發(fā)布時(shí)間：2020-05-18所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：針對(duì)傳統(tǒng)測繪地理信息采集方式投入大、周期長，無法滿足精準(zhǔn)扶貧地理信息采集需求的問題，提出一種測繪轉(zhuǎn)型升級(jí)環(huán)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(dòng)GIS技術(shù)，通過簡單的技術(shù)培訓(xùn)，將地理信息采集主體由測繪專業(yè)人員遷移至非測繪專
摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)測繪地理信息采集方式投入大、周期長，無法滿足精準(zhǔn)扶貧地理信息采集需求的問題，提出一種測繪轉(zhuǎn)型升級(jí)環(huán)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(dòng)GIS技術(shù)，通過簡單的技術(shù)培訓(xùn)，將地理信息采集主體由測繪專業(yè)人員遷移至非測繪專業(yè)人員，通過非測繪行業(yè)人員的參與協(xié)作，建立一套高效可持續(xù)的海量專題地理信息數(shù)據(jù)的獲取與更新機(jī)制。基于服務(wù)于湖北省精準(zhǔn)扶貧事業(yè)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(tài)。與傳統(tǒng)模式相比，本方案在采集效率、采集成本等方面優(yōu)勢(shì)明顯。
關(guān)鍵詞：專題地理信息采集;移動(dòng)GIS;精準(zhǔn)扶貧;測繪地理信息轉(zhuǎn)型
隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)步入新常態(tài)，國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)測繪地理信息行業(yè)在地理信息采集、處理、管理、更新和應(yīng)用等方面提出了信息化體系建設(shè)需求[1]，傳統(tǒng)的以數(shù)據(jù)生產(chǎn)為主的測繪體制已無法滿足該需求，測繪地理信息工作轉(zhuǎn)型升級(jí)迫在眉睫。如何轉(zhuǎn)變測繪思路以適應(yīng)新的發(fā)展趨勢(shì)，相關(guān)學(xué)者提出從數(shù)據(jù)生產(chǎn)為主的傳統(tǒng)數(shù)字化階段轉(zhuǎn)變到以地理信息服務(wù)為主的新型測繪信息化階段[2]。工作重點(diǎn)將轉(zhuǎn)移到用戶需求和科技創(chuàng)新上，解放測繪地理信息生產(chǎn)力已成為新階段亟待解決的問題[3]。
以湖北省“精準(zhǔn)扶貧”為例，湖北省有590萬建檔立卡貧困人口(2013年底靜態(tài)人口)，4821個(gè)貧困村，國家和省定扶貧開發(fā)工作重點(diǎn)縣及享受片區(qū)政策的37個(gè)貧困縣[4]。貧困戶地理信息將為精準(zhǔn)扶貧各指揮管理系統(tǒng)提供地理服務(wù)，同時(shí)為挖掘貧困狀態(tài)與空間位置的關(guān)聯(lián)，輔助精準(zhǔn)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(yuǎn)地區(qū)，地理信息采集難度大、任務(wù)重。同時(shí)，由于貧困戶脫貧、易地扶貧等扶貧方案的實(shí)施，貧困戶地理信息存在迫切更新的需求。利用傳統(tǒng)的外業(yè)采集工作模式，貧困戶地理信息采集主要由測繪專業(yè)人員完成[5]。
現(xiàn)代衛(wèi)星定位技術(shù)、信息技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，為即時(shí)動(dòng)態(tài)的地理信息獲取提供了新的技術(shù)手段。貴州省率先利用手機(jī)移動(dòng)端采集系統(tǒng)輔助精準(zhǔn)扶貧專題地理信息采集，一定程度上提高了外業(yè)采集的效率，但由于采集仍由測繪專業(yè)人員完成，專業(yè)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(wù)模式從單向的Web應(yīng)用逐漸向交互式的雙向協(xié)作轉(zhuǎn)變[6]，為貧困戶地理信息數(shù)據(jù)的外業(yè)采集提供了新的思路。外業(yè)數(shù)據(jù)采集不僅可以由測繪專業(yè)人員來完成，還可以通過一定技術(shù)處理后交由熟悉當(dāng)?shù)厍闆r的扶貧工作人員來完成。
