發布時間：所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：針對傳統測繪地理信息采集方式投入大、周期長，無法滿足精準扶貧地理信息采集需求的問題，提出一種測繪轉型升級環境下的新型交互式專題地理信息采集方案。該方案基于移動GIS技術，通過簡單的技術培訓，將地理信息采集主體由測繪專業人員遷移至非測繪專
摘 要：針對傳統測繪地理信息采集方式投入大、周期長，無法滿足精準扶貧地理信息采集需求的問題，提出一種測繪轉型升級環境下的新型交互式專題地理信息采集方案。該方案基于移動GIS技術，通過簡單的技術培訓，將地理信息采集主體由測繪專業人員遷移至非測繪專業人員，通過非測繪行業人員的參與協作，建立一套高效可持續的海量專題地理信息數據的獲取與更新機制。基于服務于湖北省精準扶貧事業的貧困戶專題地理信息采集的案例表明，所提方案不僅可以快速有效地獲取貧困戶空間位置信息，還能定期或不定期地更新貧困狀態。與傳統模式相比，本方案在采集效率、采集成本等方面優勢明顯。
關鍵詞：專題地理信息采集;移動GIS;精準扶貧;測繪地理信息轉型
隨著我國經濟社會步入新常態，國家經濟社會發展對測繪地理信息行業在地理信息采集、處理、管理、更新和應用等方面提出了信息化體系建設需求[1]，傳統的以數據生產為主的測繪體制已無法滿足該需求，測繪地理信息工作轉型升級迫在眉睫。如何轉變測繪思路以適應新的發展趨勢，相關學者提出從數據生產為主的傳統數字化階段轉變到以地理信息服務為主的新型測繪信息化階段[2]。工作重點將轉移到用戶需求和科技創新上，解放測繪地理信息生產力已成為新階段亟待解決的問題[3]。
以湖北省“精準扶貧”為例，湖北省有590萬建檔立卡貧困人口(2013年底靜態人口)，4821個貧困村，國家和省定扶貧開發工作重點縣及享受片區政策的37個貧困縣[4]。貧困戶地理信息將為精準扶貧各指揮管理系統提供地理服務，同時為挖掘貧困狀態與空間位置的關聯，輔助精準扶貧決策提供地理支撐。由于貧困戶位置分散且大多為偏遠地區，地理信息采集難度大、任務重。同時，由于貧困戶脫貧、易地扶貧等扶貧方案的實施，貧困戶地理信息存在迫切更新的需求。利用傳統的外業采集工作模式，貧困戶地理信息采集主要由測繪專業人員完成[5]。
現代衛星定位技術、信息技術和移動通信技術的迅速發展，為即時動態的地理信息獲取提供了新的技術手段。貴州省率先利用手機移動端采集系統輔助精準扶貧專題地理信息采集，一定程度上提高了外業采集的效率，但由于采集仍由測繪專業人員完成，專業人員的投入限制了采集效率、提高了采集成本。地理信息服務模式從單向的Web應用逐漸向交互式的雙向協作轉變[6]，為貧困戶地理信息數據的外業采集提供了新的思路。外業數據采集不僅可以由測繪專業人員來完成，還可以通過一定技術處理后交由熟悉當地情況的扶貧工作人員來完成。
本文首先介紹了精準扶貧專題地理信息采集的內容，隨后對傳統信息采集方式和本文提出的新的采集方式就采集主體、設備等方面進行對比，最后設計開發了信息采集原型系統，并結合宜昌市、襄陽市等地區扶貧實例驗證了新方案的優越性。
1 采集內容
為實現2019年精準扶貧脫貧總目標，湖北省提出開展精準扶貧專題地理信息采集工作。精準扶貧專題地理信息包括貧困戶地理空間信息及相關標識信息。地理空間信息即貧困戶的房屋位置坐標，主要通過外業手段進行采集，采用CGCS2000坐標系。相關標識信息包括貧困戶基本資料(戶主姓名、身份證號等)，由湖北省扶貧辦公室提供。
