地信和國土綜合治理項(xiàng)目監(jiān)管探討
時(shí)間:2022-01-26 10:48:33
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摘要:結(jié)合測繪新技術(shù),通過“天(無人機(jī))、地(地面終端)、人(移動采集終端)”相結(jié)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(xiàng)目管理水平,達(dá)到轉(zhuǎn)變管理職能、創(chuàng)新監(jiān)管方式、提升管理效能的目標(biāo)。
關(guān)鍵詞:地理信息采集;無人機(jī)影像;國土綜合治理
做好國土綜合治理項(xiàng)目的監(jiān)管工作,對統(tǒng)籌城鄉(xiāng)區(qū)域發(fā)展、促進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)、保持經(jīng)濟(jì)社會平穩(wěn)較快發(fā)展具有重要的意義。國土綜合治理項(xiàng)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(shí)代人們對這些地理信息的需求。
1設(shè)計(jì)原則
系統(tǒng)平臺的建設(shè)主要服務(wù)于全區(qū)國土綜合整治和生態(tài)修復(fù)工作。國土綜合整治項(xiàng)目、礦山環(huán)境恢復(fù)治理項(xiàng)目、流域水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目、生態(tài)修復(fù)等項(xiàng)目。系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)遵循實(shí)用性、專業(yè)性、先進(jìn)性、開放性、安全性、維護(hù)性的原則。系統(tǒng)進(jìn)行項(xiàng)目前期信息采集、項(xiàng)目實(shí)施過程中實(shí)時(shí)監(jiān)管、項(xiàng)目結(jié)束后的輔助驗(yàn)收工作。實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理的實(shí)時(shí)化和可視化,高效、客觀地掌握項(xiàng)目的實(shí)地情況,保證項(xiàng)目資料的現(xiàn)勢性和準(zhǔn)確性,為國土綜合整治和生態(tài)修復(fù)工作提供全方位的技術(shù)保障。
2系統(tǒng)架構(gòu)與功能設(shè)計(jì)
國土綜合治理項(xiàng)目數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)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(shù),并結(jié)合自然資源廳大數(shù)據(jù)平臺的相關(guān)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(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理的實(shí)時(shí)化和可視化,高效、客觀地掌握項(xiàng)目的實(shí)地情況,保證項(xiàng)目資料的現(xiàn)勢性和準(zhǔn)確性,大大提高國土綜合治理項(xiàng)目監(jiān)管工作的效率。
2.1系統(tǒng)構(gòu)架
通過“天(無人機(jī))、地(地面終端)、人(移動采集終端)”相結(jié)合的空間立體化國土綜合治理監(jiān)管模式,為實(shí)現(xiàn)對各級各類國土綜合治理項(xiàng)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(shù)支撐。系統(tǒng)的運(yùn)用可以使國土綜合治理項(xiàng)目監(jiān)管水平跨上一個(gè)新臺階,主要表現(xiàn)在:1)現(xiàn)場檢查??梢詫㈨?xiàng)目工作底圖置于移動采集終端中,通過設(shè)備內(nèi)置GNSS,在現(xiàn)場快速定位項(xiàng)目范圍和細(xì)部工程,并節(jié)省圖紙打印和材料費(fèi)用。2)移動采集。利用無人機(jī)技術(shù)、移動采集技術(shù)和影像處理技術(shù),實(shí)現(xiàn)對項(xiàng)目現(xiàn)場多媒體信息的一體化采集和現(xiàn)場視頻的實(shí)時(shí)傳輸與播放,保證采集的信息真實(shí)可靠。3)輔助管理。管理人員可以通過移動采集終端實(shí)地了解項(xiàng)目情況和工程質(zhì)量,也可通過地面終端及時(shí)對現(xiàn)場項(xiàng)目進(jìn)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(xiàng)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(shè)計(jì)
國土綜合治理項(xiàng)目數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)支持手機(jī)客戶端、PAD客戶端及計(jì)算機(jī)終端,可使3個(gè)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(jī)制,達(dá)到3個(gè)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(xiàng)目實(shí)時(shí)監(jiān)管系統(tǒng)和移動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),并可在此基礎(chǔ)上可選部署數(shù)據(jù)接收服務(wù)模塊,以滿足成果數(shù)據(jù)傳輸與管理的需求。功能模塊設(shè)計(jì)見表1。
3系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
3.1技術(shù)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(jìn)行解析,獲取日期、時(shí)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(gè)別數(shù)據(jù)出現(xiàn)野點(diǎn),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(zhǔn)則剔除明顯偏離的數(shù)據(jù),經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后顯示在終端屏幕的地圖上。在復(fù)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(shù)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(luò),從而基本保持信號的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。針對國土綜合治理項(xiàng)目野外采集與監(jiān)管的實(shí)際要求,在應(yīng)用GNSS衛(wèi)星定位技術(shù)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(shí)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(shí)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(yīng)快,2—3s就可返回結(jié)果,是GNSS定位的很好補(bǔ)充。開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)服務(wù),啟動后定期檢測GNSS信號,并通過移動運(yùn)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(fù)。
