基于移動(dòng)GIS的自然資源信息化關(guān)鍵技術(shù)研究及軟件設(shè)計(jì)獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

基于移動(dòng)GIS的自然資源信息化關(guān)鍵技術(shù)研究及軟件設(shè)計(jì)獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

摘

要：本文針對(duì)傳統(tǒng)自然資源外業(yè)調(diào)查方法的不足，結(jié)合自然資源現(xiàn)代化管理的發(fā)展趨勢(shì)，介紹了移動(dòng)GIS的概念，探討研究自然資源信息化的關(guān)鍵技術(shù)。將GIS技術(shù)融入現(xiàn)代智能移動(dòng)終端，并設(shè)計(jì)研發(fā)了一套自然資源移動(dòng)GIS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自然資源調(diào)查時(shí)外業(yè)數(shù)據(jù)的采集和處理所需的各種功能。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)GIS;自然資源;信息化

1研究背景

2018年3月，國(guó)務(wù)院機(jī)構(gòu)改革方案正式啟用。自然資源部及其下屬各機(jī)構(gòu)涵蓋了水資源、土地、礦產(chǎn)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、海洋等自然資源領(lǐng)域以及環(huán)境保護(hù)、規(guī)劃測(cè)繪等多個(gè)方面的職能，將陸地、海洋自然資源納入統(tǒng)一的管理體系，實(shí)現(xiàn)國(guó)土空間管制與自然資源配置的有效銜接。

在進(jìn)行自然資源信息的調(diào)查和收集時(shí)，首先需要采集各種數(shù)據(jù)，然后利用地理信息技術(shù)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析、繪圖、信息入庫(kù)等操作，方便統(tǒng)一管理。為迎合自然資源現(xiàn)代化管理的發(fā)展趨勢(shì)，本文將地理信息技術(shù)融入現(xiàn)代智能移動(dòng)終端，為自然資源管理部門設(shè)計(jì)一套智能、高效、便捷的移動(dòng)終端系統(tǒng)，方便開(kāi)展土地、水、森林、草原、濕地、礦產(chǎn)等各類自然資源的監(jiān)管工作。

2研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的自然資源調(diào)查過(guò)程一般是由內(nèi)業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，打印紙質(zhì)圖，然后由外業(yè)調(diào)查人員攜帶圖紙和資料到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行核查、拍照，部分地區(qū)引入功能簡(jiǎn)單的GPS，可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)位置信息的采集。該采集方式主要依賴核查人員對(duì)周邊環(huán)境的熟悉程度和工作經(jīng)驗(yàn)，而且在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法有效建立實(shí)地位置與地類圖斑、土地利用總體規(guī)劃、土地利用現(xiàn)狀及基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)的位置關(guān)系，因而無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，從而導(dǎo)致整體工作效率低[1]。

近年來(lái)，基于WebGIS構(gòu)建，采用空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及.NET技術(shù)等開(kāi)發(fā)的國(guó)土資源管理輔助決策系統(tǒng)[2][3]，實(shí)現(xiàn)信息遠(yuǎn)程查詢?yōu)g覽的系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)較為成熟;而基于移動(dòng)GIS的自然資源信息化的研究還較少，仍有較大研究和發(fā)展空間。

3移動(dòng)GIS關(guān)鍵技術(shù)

在自然資源信息的獲取和處理的過(guò)程當(dāng)中，數(shù)據(jù)采集工作是必不可少的重要內(nèi)容，傳統(tǒng)的野外數(shù)據(jù)采集通常依托于人工采集或部署于PAD終端的野外數(shù)據(jù)采集軟件，需要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和后期的處理錄入，再利用桌面端GIS技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后期處理、分析及管理[4]。

桌面端GIS是用于自然資源管理與規(guī)劃的傳統(tǒng)技術(shù)手段，其獲取的數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定，更新周期較慢，而且主要展示在電腦桌面端。由于保密性的原因，有些數(shù)據(jù)還無(wú)法放置在服務(wù)器中利用瀏覽器進(jìn)行查看，不利于外業(yè)調(diào)查。對(duì)于現(xiàn)代自然資源信息化來(lái)說(shuō)，這些傳統(tǒng)的技術(shù)手段已經(jīng)無(wú)法滿足實(shí)際的需要。

