導語：地信和國土綜合治理項目監(jiān)管探討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:結合測繪新技術，通過“天(無人機)、地(地面終端)、人(移動采集終端)”相結合的空間立體化國土綜合治理監(jiān)管模式，提高國土綜合治理項目管理水平，達到轉變管理職能、創(chuàng)新監(jiān)管方式、提升管理效能的目標。

關鍵詞:地理信息采集;無人機影像;國土綜合治理

做好國土綜合治理項目的監(jiān)管工作，對統(tǒng)籌城鄉(xiāng)區(qū)域發(fā)展、促進新農(nóng)村建設、保持經(jīng)濟社會平穩(wěn)較快發(fā)展具有重要的意義。國土綜合治理項目所涉及的面廣，包含的信息豐富，尤其是地理信息，包括空間位置、圖形，也包括屬性、文本信息，傳統(tǒng)的監(jiān)管手段越來越難以勝任信息化時代人們對這些地理信息的需求。

1設計原則

系統(tǒng)平臺的建設主要服務于全區(qū)國土綜合整治和生態(tài)修復工作。國土綜合整治項目、礦山環(huán)境恢復治理項目、流域水環(huán)境綜合治理項目、生態(tài)修復等項目。系統(tǒng)設計與開發(fā)遵循實用性、專業(yè)性、先進性、開放性、安全性、維護性的原則。系統(tǒng)進行項目前期信息采集、項目實施過程中實時監(jiān)管、項目結束后的輔助驗收工作。實現(xiàn)項目管理的實時化和可視化，高效、客觀地掌握項目的實地情況，保證項目資料的現(xiàn)勢性和準確性，為國土綜合整治和生態(tài)修復工作提供全方位的技術保障。

2系統(tǒng)架構與功能設計

國土綜合治理項目數(shù)據(jù)采集及實時監(jiān)管系統(tǒng)采用現(xiàn)代信息化手段，充分利用“互聯(lián)網(wǎng)+”和3S(GNSS、GIS、RS)技術，并結合自然資源廳大數(shù)據(jù)平臺的相關數(shù)據(jù)，創(chuàng)新國土綜合治理管理模式，集成智能移動終端，突破辦公環(huán)境的限制，將煩瑣、枯燥的國土綜合治理管理工作變得簡單、高效，實現(xiàn)項目管理的實時化和可視化，高效、客觀地掌握項目的實地情況，保證項目資料的現(xiàn)勢性和準確性，大大提高國土綜合治理項目監(jiān)管工作的效率。

2．1系統(tǒng)構架

通過“天(無人機)、地(地面終端)、人(移動采集終端)”相結合的空間立體化國土綜合治理監(jiān)管模式，為實現(xiàn)對各級各類國土綜合治理項目“天上采、地上看、人來查”一體化的全面全程、集中統(tǒng)一監(jiān)管提供重要技術支撐。系統(tǒng)的運用可以使國土綜合治理項目監(jiān)管水平跨上一個新臺階，主要表現(xiàn)在:1)現(xiàn)場檢查?？梢詫㈨椖抗ぷ鞯讏D置于移動采集終端中，通過設備內(nèi)置GNSS，在現(xiàn)場快速定位項目范圍和細部工程，并節(jié)省圖紙打印和材料費用。2)移動采集。利用無人機技術、移動采集技術和影像處理技術，實現(xiàn)對項目現(xiàn)場多媒體信息的一體化采集和現(xiàn)場視頻的實時傳輸與播放，保證采集的信息真實可靠。3)輔助管理。管理人員可以通過移動采集終端實地了解項目情況和工程質(zhì)量，也可通過地面終端及時對現(xiàn)場項目進行全局性的指揮調(diào)度。4)創(chuàng)新模式。系統(tǒng)提供國土綜合治理項目監(jiān)督管理的新模式。系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

2．2功能設計

國土綜合治理項目數(shù)據(jù)采集及實時監(jiān)管系統(tǒng)支持手機客戶端、PAD客戶端及計算機終端，可使3個終端之間建立高效的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)共享機制，達到3個終端共容、互通、共享的目的。圖1系統(tǒng)總體框架Fig．1Overallframeworkofthesystem功能模塊分為項目實時監(jiān)管系統(tǒng)和移動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并可在此基礎上可選部署數(shù)據(jù)接收服務模塊，以滿足成果數(shù)據(jù)傳輸與管理的需求。功能模塊設計見表1。