3.3互聯(lián)網(wǎng)地圖配準(zhǔn)技術(shù)
在項(xiàng)目現(xiàn)場需要為外業(yè)管理人員配備帶有基礎(chǔ)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(wù)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(biāo)轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換模型等多種坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方式,支持基于多點(diǎn)糾正的基準(zhǔn)偏移網(wǎng)格技術(shù)。
3.4影像高倍壓縮技術(shù)
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(dá)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(shù),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(dá)到1/30。
3.5信息安全加密技術(shù)
移動終端信息安全保密技術(shù)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),在此系統(tǒng)中,所有移動終端的硬件設(shè)備狀況都是在服務(wù)器上登記和管理,每個(gè)訪問系統(tǒng)的用戶都需經(jīng)過移動設(shè)備的“白名單”驗(yàn)證,只有通過了才可繼續(xù)進(jìn)行訪問。不同級別和不同角色的用戶,設(shè)定不同的訪問和控制權(quán)限,實(shí)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(shè)備利用無線網(wǎng)絡(luò)和無線通信技術(shù)獲取地圖數(shù)據(jù)時(shí),需進(jìn)行地圖安全性驗(yàn)證,采用的技術(shù)包括HTTPS和VPN技術(shù)。移動手持設(shè)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(jìn)行加密,即根據(jù)系統(tǒng)用戶及硬件號生成獨(dú)特的秘鑰對緩存數(shù)據(jù)進(jìn)行加密,使用時(shí)仍需進(jìn)行解密,確保地圖數(shù)據(jù)只能被授權(quán)用戶和設(shè)備使用。
3.6基于OGC標(biāo)準(zhǔn)的GIS服務(wù)實(shí)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(biāo)準(zhǔn),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(biāo)準(zhǔn)的接口,只要WebGIS和移動GIS平臺支持這些接口,即可應(yīng)用各種Web和移動GIS地圖和數(shù)據(jù)服務(wù)。SLD是風(fēng)格化圖層描述器,描述了如何在WMS規(guī)范的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展使之支持用戶對要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行自定義的符合化顯示。WFS是Web要素服務(wù)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(wù)編輯接口,是對Web地圖服務(wù)的補(bǔ)充和深入。WCS作為一種柵格數(shù)據(jù)服務(wù),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(yīng)的數(shù)據(jù)的子集,目前僅限于瀏覽。
4重點(diǎn)難點(diǎn)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(diǎn),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(shí)現(xiàn)無縫數(shù)據(jù)交換、避免了煩瑣的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)自動投影轉(zhuǎn)換。
4.2海量數(shù)據(jù)高效疊加
國土綜合治理項(xiàng)目數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)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(jī)/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(chǔ)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(shí)態(tài)等特點(diǎn)。為了讓海量數(shù)據(jù)在移動端能夠高效運(yùn)行,響應(yīng)速度快,確保舒適的操作體驗(yàn),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(yàn),提高顯示和瀏覽的速度,“數(shù)據(jù)切片”技術(shù)非常適用,進(jìn)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(yīng)速度可低于1s。通過高倍影像壓縮技術(shù)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(gòu)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(shí)候進(jìn)行加載和顯示,從而達(dá)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(yàn)。3)設(shè)置地圖顯示比例尺根據(jù)不同專題設(shè)置圖層顯示比例尺,達(dá)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(xiàng)目范圍常常很大,與之對應(yīng),野外采集涉及的數(shù)據(jù)量會比較大,簡單的關(guān)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(shù)(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(luò)情況,因而,采用即時(shí)離線疊加分析技術(shù)解決,通過即時(shí)離線疊加分析技術(shù),在移動采集終端上實(shí)時(shí)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(jìn)行快速分析。
5系統(tǒng)特點(diǎn)
