基于天地图的地名地址采集系统设计与实现

第４２卷第２期２０１９年２月
测绘与空间地理信息
ＧＥＯＭＡＴＩＣＳ＆ＳＰＡＴＩＡＬＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ.４２ꎬＮｏ.２Ｆｅｂ.ꎬ２０１９
收稿日期:２０１７－１０－１１
作者简介:曹建成(１９７３－)ꎬ男ꎬ陕西眉县人ꎬ高级工程师ꎬ硕士ꎬ２００２年毕业于武汉大学测绘工程专业ꎬ主要从事地理空间数据库设
计与建设㊁ＧＩＳ软件设计与实现等方面的应用研究工作ꎮ
基于天地图的地名地址采集系统设计与实现
曹建成１ꎬ２ꎬ王乃生１ꎬ２ꎬ金㊀鼎１ꎬ２
(１.自然资源部陕西基础地理信息中心ꎬ陕西西安７１００５４ꎻ
２.地理空间信息与数字技术国家测绘地理信息局工程技术研究中心ꎬ陕西西安７１００５４)
摘要:针对以往地名地址采集方法存在采集效率低及数据安全难以保证等方面的不足ꎬ本文提出并设计了从
数据准备㊁移动端外业采集到Ｗｅｂ端在线质检的地名地址采集工艺流程ꎬ在对移动端地图数据组织㊁地名地址数据安全等关键技术进行研究的基础上ꎬ基于天地图开发了移动端㊁Ｗｅｂ端地名地址采集系统ꎬ为开展地名地址采集工作提供了保障ꎮ
关键词:天地图ꎻ地名地址ꎻ采集
中图分类号:Ｐ２０８㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１６７２－５８６７(２０１９)０２－０１４５－０３
ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＮａｍｅＡｄｄｒｅｓｓＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎ
ＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＴｉａｎｄｉｔｕ
ＣＡＯＪｉａｎｃｈｅｎｇ１ꎬ２ꎬＷＡＮＧＮａｉｓｈｅｎｇ１ꎬ２ꎬＪＩＮＤｉｎｇ１ꎬ２
(１.ＳｈａａｎｘｉＧｅｏｍａｔｉｃｓＣｅｎｔｅｒꎬＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＮａｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓꎬＸｉ'ａｎ７１００５４ꎬＣｈｉｎａꎻ
２.ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＳｐａｔｉａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＤｉｇｉｔａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＮＡＳＭＧꎬＸｉ'ａｎ７１００５４ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｏｎｔｈｅａｃｃｏｕｎｔｏｆｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｏｆｎａｍｅａｎｄａｄｄｒｅｓｓｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄꎬｔｈｅｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｓｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉ￣
ｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｆｎａｍｅａｎｄａｄｄｒｅｓｓｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｓｔｅｐｓｓｕｃｈａｓｐｒｅｐａｒｉｎｇｄａｔａꎬｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｆｉｅｌｄｄａｔａｂｙｍｏｂｉｌｅｄｅｖｉｃｅｓａｎｄｉｎｓｐｅｃｔｉｎｇｄａｔａｂｙｗｅｂ.Ｂａｓｅｄｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｓｕｃｈａｓｍａｐｄａｔａｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｏｎｍｏｂｉｌｅａｎｄｎａｍｅａｎｄａｄｄｒｅｓｓｄａｔａ
ｓｅｃｕｒｉｔｙꎬｔｈｅｐａｐｅｒｄｅｖｅｌｏｐｓｔｈｅｐｌａｃｅａｎｄａｄｄｒｅｓｓｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｍｏｂｉｌｅａｎｄｆｏｒｗｅｂｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＭａｐＷｏｒｌｄ(ＴｉａｎＤｉＴｕ)ꎬ
ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｇｕａｒａｎｔｅｅｆｏｒｃａｒｒｙｉｎｇｏｕｔｔｈｅｎａｍｅａｎｄａｄｄｒｅｓｓｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｔａｓｋ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ｔｉａｎｄｉｔｕꎻｎａｍｅａｎｄａｄｄｒｅｓｓꎻｃｏｌｌｅｃｔ
０㊀引㊀言
地名地址是人们赋予某一特定空间位置上自然或人文地理实体的专有名称ꎬ在人们工作和生活中发挥着不可或缺的作用ꎮ为了响应政府信息化建设的要求ꎬ推动地理信息公共服务平台的建设ꎬ地名地址数据作为平台建设中的基础数据ꎬ受到了越来越多的重视[２]ꎮ传统的地名地址采集多采用外业现场纸图标绘㊁内业计算机展绘的工艺ꎬ即将作业区地图打印成大比例尺纸图ꎬ外业采集人员在野外现场根据实际情况进行核实㊁纸图标绘ꎬ并记录详细信息ꎬ然后再到内业进行计算机上图ꎮ这种工艺存在以下不足[６]:①资料过多给外业人员带来负担ꎻ②外业资料安全难以保证ꎻ③采集准确性难以核实ꎮ
针对传统的地名地址采集方式的不足ꎬ为提高数据
采集效率ꎬ业内基于天地图和移动ＧＩＳ技术对采集方式进行了探索和研究ꎮ天地图是国家打造的面向全社会服务的地理信息公共服务平台ꎬ也是地名地址数据的一个有效载体[１]ꎮ此外随着信息技术的长足发展ꎬ当前的移动设备㊁移动ＧＩＳ技术都已成熟㊁稳定ꎬ移动ＧＩＳ技术结合了当前主流ＩＴ技术㊁ＧＰＳ技术等ꎬ移动设备具备拍照㊁视频㊁语音等众多扩展模块ꎬ价格低廉ꎬ基于移动设备的移动ＧＩＳ应用已成功运用到越来越多的行业ꎬ在野外数据采集和业务办理中发挥了重要作用[３]ꎮ因此ꎬ基于天地图和移动ＧＩＳ技术来进行地名地址采集将使得采集工作方便可行ꎮ
本文提出并设计了一个从数据准备㊁数据采集㊁数据检查到数据入库的完整的地名地址数据采集技术流程ꎬ并基于天地图和移动ＧＩＳ技术开发了集采集与质检功能
于一体的地名地址数据采集系统ꎬ为开展 天地图 陕西 的地名地址数据采集工作提供了技术保障ꎮ
１㊀基于天地图的地名地址采集系统设计
１.１㊀系统技术架构
系统基于面向服务技术架构ꎬ采用分层式结构ꎬ由应
用层㊁网络层㊁服务层㊁平台层㊁数据层５层组成[２]ꎬ如图１所示ꎮ多层体系结构将数据与系统㊁数据管理与应用逻辑分层独立管理ꎬ能更严格地控制信息访问ꎮ数据传递中采用数据加密技术ꎬ可进一步降低数据安全风险