2 采集方案
2.1傳統采集方案
傳統測繪外業采集模式由測繪專業技術人員攜帶作業底圖、手持BDS(北斗衛星導航系統)/GPS接收機、照相機等赴各貧困戶住地進行地理數據實地采集。作業底圖一般為覆蓋采集區域的最新高分辨率紙質影像地圖，手持BDS/GPS接收機用于實時衛星空間定位，數碼照相機用于拍攝貧困戶房屋照片。紙質作業底圖和手持BDS/GPS接收機也可由外業采集平板電腦代替。為提高工作效率、減少外業工作量，由熟悉當地地理情況的扶貧工作人員事先在高分辨率影像底圖上標示辨識度高的貧困戶位置，只對影像圖中無法標識位置的安排實地采集。實地采集時，作業員利用BDS/GPS接收機獲取地理坐標，并拍攝照片存檔。外業采集完成后進行內業匯總整理入庫。
2.2新型采集方案
新型方案即“非測繪人員+智能手機”的采集方案。鑒于目前帶有衛星定位功能的智能手機普及率高，利用智能手機可以輕松快速地獲取地理坐標并進行共享。因此，可由測繪部門根據數據需求開發貧困戶地理信息移動端采集系統，省扶貧辦公室組織安排采集任務并下發該系統，當地扶貧工作人員安裝該系統并接受系統的使用培訓。培訓完成后，根據當地實際采集任務安排采集人員。在實地采集時，只需在目標位置進行簡單操作即可利用衛星定位功能獲取貧困戶坐標信息，自動生成貧困戶信息記錄并通過移動網絡實時上傳至服務器。服務器接收數據后，通過后臺的數據檢查模塊核實后自動入庫[7]，如表1所示。
3 精準扶貧專題地理信息采集原型系統
結合地理信息新型采集方案，本文設計開發了適用于Android和IOS平臺的貧困戶地理信息采集系統。系統由兩部分組成，貧困戶地理信息外業采集終端子系統和貧困戶地理信息管理服務端子系統。
3.1物理架構
外業采集子系統綜合利用BDS/GPS、移動基站等定位技術獲取貧困戶地理定位[8-9]，采集人員通過分配的區域安全碼下載本采集區域的所有貧困戶身份信息，并結合貧困戶信息確定貧困戶地理位置，利用移動終端的攝像裝置對實地拍照以獲取實地影像信息，系統自動對要求保存的記錄進行常規性檢查。采集人員完成采集任務后，將相關信息(貧困戶主姓名、身份證號、貧困戶經緯度坐標、實地照片、貧困戶所屬行政村、信息采集時間、信息采集人員姓名等)上傳至服務器。貧困戶地理信息管理服務端子系統接收數據并自動進行數據檢查入庫，檢查有誤的數據即時反饋給發送該記錄的移動終端要求進行核實并重新上傳正確數據[10]，圖1為該原型系統的物理架構圖。
3.2功能設計
貧困戶地理信息外業采集子系統部署于移動終端，由外業采集人員使用。系統主要提供天地圖湖北在線地圖顯示、空間定位、點位標注、軌跡記錄、貧困信息編輯與修改、照片拍攝等功能，并通過數據上傳和信息反饋模塊與貧困戶地理信息管理服務端子系統進行通信[11]，如圖2所示。
貧困戶地理信息管理子系統部署于“楚天云”服務器，主要負責上傳數據的字符有效性檢查、自動入庫、質檢信息記錄及反饋、查詢及統計、輸出、用戶管理等，如圖3所示。
數據上傳入庫后，利用內業編輯軟件進行內業處理，將外業采集的貧困戶坐標點與最新影像進行疊加，從而進行點位檢查校正，最終確保每個貧困戶位置點都能準確地落入所在房屋范圍內。
通過本系統采集和處理的地理數據，可以滿足各精準扶貧信息指揮管理系統的空間數據需求，同時經過解密處理后也可與天地圖湖北在線服務數據集中的數據融合提供在線地理信息服務。另外，根據實際需求，通過在幫扶責任人員手機上安裝貧困戶地理信息外業采集子系統，定期或不定期對貧困狀態信息進行記錄可幫助跟蹤扶貧脫貧狀態;經過許可后對幫扶人員行動軌跡進行記錄，建立幫扶工作時空數據庫，可協助了解幫扶人員工作實施情況[12]。