5.1軟件性能設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1)可以將無人機(jī)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(dá)到30倍以上。采用“數(shù)據(jù)切片”技術(shù)的地圖,無論是在線瀏覽,還是離線瀏覽,響應(yīng)速度可低于2s。通過高倍影像壓縮技術(shù)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(gòu)建金字塔模型切片地圖庫。根據(jù)GIS數(shù)據(jù)構(gòu)建具備空間位置的、與其他信息建立關(guān)聯(lián)規(guī)則的關(guān)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(shí)現(xiàn)無縫數(shù)據(jù)交換、避免煩瑣的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換操作,并實(shí)現(xiàn)自動投影轉(zhuǎn)換。3)實(shí)現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)快速渲染和高效訪問。
5.2軟件界面設(shè)計(jì)特點(diǎn)
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(yàn)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(cè)欄與右側(cè)欄,便于操作。3)操作靈活方便。采用大圖標(biāo)大按鈕,便于使用操作。4)符合操作習(xí)慣。移動端支持手機(jī)、平板電腦常用操作,符合手機(jī)、平板電腦的操作習(xí)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(diǎn)
1)本項(xiàng)目建設(shè)系統(tǒng)與本標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)OGC地圖服務(wù),實(shí)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(shí)訪問。2)數(shù)據(jù)調(diào)用響應(yīng)速度。按照100名用戶在標(biāo)準(zhǔn)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)帶寬良好環(huán)境下并發(fā)操作進(jìn)行衡量,數(shù)據(jù)調(diào)用平均響應(yīng)時(shí)間小于5s。3)數(shù)據(jù)查詢響應(yīng)速度。按照100名用戶在標(biāo)準(zhǔn)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)帶寬良好環(huán)境下并發(fā)操作進(jìn)行衡量,數(shù)據(jù)查詢平均響應(yīng)時(shí)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(wù)的要求,系統(tǒng)可用率≥99.9%,即每年的不可用時(shí)間少于9h;2)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間應(yīng)能滿足各類不同應(yīng)用的時(shí)效性要求;3)系統(tǒng)應(yīng)滿足數(shù)據(jù)的完整性、一致性、真實(shí)性等數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求;4)提供數(shù)據(jù)備份機(jī)制,主要針對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫,該機(jī)制提供了數(shù)據(jù)庫中存儲的相關(guān)已錄入辦件信息以及用戶配置等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的備份與恢復(fù)。
5.6通用性、易用性和可擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)接口、界面友好、操作簡單方便。3)可擴(kuò)展性。數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)、軟件結(jié)構(gòu)等方面的設(shè)計(jì)能滿足功能不斷擴(kuò)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(shè)計(jì)特點(diǎn)
1)數(shù)據(jù)級、軟件級、硬件級以及服務(wù)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(guān)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(shù)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),主要涉及安全保密問題有硬件設(shè)備接入的安全性、系統(tǒng)訪問安全性、移動地圖服務(wù)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(shù)和制度兩個(gè)方面保護(hù)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(wù)級的多級加密方案為涉密數(shù)據(jù)提供全方位的保障機(jī)制。
6結(jié)束語
地理信息采集和國土綜合治理項(xiàng)目監(jiān)管一體化,以國土綜合治理目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn),在國家政策導(dǎo)向下,通過“天(無人機(jī))、地(地面終端)、人(移動采集終端)”結(jié)合的空間立體化綜合管理模式,運(yùn)用通過野外數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(shù),將現(xiàn)代科技信息手段引入到國土綜合治理項(xiàng)目全生命周期的監(jiān)管工作中,并結(jié)合自然資源廳大數(shù)據(jù)平臺的相關(guān)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理的實(shí)時(shí)化和可視化,高效、客觀地掌握項(xiàng)目的實(shí)地情況,保證項(xiàng)目資料的現(xiàn)勢性和準(zhǔn)確性,有效實(shí)現(xiàn)地理信息采集和國土綜合治理項(xiàng)目監(jiān)管一體化。
參考文獻(xiàn):
[1]崔紅霞,林宗堅(jiān),孫杰.無人機(jī)遙感監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].測繪通報(bào),2005(5):11-14.
[2]李兵.無人機(jī)攝影測量技術(shù)的探索與應(yīng)用研究[J].北京測繪,2008,25(1):1-3.
[3]鄭團(tuán)結(jié).無人機(jī)數(shù)字?jǐn)z影測量熊的設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)控制與測量,2006,14(5):613-615.
[4]宋少輝,李鴻奎.GIS技術(shù)中矢量數(shù)據(jù)空間跌疊置分析及應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè),2007(4):6-7.
作者:魏岳 單位:寧夏回族自治區(qū)國土整治修復(fù)中心