ꎮ
图１㊀系统体系架构Ｆｉｇ.１㊀Ｓｙｓｔｅｍａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ
１.２㊀采集工艺流程
采用基于天地图的地名地址采集系统开展地名地址采集工作ꎬ其工艺主要包括４个阶段:前期的作业区划分及数据准备㊁移动端的外业采集及上传㊁Ｗｅｂ端的数据检查㊁数据的整理及入库ꎬ具体工艺流程如图２所示
ꎮ
图２㊀采集工艺流程图
Ｆｉｇ.２㊀Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ
１)数据准备
项目管理人员根据人员和数据情况将采集任务划分
成许多小的作业区ꎬ由系统自动提取作业区范围内的 天地图 瓦片(矢量基础地图和影像地图)ꎬ导出形成采集的背景数据ꎬ同时按照作业区范围提取地名地址本底数据ꎬ背景数据和本底数据均做加密处理后ꎬ形成采集的任务数据包
[４－５]
ꎮ
任务数据包准备好后ꎬ在Ｗｅｂ端管理系统中创建采
集任务ꎬ设置采集任务的地图范围㊁本底数据㊁离线背景地图㊁采集内容信息ꎬ并分配采集人员及绑定设备ꎮ
外业采集人员根据授权登录移动采集终端后ꎬ系统自动通过移动网络或无线网络从数据服务器下载指定作业区的背景地图数据㊁地名地址本底数据及任务信息ꎬ并加载到移动端采集系统中ꎮ
２)外业采集
任务信息和数据下载到移动终端后ꎬ采集人员在作
业区现场不再需要联网ꎬ以离线方式登录移动端采集系统对地名地址本底数据进行更新采集ꎬ并补充采集新增的地名地址数据ꎮ地名地址数据的空间位置采用ＧＰＳ坐标和背景地图相对位置综合判断的方式进行采集ꎬ属性信息采用手写录入㊁照相㊁录音等手段进行采集ꎬ后期还可在内业根据照片㊁录音等进行补充编辑录入ꎮ
外业人员采集的地名地址数据临时存放在移动端加密数据库中ꎬ当网络连通时ꎬ将移动端加密数据库中的地名地址数据上传到数据服务器中ꎮ同时ꎬ为了确保数据安全ꎬ采集的过程中数据还可在网络连通时上传到服务器进行数据备份ꎮ
３)数据质检
数据检查人员基于外业采集人员提交的照片㊁录音㊁
采集数据信息在Ｗｅｂ端管理系统中对采集的地名地址数据进行检查工作ꎮ检查分为两级进行:内业编辑检查人员对外业采集人员提交的地名地址采集数据进行逐条检查ꎬ数据的基本属性问题可直接进行修改ꎬ检查合格的数据直接提交二级检查ꎬ内业编辑检查人员无法修改的问题数据退回给采集人员ꎬ采集人员在移动端采集系统中更新任务数据后ꎬ现场进行重新采集ꎬ采集后再次提交内业编辑检查人员检查ꎻ二级检查人员对内业编辑检查人员提交的数据进行逐条检查ꎬ不合格的数据返回内业编辑检查人员ꎬ由内业编辑检查人员根据情况进行处理ꎮ
４)数据入库
数据检查合格后ꎬ需要经过解密处理ꎬ然后按照地名
地址数据库的要求进行数据入库ꎬ形成最终的地名地址
成果数据[８]ꎮ
２㊀关键技术
１)基于ＭＢＴｉｌｅｓ的地图瓦片存储
传统的地图瓦片以文件的形式保存在磁盘上ꎬ访问
时以服务的形式调取相应的瓦片文件ꎬ这种方式的缺点是占用磁盘空间比实际文件大很多ꎬ且地图服务的性能受限于文件管理系统的性能ꎬ而且地图文件体积较大ꎬ以服务的形式在网络传输时会耗费网络流量ꎮ
为了减少外业采集时移动端网络数据传输流量ꎬ降低采集成本ꎬ可基于ＭＢＴｉｌｅｓ规范制作作业区的地图瓦片离线数据包ꎮＭＢＴｉｌｅｓ是一种地图瓦片存储的数据规范ꎬ基于ＳＱＬｉｔｅ数据库存储和索引ꎬ可大大提高瓦片地图的读取速度ꎬ适用于Ａｎｄｒｏｉｄ㊁ｉＯＳ等移动终端的离线地图存储ꎮ在ＭＢＴｉｌｅｓ中指定一张表 ｔｉｌｅｓ 存储瓦片地图ꎬ通过Ｓｑｌ语句在这张表中能够很容易查询到特定的瓦片ꎬ其中
６