本文首先介紹了精準(zhǔn)扶貧專題地理信息采集的內(nèi)容，隨后對(duì)傳統(tǒng)信息采集方式和本文提出的新的采集方式就采集主體、設(shè)備等方面進(jìn)行對(duì)比，最后設(shè)計(jì)開發(fā)了信息采集原型系統(tǒng)，并結(jié)合宜昌市、襄陽市等地區(qū)扶貧實(shí)例驗(yàn)證了新方案的優(yōu)越性。
1 采集內(nèi)容
為實(shí)現(xiàn)2019年精準(zhǔn)扶貧脫貧總目標(biāo)，湖北省提出開展精準(zhǔn)扶貧專題地理信息采集工作。精準(zhǔn)扶貧專題地理信息包括貧困戶地理空間信息及相關(guān)標(biāo)識(shí)信息。地理空間信息即貧困戶的房屋位置坐標(biāo)，主要通過外業(yè)手段進(jìn)行采集，采用CGCS2000坐標(biāo)系。相關(guān)標(biāo)識(shí)信息包括貧困戶基本資料(戶主姓名、身份證號(hào)等)，由湖北省扶貧辦公室提供。
2 采集方案
2.1傳統(tǒng)采集方案
傳統(tǒng)測繪外業(yè)采集模式由測繪專業(yè)技術(shù)人員攜帶作業(yè)底圖、手持BDS(北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))/GPS接收機(jī)、照相機(jī)等赴各貧困戶住地進(jìn)行地理數(shù)據(jù)實(shí)地采集。作業(yè)底圖一般為覆蓋采集區(qū)域的最新高分辨率紙質(zhì)影像地圖，手持BDS/GPS接收機(jī)用于實(shí)時(shí)衛(wèi)星空間定位，數(shù)碼照相機(jī)用于拍攝貧困戶房屋照片。紙質(zhì)作業(yè)底圖和手持BDS/GPS接收機(jī)也可由外業(yè)采集平板電腦代替。為提高工作效率、減少外業(yè)工作量，由熟悉當(dāng)?shù)氐乩砬闆r的扶貧工作人員事先在高分辨率影像底圖上標(biāo)示辨識(shí)度高的貧困戶位置，只對(duì)影像圖中無法標(biāo)識(shí)位置的安排實(shí)地采集。實(shí)地采集時(shí)，作業(yè)員利用BDS/GPS接收機(jī)獲取地理坐標(biāo)，并拍攝照片存檔。外業(yè)采集完成后進(jìn)行內(nèi)業(yè)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(jī)”的采集方案。鑒于目前帶有衛(wèi)星定位功能的智能手機(jī)普及率高，利用智能手機(jī)可以輕松快速地獲取地理坐標(biāo)并進(jìn)行共享。因此，可由測繪部門根據(jù)數(shù)據(jù)需求開發(fā)貧困戶地理信息移動(dòng)端采集系統(tǒng)，省扶貧辦公室組織安排采集任務(wù)并下發(fā)該系統(tǒng)，當(dāng)?shù)胤鲐毠ぷ魅藛T安裝該系統(tǒng)并接受系統(tǒng)的使用培訓(xùn)。培訓(xùn)完成后，根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際采集任務(wù)安排采集人員。在實(shí)地采集時(shí)，只需在目標(biāo)位置進(jìn)行簡單操作即可利用衛(wèi)星定位功能獲取貧困戶坐標(biāo)信息，自動(dòng)生成貧困戶信息記錄并通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)上傳至服務(wù)器。服務(wù)器接收數(shù)據(jù)后，通過后臺(tái)的數(shù)據(jù)檢查模塊核實(shí)后自動(dòng)入庫[7]，如表1所示。
3 精準(zhǔn)扶貧專題地理信息采集原型系統(tǒng)
結(jié)合地理信息新型采集方案，本文設(shè)計(jì)開發(fā)了適用于Android和IOS平臺(tái)的貧困戶地理信息采集系統(tǒng)。系統(tǒng)由兩部分組成，貧困戶地理信息外業(yè)采集終端子系統(tǒng)和貧困戶地理信息管理服務(wù)端子系統(tǒng)。
3.1物理架構(gòu)