3系統(tǒng)關鍵技術

3．1技術流程圖

自然資源天空地一體化信息監(jiān)管流程如圖2所示。

3．2GNSS數(shù)據(jù)采集處理、定位

移動采集終端內(nèi)置GNSS模塊，利用串口通信協(xié)議讀取GNSS數(shù)據(jù)，采樣周期為1s，按照GNSS數(shù)據(jù)格式進行解析，獲取日期、時間、經(jīng)度、緯度、精度、高程等地理信息。由于GNSS信號可能被干擾，個別數(shù)據(jù)出現(xiàn)野點，引起最終定位數(shù)據(jù)的較大偏差。系統(tǒng)按照格拉布斯準則剔除明顯偏離的數(shù)據(jù)，經(jīng)坐標轉換后顯示在終端屏幕的地圖上。在復雜環(huán)境下，GNSS信號會多次折、反射，造成漂移，降低定位精度，無法滿足取證初步測量要求，終端可利用差分技術消除大部分信號漂移，在必要情況下還可升級定位模塊，接入CORS網(wǎng)絡，從而基本保持信號的穩(wěn)定性與準確性。針對國土綜合治理項目野外采集與監(jiān)管的實際要求，在應用GNSS衛(wèi)星定位技術中，不僅可接入傳統(tǒng)的GPS信號，還可接入北斗衛(wèi)星信號(BDS)及俄羅斯Glonass衛(wèi)星信號，并可在GPS信號與BDS信號之間實現(xiàn)人工或自動切換。GNSS受環(huán)境影響較大，在高樓密集區(qū)、山區(qū)或天氣不好時可能接收不到信號。MPS(移動定位系統(tǒng))定位覆蓋好，在室內(nèi)、高樓密集、枝繁葉茂處均可定位，且響應快，2—3s就可返回結果，是GNSS定位的很好補充。開發(fā)一個系統(tǒng)服務，啟動后定期檢測GNSS信號，并通過移動運營商的接口檢測MPS信號。優(yōu)先采用GNSS定位，如果檢測不到GNSS信號，系統(tǒng)自動切換到MPS定位模式，直到GNSS信號恢復。

3．3互聯(lián)網(wǎng)地圖配準技術

在項目現(xiàn)場需要為外業(yè)管理人員配備帶有基礎地理信息的公共工作底圖，如谷歌地圖、天地圖等互聯(lián)網(wǎng)地圖。目前，國土業(yè)務數(shù)據(jù)除CGSC2000外，還有不少西安80、北京54、WGS84的歷史數(shù)據(jù)，WalkGIS平臺提供了動態(tài)投影、坐標轉換和轉換模型等多種坐標系轉換方式，支持基于多點糾正的基準偏移網(wǎng)格技術。

3．4影像高倍壓縮技術

一般情況下，在0．5m分辨率的情況下，遙感影像存儲需求大，多達數(shù)百GB，浙江數(shù)維科技有限公司基于自主研發(fā)的WalkGIS平臺，創(chuàng)立了影像快速切片和高倍壓縮技術，在保證清晰度沒有明顯損失的情況下，切片壓縮比最高可達到1/30。

3．5信息安全加密技術

移動終端信息安全保密技術是一項關鍵技術，在此系統(tǒng)中，所有移動終端的硬件設備狀況都是在服務器上登記和管理，每個訪問系統(tǒng)的用戶都需經(jīng)過移動設備的“白名單”驗證，只有通過了才可繼續(xù)進行訪問。不同級別和不同角色的用戶，設定不同的訪問和控制權限，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)存取和軟件操作的限制，并建立日志文件。移動手持設備利用無線網(wǎng)絡和無線通信技術獲取地圖數(shù)據(jù)時，需進行地圖安全性驗證，采用的技術包括HTTPS和VPN技術。移動手持設備中對本地建立的地圖數(shù)據(jù)緩存采用RAS雙向加密的方式進行加密，即根據(jù)系統(tǒng)用戶及硬件號生成獨特的秘鑰對緩存數(shù)據(jù)進行加密，使用時仍需進行解密，確保地圖數(shù)據(jù)只能被授權用戶和設備使用。

3．6基于OGC標準的GIS服務實現(xiàn)