４１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀
测绘与空间地理信息㊀
㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年
瓦片字段 ｔｉｌｅ＿ｄａｔａ 为二进制的流格式ꎬ方便桌面程序和Ａｎｄｒｏｉｄ㊁ｉＯＳ等移动应用读取瓦片数据ꎮ同时ꎬ在ＭＢＴｉｌｅｓ
中使用视图引用重复冗余的瓦片数据ꎬ既节省了存储空间ꎬ也大大提高了数据访问效率ꎮ
２)移动端地图数据加密
移动端是非涉密环境ꎬ必须对原始的本底数据进行
保密处理ꎬ同时为了保证数据的安全ꎬ防止数据被非法获取使用ꎬ分别对背景地图数据和地名地址数据进行了加密处理:①ＭＢＴｉｌｅｓ加入了安全密钥ꎬ携带密钥才能访问离线瓦片地图数据ꎻ②在移动端对地名地址采集数据的坐标信息进行加密处理ꎬ在使用和导出时需要对数据中的坐标信息进行解密ꎮ数据加解密流程如图３所示
ꎮ
图３㊀数据加解密流程图
Ｆｉｇ.３㊀Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｄａｔａｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎａｎｄｄｅｃｒｙｐｔｉｏｎ３)动态表单
在日常应用中ꎬ信息的采集主要依靠对表单的操作
来实现ꎮ为了使移动采集系统具备良好的扩展性ꎬ对表单的灵活和应变要求提出了更高的要求ꎬ动态表单的设计能够很好地适应这种变化[１０]ꎮ动态表单在数据采集业务中支持动态配置采集对象类型ꎬ灵活配置采集表单中的属性项以及值域范围ꎬ并可自定义表单属性的填写规则ꎬ通过这些模块既可以有效地规范数据采集过程㊁规范成果数据ꎬ也能使移动采集系统具备多样性的采集能力ꎮ
３㊀系统实现
３.１㊀系统开发
服务层在 天地图 陕西 服务接口的基础上ꎬ基于
ＪａｖａＥＥ㊁ＳｐｒｉｎｇＭＶＣ㊁Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ技术封装形成了数据服务㊁管理服务㊁消息服务ꎮ其中ꎬ数据服务提供地名地址数据的下载㊁上传㊁备份等接口ꎬ实现作业区地名地址本底数据的下载和采集成果数据的上传ꎻ管理服务提供用户与设备的登录及安全验证㊁作业任务管理㊁权限管理㊁设备管理㊁日志管理等接口ꎬ实现数据采集相关的配套管理ꎻ消息服务提供消息的发布㊁管理㊁查看等接口ꎬ实现消息的管理与推送ꎮ
应用层采用面向服务(ＳＯＡ)的架构ꎬ按照功能分工ꎬ分别实现了Ｗｅｂ端管理系统和移动端采集系统ꎮＷｅｂ端管理系统在服务层的基础上ꎬ使用ＳｐｒｉｎｇＢｏｏｔ㊁ＦｒｅｅＭａｒｋｅｒ㊁ＪＱｕｅｒｙ技术实现了Ｗｅｂ端任务管理㊁数据管理㊁权限管理等各功能管理页面[９]ꎮ移动端采集系统基于Ａｎｄｒｏｉｄ原
生系统ꎬ在ＡｒｃＧＩＳＡｎｄｒｏｉｄＳＤＫ基础上定制开发了任务接收㊁数据加载㊁数据采集及提交等功能[７]ꎮ
３.２㊀系统功能
地名地址采集系统包括Ｗｅｂ管理系统及服务接口和移动端采集系统两部分ꎮ
１)Ｗｅｂ管理系统及服务接口部分实现任务管理㊁数据质检㊁消息管理㊁日志管理㊁权限管理等相关的管理功能和提供服务接口ꎮ
任务管理功能模块主要实现创建采集任务㊁设置采集任务的地图范围㊁地名地址本底数据㊁离线地图数据㊁采集人员以及所涉及的采集元素信息等ꎮ数据质检功能模块提供内业编辑检查和二次审核两次数据质检功能ꎬ两次数据质检功能均通过地图和列表展示上一步提交的成果数据ꎬ在线预览采集成果内的多媒体照片和现场录音ꎬ对成果数据进行审核操作ꎮ消息管理功能模块管理㊁维护系统公告和通知信息是采集工作管理人员向移动端推送消息和发布通知等内容的入口ꎮ日志管理模块提供记录和查询用户登录㊁数据上传㊁成果质检等用户操作日志信息的功能ꎮ权限管理模块提供用户管理㊁角色管理㊁权限分配㊁设备绑定等功能ꎬ实现人员㊁设备㊁权限的统一管理ꎮ