相關期刊推薦：《地理空間信息》是經國家新聞出版總署批準于2003年6月創刊，同月28日出版第一期，它是雙月刊，是湖北省測繪局主管，湖北省測繪行業協會、湖北省測繪學會主辦的以刊載測繪學科的現刊發展——地球空間信息學為主要內容的技術類科技期刊。
4精準扶貧專題地理信息采集案例
為了進一步結合實際案例驗證新型地理信息外業采集方案的優越性，以及地理信息采集原型系統的可靠性，分別以實驗一(宜昌市長陽土家族自治縣高家堰鎮向日嶺村)、實驗二(襄陽市保康縣精準扶貧試點)為例展開分析。其中，實驗一主要對比了新型與傳統方案在實際應用中的效果;實驗二進一步驗證了本文原型系統在大規模精準扶貧專題地理信息采集中的高效性。
4.1實驗一
宜昌市長陽土家族自治縣高家堰鎮向日嶺村面積28.6km2，貧困戶95戶。當地地形復雜，主要為山區。
1)傳統方案。外業采集開始之前由熟悉地理情況的當地扶貧工作人員在高分辨率影像底圖上標示辨識度高的貧困戶位置，其他在影像圖中無法標識位置的則安排實地采集。外業采集人員安排6人(包含3名測繪專業人員和3名熟悉當地地形的扶貧工作人員)，分為3組，每組由1名測繪專業人員和1名當地村干部或熟悉當地地形的扶貧工作人員組成，攜帶影像底圖、手持GPS接收機1臺、對講機1臺、數碼照相機1臺展開工作。工作安排為白天調繪，夜間匯總整理采集的數據，共耗時2d完成采集任務。
2)新型采集方案。外業采集人員安排6人(包含1名測繪專業人員和5名熟悉當地地形的扶貧工作人員)，小組分為5組。采集前安排1名測繪專業人員對扶貧工作人員進行培訓，采集時扶貧工作人員分為5組，每組安排1名熟悉當地地形的扶貧工作人員，每組攜帶1部智能手機，無其他專業設備資料。采集小組完成采集任務共耗費2h。以外業采集8h/d、5組/d、1人/組計算，則每天可完成380戶貧困戶地理信息采集。由于全省行政村的貧困戶信息外業采集任務可并發進行，以采集系統支持并發數500人/s，每天派出工作組500組計，可完成38000戶地理信息采集。
3)分析及結論。在完成本實驗相同工作量的前提下，傳統模式所需的時間是新型模式的8倍，而需要的測繪專業人員人數卻是新型模式的3倍。顯然，對于精準扶貧這種大規模的專題地理信息采集，新型方案能顯著提高外業采集的效率，有效節省經濟和時間成本。
4.2實驗二
襄陽市保康縣面積3225km2，貧困戶29712戶，且大部分為山區。采集前，由省扶貧辦以縣為單位組織集中培訓。實地采集以行政村為單位，每村根據實際貧困戶狀況安排外業采集人員，每人攜帶1部預先安裝好外業采集子系統的智能手機。按照作業要求，到達目標貧困戶住所后，在目標位置的大門口進行定位，同時在房屋左右側前方各拍攝一張照片。采集的數據可在網絡信號穩定時進行上傳。由于移動設備的定位精度限制以及外業采集時操作不規范而導致房屋坐標產生偏差，為進一步提高數據的精確度，需要測繪專業人員在外業采集后進行內業數據處理，以第一次地理國情普查影像為基礎底圖，參照房屋照片，將偏移的點位糾正至房屋屋頂范圍內，如圖4、5、6所示。
外業采集工作安排3d完成，截至到第三天晚上12：00，上傳貧困戶信息28390條，任務完成率95%，采集數據有效性達95%。內業數據處理以熟練工計，每人每天可糾正2000個點位，則29712個貧困戶需4個人工作約4d。考慮內業可安排在技術支持的間隙中進行，因此整個數據采集時間(包括內外業)約為5d。