OGC開放空間信息協(xié)會制定了一系列的數(shù)據(jù)共享模型和標準，包括WFS、WMS、WCS、GML和SLD等，用來完成不同GIS平臺的互操作。外業(yè)調(diào)查移動端支持基于OGC標準的接口，只要WebGIS和移動GIS平臺支持這些接口，即可應用各種Web和移動GIS地圖和數(shù)據(jù)服務。SLD是風格化圖層描述器，描述了如何在WMS規(guī)范的基礎上進行擴展使之支持用戶對要素數(shù)據(jù)進行自定義的符合化顯示。WFS是Web要素服務返回的要素級的GML編碼，并提供對要素的增加、修改、刪除等事務編輯接口，是對Web地圖服務的補充和深入。WCS作為一種柵格數(shù)據(jù)服務，允許Web和移動客戶端訪問發(fā)布的柵格數(shù)據(jù)，從而獲取相應的數(shù)據(jù)的子集，目前僅限于瀏覽。

4重點難點問題分析

4．1與自然資源大數(shù)據(jù)平臺無縫銜接

隨著地理信息行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化與信息化發(fā)展，采用多源數(shù)據(jù)一體化解決與寧夏自然資源大數(shù)據(jù)平臺對接的難點，通過直接加載Shp、Mif、Tab和Vct等數(shù)據(jù)格式，能與主流地理信息平臺實現(xiàn)無縫數(shù)據(jù)交換、避免了煩瑣的數(shù)據(jù)格式轉換操作。矢量數(shù)據(jù)與影像數(shù)據(jù)疊加匹配等操作流程，并實現(xiàn)自動投影轉換。

4．2海量數(shù)據(jù)高效疊加

國土綜合治理項目數(shù)據(jù)采集及實時監(jiān)管系統(tǒng)是信息化在外業(yè)環(huán)境下工作的延伸，移動采集終端需要承載的數(shù)據(jù)包括無人機/遙感影像、土地利用現(xiàn)狀、土地利用規(guī)劃、基本農(nóng)田、耕地質(zhì)量等級、基礎地理等全域大規(guī)模的專題地理信息數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)具有容量大、多類型、多尺度、多時態(tài)等特點。為了讓海量數(shù)據(jù)在移動端能夠高效運行，響應速度快，確保舒適的操作體驗，采用以下方式解決:1)數(shù)據(jù)切片為了取得良好的操作體驗，提高顯示和瀏覽的速度，“數(shù)據(jù)切片”技術非常適用，進行數(shù)據(jù)切片的地圖，無論是在線瀏覽，還是離線瀏覽，響應速度可低于1s。通過高倍影像壓縮技術確定適合于移動終端存儲能力的壓縮方法，借助平臺工具快速構建金字塔模型切片地圖庫。2)建立空間索引建立空間索引，使數(shù)據(jù)只在需要的時候進行加載和顯示，從而達到減少內(nèi)存占用、節(jié)約系統(tǒng)資源的目的，增加用戶體驗。3)設置地圖顯示比例尺根據(jù)不同專題設置圖層顯示比例尺，達到清晰快速展示圖形的效果。

4．3海量數(shù)據(jù)離線分析

寧夏地區(qū)的國土治理項目范圍常常很大，與之對應，野外采集涉及的數(shù)據(jù)量會比較大，簡單的關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已不能完全滿足這一要求。盡管海量數(shù)據(jù)在線分析技術(OLAP)較為成熟，并且速度較快，但是在這種方法過分依賴于網(wǎng)絡情況，因而，采用即時離線疊加分析技術解決，通過即時離線疊加分析技術，在移動采集終端上實時離線加載和疊加數(shù)據(jù)圖層，可以對采集地物在土地利用現(xiàn)狀、土地利用規(guī)劃、耕地質(zhì)量等級、基本農(nóng)田等數(shù)據(jù)場景下進行快速分析。

5系統(tǒng)特點

5．1軟件性能設計特點

1)可以將無人機采集的高分辨率影像在桌面端和移動終端離線加載，影像壓縮比可達到30倍以上。采用“數(shù)據(jù)切片”技術的地圖，無論是在線瀏覽，還是離線瀏覽，響應速度可低于2s。通過高倍影像壓縮技術確定適合于移動終端存儲能力的壓縮方法，借助平臺工具快速構建金字塔模型切片地圖庫。根據(jù)GIS數(shù)據(jù)構建具備空間位置的、與其他信息建立關聯(lián)規(guī)則的關系型數(shù)據(jù)庫，在移動終端展現(xiàn)瓦片地圖。2)系統(tǒng)可以直接加載Shp、Mdb、和Txt等矢量數(shù)據(jù)格式和Tif、Img等柵格數(shù)據(jù)格式，能與主流GIS平臺實現(xiàn)無縫數(shù)據(jù)交換、避免煩瑣的數(shù)據(jù)格式轉換操作，并實現(xiàn)自動投影轉換。3)實現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)快速渲染和高效訪問。