服务接口主要是为移动端访问服务器提供的ꎬ实现移动端从服务端下载任务及数据㊁将Ｐａｄ端的数据信息提交到服务端㊁将Ｐａｄ端的任务临时备份到服务端并从服务端恢复备份信息到Ｐａｄ端等功能ꎮ
２)移动端采集系统实现任务的接收㊁数据的采集及成果上传等功能ꎮ
用户在登录移动端采集系统后ꎬ在网络连通的情况下ꎬ通过服务接口下载任务数据信息ꎮ同时ꎬ该功能界面还可实现系统更新检查㊁移动端图标符号配置㊁缓存数据管理等功能ꎮ任务数据下载后ꎬ用户即可进行数据的采集ꎬ实现数据的空间位置㊁属性信息的编辑ꎬ同时还可实现拍照㊁录音等操作ꎮ任务数据采集完成后ꎬ即可通过成果提交功能将采集成果上传到服务器端ꎮ
４㊀结束语
本文在分析了传统地名地址采集工艺不足的基础上ꎬ结合移动ＧＩＳ技术提出并设计了新的地名地址采集工艺流程ꎬ基于天地图研发了集移动端采集系统㊁Ｗｅｂ端管理系统的地名地址采集系统ꎮ在西安市新城区㊁碑林区选取了一定范围的作业区开展了地名地址数据采集试验工作ꎬ实验证明:采用该系统进行地名地址采集ꎬ工艺完善㊁工序可控ꎬ既降低了采集人员的工作负荷㊁提高了作业效率ꎬ也大大提升了成果质量ꎮ同时系统具有广阔的扩展性ꎬ可灵活配置采集方案ꎬ实现其他数据的外业采集工作ꎬ具有广阔的应用市场ꎮ
参考文献:
[１]㊀谈树成ꎬ王超ꎬ丁扬ꎬ等.天地图野外数据采集系统设计
与实现[Ｊ].测绘科学ꎬ２０１７ꎬ４２(１):１８１－１８６.
(下转第１５０页)
７
４１第２期
曹建成等:基于天地图的地名地址采集系统设计与实现
图７㊀２０１６年分类结果Ｆｉｇ.７㊀Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｏｆ２０１６
通过在ＥＮＶＩ软件中计算分类后影像的转移矩阵ꎬ可得出这４年的建设用地㊁水体和植被等面积ꎮ其中ꎬ建成区的统计结果如图８㊁图９所示ꎬ单位为ｋｍ２
ꎮ
图８㊀面积统计Ｆｉｇ.８㊀Ａｒｅａ
ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ
图９㊀面积统计曲线图Ｆｉｇ.９㊀Ａｒｅａｓｔａｔｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅ
以遥感影像为底图ꎬ将分类结果在ＡｒｃＧＩＳ中进行叠
㊀㊀
加并将建设用地赋予不同的颜色进行显示ꎮ
３㊀结束语
沈阳建设用地在１９９５ ２０１６年这２１年间持续扩展ꎬ在进入２１世纪后ꎬ浑南新城和沈北新区的扩建使得建设用地扩张速度不断加快ꎮ随着建设用地的扩展ꎬ植被用地(耕地㊁林地等)被占用ꎬ北方占用耕地较为明显ꎬ而建成区占用水域的比例比较小ꎮ
解译结果由于受解译者经验水平和精度限制的影响ꎬ误差是不可避免的ꎬ为减小误差应进行多次分类ꎬ必要时应采取多种适宜的方法进行分类ꎮ除此之外ꎬ还应
进一步研究各种类型土地转化规律ꎬ更深层次地对城区扩展驱动力进行研究ꎬ为相关决策规划提供依据ꎮ
参考文献:
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(上接第１４７页)
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[编辑:张㊀曦]
０
５１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀
测绘与空间地理信息㊀
㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年。