外業(yè)采集子系統(tǒng)綜合利用BDS/GPS、移動(dòng)基站等定位技術(shù)獲取貧困戶地理定位[8-9]，采集人員通過分配的區(qū)域安全碼下載本采集區(qū)域的所有貧困戶身份信息，并結(jié)合貧困戶信息確定貧困戶地理位置，利用移動(dòng)終端的攝像裝置對(duì)實(shí)地拍照以獲取實(shí)地影像信息，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)要求保存的記錄進(jìn)行常規(guī)性檢查。采集人員完成采集任務(wù)后，將相關(guān)信息(貧困戶主姓名、身份證號(hào)、貧困戶經(jīng)緯度坐標(biāo)、實(shí)地照片、貧困戶所屬行政村、信息采集時(shí)間、信息采集人員姓名等)上傳至服務(wù)器。貧困戶地理信息管理服務(wù)端子系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)并自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查入庫，檢查有誤的數(shù)據(jù)即時(shí)反饋給發(fā)送該記錄的移動(dòng)終端要求進(jìn)行核實(shí)并重新上傳正確數(shù)據(jù)[10]，圖1為該原型系統(tǒng)的物理架構(gòu)圖。
3.2功能設(shè)計(jì)
貧困戶地理信息外業(yè)采集子系統(tǒng)部署于移動(dòng)終端，由外業(yè)采集人員使用。系統(tǒng)主要提供天地圖湖北在線地圖顯示、空間定位、點(diǎn)位標(biāo)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(shù)據(jù)上傳和信息反饋模塊與貧困戶地理信息管理服務(wù)端子系統(tǒng)進(jìn)行通信[11]，如圖2所示。
貧困戶地理信息管理子系統(tǒng)部署于“楚天云”服務(wù)器，主要負(fù)責(zé)上傳數(shù)據(jù)的字符有效性檢查、自動(dòng)入庫、質(zhì)檢信息記錄及反饋、查詢及統(tǒng)計(jì)、輸出、用戶管理等，如圖3所示。
數(shù)據(jù)上傳入庫后，利用內(nèi)業(yè)編輯軟件進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理，將外業(yè)采集的貧困戶坐標(biāo)點(diǎn)與最新影像進(jìn)行疊加，從而進(jìn)行點(diǎn)位檢查校正，最終確保每個(gè)貧困戶位置點(diǎn)都能準(zhǔn)確地落入所在房屋范圍內(nèi)。
通過本系統(tǒng)采集和處理的地理數(shù)據(jù)，可以滿足各精準(zhǔn)扶貧信息指揮管理系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)需求，同時(shí)經(jīng)過解密處理后也可與天地圖湖北在線服務(wù)數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)融合提供在線地理信息服務(wù)。另外，根據(jù)實(shí)際需求，通過在幫扶責(zé)任人員手機(jī)上安裝貧困戶地理信息外業(yè)采集子系統(tǒng)，定期或不定期對(duì)貧困狀態(tài)信息進(jìn)行記錄可幫助跟蹤扶貧脫貧狀態(tài);經(jīng)過許可后對(duì)幫扶人員行動(dòng)軌跡進(jìn)行記錄，建立幫扶工作時(shí)空數(shù)據(jù)庫，可協(xié)助了解幫扶人員工作實(shí)施情況[12]。
相關(guān)期刊推薦：《地理空間信息》是經(jīng)國家新聞出版總署批準(zhǔn)于2003年6月創(chuàng)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(yè)協(xié)會(huì)、湖北省測繪學(xué)會(huì)主辦的以刊載測繪學(xué)科的現(xiàn)刊發(fā)展——地球空間信息學(xué)為主要內(nèi)容的技術(shù)類科技期刊。
4精準(zhǔn)扶貧專題地理信息采集案例
為了進(jìn)一步結(jié)合實(shí)際案例驗(yàn)證新型地理信息外業(yè)采集方案的優(yōu)越性，以及地理信息采集原型系統(tǒng)的可靠性，分別以實(shí)驗(yàn)一(宜昌市長陽土家族自治縣高家堰鎮(zhèn)向日嶺村)、實(shí)驗(yàn)二(襄陽市保康縣精準(zhǔn)扶貧試點(diǎn))為例展開分析。其中，實(shí)驗(yàn)一主要對(duì)比了新型與傳統(tǒng)方案在實(shí)際應(yīng)用中的效果;實(shí)驗(yàn)二進(jìn)一步驗(yàn)證了本文原型系統(tǒng)在大規(guī)模精準(zhǔn)扶貧專題地理信息采集中的高效性。