隨著智能終端的普及，移動(dòng)GIS技術(shù)迅速發(fā)展。移動(dòng)GIS技術(shù)具有動(dòng)態(tài)性和即時(shí)性特點(diǎn)，能夠動(dòng)態(tài)建立數(shù)據(jù)庫(kù)，為后續(xù)數(shù)據(jù)的應(yīng)用提供基礎(chǔ)性支持與保障。當(dāng)前GIS技術(shù)同大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)之間交匯融合，使GIS在生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用。移動(dòng)設(shè)備具有傳感器、攝像頭、GPS等硬件設(shè)備，與GIS技術(shù)結(jié)合，可以建立具有移動(dòng)端特點(diǎn)的地理信息服務(wù)系統(tǒng)，有效提升野外作業(yè)便捷性、數(shù)據(jù)管理準(zhǔn)確性。在移動(dòng)GIS中主要涉及以下關(guān)鍵技術(shù)：

（1）多線程存取技術(shù)。因?yàn)榇罅繑?shù)據(jù)的讀取對(duì)移動(dòng)端處理器和內(nèi)存來(lái)說(shuō)負(fù)載較大，采用多線程存取技術(shù)能夠流暢展示在線地圖數(shù)據(jù)、離線影像衛(wèi)片、專題地圖等數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮移動(dòng)終端設(shè)備的可移動(dòng)特性和GIS技術(shù)的空間信息查詢、空間分析等功能;

（2）多源地理信息數(shù)據(jù)整合和脫密技術(shù)。統(tǒng)一多源地理信息數(shù)據(jù)的格式方便移動(dòng)GIS系統(tǒng)使用，并且采用仿射變換對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行脫密，通過(guò)在移動(dòng)GIS系統(tǒng)中加入偏移參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)脫密地圖數(shù)據(jù)的精確定位;

（3）數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。利用移動(dòng)端SQLite關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)與geodatabse空間矢量數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，提高移動(dòng)GIS的查詢、繪制、顯示、分析等操作的效率，并且能夠持久化存儲(chǔ)和導(dǎo)出關(guān)聯(lián)的圖形、照片等信息。利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)查詢效率優(yōu)勢(shì)和空間數(shù)據(jù)豐富的表達(dá)方式，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和空間要素的顯示效果[5]。

通過(guò)移動(dòng)GIS技術(shù)，能夠快速瀏覽自然資源分布狀況，支持移動(dòng)采集、數(shù)據(jù)查詢，統(tǒng)計(jì)分析，真正做到“任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何方式”的自然資源利用情況全程監(jiān)管，形成新一代移動(dòng)端智能信息管理模式。

4自然資源移動(dòng)GIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1自然資源移動(dòng)GIS系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

自然資源移動(dòng)GIS系統(tǒng)，基于Android平臺(tái)，采用Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，利用ESRI官方提供的移動(dòng)端二次開(kāi)發(fā)包，實(shí)現(xiàn)自然資源調(diào)查時(shí)外業(yè)數(shù)據(jù)的采集和處理所需的各種功能，基本滿足用戶的外業(yè)數(shù)據(jù)采集及處理的需求。

系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層三部分。數(shù)據(jù)層主要提供地圖數(shù)據(jù)，包括在線或離線的影像底圖和各種離線專題地圖;服務(wù)層主要提供各類自然資源用戶使用中所需要的功能，是該系統(tǒng)中最核心部分;應(yīng)用層基于Android平臺(tái)，為用戶提供良好的交互性。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如下。

4.2自然資源移動(dòng)GIS系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

自然資源移動(dòng)GIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、瀏覽、編輯、拍照、現(xiàn)場(chǎng)勘探等功能，主要包括：

（1）圖層管理，主要包括“圖層控制、圖層透明度、分屏顯示”等功能，實(shí)現(xiàn)不同底圖數(shù)據(jù)的加載以及顯示圖層的選擇;

（2）調(diào)繪核查，實(shí)現(xiàn)在圖層上的點(diǎn)、線、面信息的繪制和樣式選擇;

（3）拍照取證，實(shí)現(xiàn)對(duì)矢量要素圖層進(jìn)行編輯修改和實(shí)地拍照存儲(chǔ)入庫(kù);

（4）數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)在手繪面狀區(qū)域內(nèi)，對(duì)圖層的屬性進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)和線面量算功能;

（5）GPS，實(shí)現(xiàn)定位、導(dǎo)航和軌跡獲取功能。

系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

5結(jié)語(yǔ)

本文主要研究了移動(dòng)GIS技術(shù)在自然資源信息化管理中的應(yīng)用，系統(tǒng)