5．2軟件界面設計特點

1)界面簡潔。移動端和桌面端的界面清晰簡潔，色調(diào)柔和，操作體驗更便捷、更舒適。2)布局合理。分視圖類按鈕和功能類按鈕，分別放在界面上側欄與右側欄，便于操作。3)操作靈活方便。采用大圖標大按鈕，便于使用操作。4)符合操作習慣。移動端支持手機、平板電腦常用操作，符合手機、平板電腦的操作習慣，方便使用者能夠快速掌握操作技巧。

5．3系統(tǒng)兼容性特點

1)本項目建設系統(tǒng)與本標所投軟硬件環(huán)境具有良好的兼容性;2)系統(tǒng)兼容Windows操作系統(tǒng)和谷歌瀏覽器;3)兼容ArcGIS發(fā)布的標準OGC地圖服務，實現(xiàn)與自然資源廳大數(shù)據(jù)平臺的無縫銜接。

5．4訪問效率

1)并發(fā)訪問需求。最大支持100名用戶同時訪問。2)數(shù)據(jù)調(diào)用響應速度。按照100名用戶在標準軟硬件及網(wǎng)絡帶寬良好環(huán)境下并發(fā)操作進行衡量，數(shù)據(jù)調(diào)用平均響應時間小于5s。3)數(shù)據(jù)查詢響應速度。按照100名用戶在標準軟硬件及網(wǎng)絡帶寬良好環(huán)境下并發(fā)操作進行衡量，數(shù)據(jù)查詢平均響應時間小于5s。

5．5可靠性和安全性

1)系統(tǒng)保障7×24h不間斷服務的要求，系統(tǒng)可用率≥99．9%，即每年的不可用時間少于9h;2)系統(tǒng)響應時間應能滿足各類不同應用的時效性要求;3)系統(tǒng)應滿足數(shù)據(jù)的完整性、一致性、真實性等數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求;4)提供數(shù)據(jù)備份機制，主要針對業(yè)務數(shù)據(jù)庫，該機制提供了數(shù)據(jù)庫中存儲的相關已錄入辦件信息以及用戶配置等業(yè)務數(shù)據(jù)的備份與恢復。

5．6通用性、易用性和可擴展性

1)通用性。需滿足不同瀏覽器或不同操作系統(tǒng)的訪問需求。2)易用性。采用標準接口、界面友好、操作簡單方便。3)可擴展性。數(shù)據(jù)庫結構、存儲結構、軟件結構等方面的設計能滿足功能不斷擴展，以及數(shù)據(jù)量和用戶數(shù)量不斷增長的要求。

5．7安全設計特點

1)數(shù)據(jù)級、軟件級、硬件級以及服務級等多層次的數(shù)據(jù)安全;2)系統(tǒng)具有保障軟件安全、數(shù)據(jù)庫安全的相關措施;3)系統(tǒng)具有良好的安全控制性能。終端的信息安全保密技術是一項關鍵技術，主要涉及安全保密問題有硬件設備接入的安全性、系統(tǒng)訪問安全性、移動地圖服務獲取安全性及地圖緩存數(shù)據(jù)的安全性等。GIS平臺從技術和制度兩個方面保護涉密數(shù)據(jù)的安全。系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)級、軟件級、硬件級和服務級的多級加密方案為涉密數(shù)據(jù)提供全方位的保障機制。

6結束語

地理信息采集和國土綜合治理項目監(jiān)管一體化，以國土綜合治理目標為出發(fā)點，在國家政策導向下，通過“天(無人機)、地(地面終端)、人(移動采集終端)”結合的空間立體化綜合管理模式，運用通過野外數(shù)據(jù)實時成像、“互聯(lián)網(wǎng)+”移動地理信息系統(tǒng)、智能影像處理分析、空間數(shù)據(jù)綜合疊加等高新技術，將現(xiàn)代科技信息手段引入到國土綜合治理項目全生命周期的監(jiān)管工作中，并結合自然資源廳大數(shù)據(jù)平臺的相關數(shù)據(jù)，實現(xiàn)項目管理的實時化和可視化，高效、客觀地掌握項目的實地情況，保證項目資料的現(xiàn)勢性和準確性，有效實現(xiàn)地理信息采集和國土綜合治理項目監(jiān)管一體化。

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作者：魏岳 單位：寧夏回族自治區(qū)國土整治修復中心