4.1實(shí)驗(yàn)一
宜昌市長陽土家族自治縣高家堰鎮(zhèn)向日嶺村面積28.6km2，貧困戶95戶。當(dāng)?shù)氐匦螐?fù)雜，主要為山區(qū)。
1)傳統(tǒng)方案。外業(yè)采集開始之前由熟悉地理情況的當(dāng)?shù)胤鲐毠ぷ魅藛T在高分辨率影像底圖上標(biāo)示辨識(shí)度高的貧困戶位置，其他在影像圖中無法標(biāo)識(shí)位置的則安排實(shí)地采集。外業(yè)采集人員安排6人(包含3名測繪專業(yè)人員和3名熟悉當(dāng)?shù)氐匦蔚姆鲐毠ぷ魅藛T)，分為3組，每組由1名測繪專業(yè)人員和1名當(dāng)?shù)卮甯刹炕蚴煜ぎ?dāng)?shù)氐匦蔚姆鲐毠ぷ魅藛T組成，攜帶影像底圖、手持GPS接收機(jī)1臺(tái)、對(duì)講機(jī)1臺(tái)、數(shù)碼照相機(jī)1臺(tái)展開工作。工作安排為白天調(diào)繪，夜間匯總整理采集的數(shù)據(jù)，共耗時(shí)2d完成采集任務(wù)。
2)新型采集方案。外業(yè)采集人員安排6人(包含1名測繪專業(yè)人員和5名熟悉當(dāng)?shù)氐匦蔚姆鲐毠ぷ魅藛T)，小組分為5組。采集前安排1名測繪專業(yè)人員對(duì)扶貧工作人員進(jìn)行培訓(xùn)，采集時(shí)扶貧工作人員分為5組，每組安排1名熟悉當(dāng)?shù)氐匦蔚姆鲐毠ぷ魅藛T，每組攜帶1部智能手機(jī)，無其他專業(yè)設(shè)備資料。采集小組完成采集任務(wù)共耗費(fèi)2h。以外業(yè)采集8h/d、5組/d、1人/組計(jì)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(yè)采集任務(wù)可并發(fā)進(jìn)行，以采集系統(tǒng)支持并發(fā)數(shù)500人/s，每天派出工作組500組計(jì)，可完成38000戶地理信息采集。
3)分析及結(jié)論。在完成本實(shí)驗(yàn)相同工作量的前提下，傳統(tǒng)模式所需的時(shí)間是新型模式的8倍，而需要的測繪專業(yè)人員人數(shù)卻是新型模式的3倍。顯然，對(duì)于精準(zhǔn)扶貧這種大規(guī)模的專題地理信息采集，新型方案能顯著提高外業(yè)采集的效率，有效節(jié)省經(jīng)濟(jì)和時(shí)間成本。
4.2實(shí)驗(yàn)二
襄陽市保康縣面積3225km2，貧困戶29712戶，且大部分為山區(qū)。采集前，由省扶貧辦以縣為單位組織集中培訓(xùn)。實(shí)地采集以行政村為單位，每村根據(jù)實(shí)際貧困戶狀況安排外業(yè)采集人員，每人攜帶1部預(yù)先安裝好外業(yè)采集子系統(tǒng)的智能手機(jī)。按照作業(yè)要求，到達(dá)目標(biāo)貧困戶住所后，在目標(biāo)位置的大門口進(jìn)行定位，同時(shí)在房屋左右側(cè)前方各拍攝一張照片。采集的數(shù)據(jù)可在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行上傳。由于移動(dòng)設(shè)備的定位精度限制以及外業(yè)采集時(shí)操作不規(guī)范而導(dǎo)致房屋坐標(biāo)產(chǎn)生偏差，為進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的精確度，需要測繪專業(yè)人員在外業(yè)采集后進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，以第一次地理國情普查影像為基礎(chǔ)底圖，參照房屋照片，將偏移的點(diǎn)位糾正至房屋屋頂范圍內(nèi)，如圖4、5、6所示。
外業(yè)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(wù)完成率95%，采集數(shù)據(jù)有效性達(dá)95%。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理以熟練工計(jì)，每人每天可糾正2000個(gè)點(diǎn)位，則29712個(gè)貧困戶需4個(gè)人工作約4d。考慮內(nèi)業(yè)可安排在技術(shù)支持的間隙中進(jìn)行，因此整個(gè)數(shù)據(jù)采集時(shí)間(包括內(nèi)外業(yè))約為5d。
