]。相較傳統(tǒng)服務(wù)器，CTECS具有快速（即開(kāi)即用，不受主機(jī)數(shù)量限制）、靈活（彈性擴(kuò)展，按需隨時(shí)升級(jí)配置）、安全（完善防護(hù)，專線接入，提供流量清洗、服務(wù)器及網(wǎng)站安全、數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)）、穩(wěn)定（可靠系統(tǒng)，云盤(pán)自動(dòng)備份）的特點(diǎn)。

同時(shí)，基于“移動(dòng)端-云端-Web端”數(shù)據(jù)同步的設(shè)計(jì)框架，將計(jì)算、分析移植入服務(wù)器云端，借助云端強(qiáng)大的計(jì)算能力可快速響應(yīng)用戶請(qǐng)求，降低了移動(dòng)端及Web端有限資源的消耗與運(yùn)行壓力，保證了信息處理效率。

2.2.5 數(shù)據(jù)加密技術(shù)

顧及數(shù)據(jù)安全性，從實(shí)體位置信息、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫孢M(jìn)行加密。對(duì)于實(shí)體位置信息的加密，存儲(chǔ)階段通過(guò)將獲取的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為模擬坐標(biāo)（偽坐標(biāo)）進(jìn)行加密，顯示階段利用反地理編碼的方式匹配原始坐標(biāo)[11];對(duì)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)加密，在數(shù)據(jù)庫(kù)中采用TDE透明數(shù)據(jù)加密技術(shù)，使用加密密鑰對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件加密;在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中采用AES技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)加密;同時(shí)，通過(guò)云平臺(tái)的安全機(jī)制加強(qiáng)了數(shù)據(jù)的安全性和保密性。

2.3 功能設(shè)計(jì)

“一點(diǎn)一景”云平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)包括移動(dòng)端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和Web端的數(shù)據(jù)運(yùn)維管理系統(tǒng)（圖3）。

圖3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

移動(dòng)端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了地圖導(dǎo)航、實(shí)景采集、屬性編輯、用戶監(jiān)控及動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)定位等功能（圖4）。

圖4 移動(dòng)端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)界面

Web端數(shù)據(jù)運(yùn)維管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在線用戶管理、歷史軌跡查詢、實(shí)景定位、數(shù)據(jù)傳輸（上傳與下載）、計(jì)劃查詢及工作量統(tǒng)計(jì)等功能（圖5）。

圖5 Web端數(shù)據(jù)運(yùn)維管理系統(tǒng)界面（點(diǎn)位查詢）

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 應(yīng)用于地圖興趣點(diǎn)采編

在地圖編制項(xiàng)目中，采用“一點(diǎn)一景”云平臺(tái)進(jìn)行地圖興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集與更新（圖6），提高了地圖興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)采集的效率與質(zhì)量。

圖6 地圖興趣點(diǎn)采編示例

3.2 應(yīng)用于地理國(guó)情監(jiān)測(cè)

在地理國(guó)情監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，采用“一點(diǎn)一景”云平臺(tái)進(jìn)行外業(yè)遙感影像樣本解譯，完成了樣本影像與實(shí)景照片的掛接（圖7）、軌跡線提取等工作。

圖7 地理國(guó)情應(yīng)用示例

3.3 應(yīng)用于智慧城市數(shù)據(jù)采集與更新

在“子城在線”等智慧城市管理平臺(tái)項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)“一點(diǎn)一景”技術(shù)應(yīng)用，使城市網(wǎng)格管理員可以通過(guò)“隨手拍”模式，進(jìn)行地名地址數(shù)據(jù)、城市管理事件數(shù)據(jù)、城市部件狀態(tài)和屬性等數(shù)據(jù)的快速采集、上傳與更新（圖8）。

圖8 城市管理事件采集示例

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)“一點(diǎn)一景”技術(shù)的研究，開(kāi)發(fā)了“一點(diǎn)一景”地理信息數(shù)據(jù)在線采集云平臺(tái)。該平臺(tái)以地理實(shí)體為基本單元，采用“一點(diǎn)一景”的數(shù)據(jù)組織管理方式，實(shí)現(xiàn)了地理信息數(shù)據(jù)從采集、傳輸、更新、入庫(kù)、應(yīng)用的全生命周期管理。這種以“‘云’為后端、‘Web+APP’為前端”的作業(yè)模式，為地理信息數(shù)據(jù)采集及更新提供了新的思路和解決方案，使得更多志愿者和社會(huì)公眾能夠通過(guò)便捷式的移動(dòng)設(shè)備參與到信息化建設(shè)中，可更好服務(wù)于數(shù)字城市、智慧城市建設(shè)。