随着安徽省经济建设与城市化进程的飞速发展，道路、居民地、城市绿地等基础地理信息发生着日新月异的变化，已有的基础测绘成果的现势性已无法满足政府部门、企事业单位和社会公众对地理信息的迫切需求^[1-5]。为此，安徽省测绘地理信息局提出在“十三五”期间全面开展基础测绘成果的快速更新工作，野外调绘是基础测绘更新工作中的重要工序。传统的外业调绘方法有全野外调绘法和综合判读调绘法，两种方法均存在工作量繁重、人员劳动时间长、强度大的问题^[6-11]。

为了有效地提高野外调绘的工作效率，减轻外业作业人员的工作强度，逐步实现用平板电子地图取代外业调绘纸图，提高安徽省基础图外业调绘的信息化水平，我们针对基础测绘野外调绘工作的实际需求，开展了基于连续运行卫星定位服务参考站(continuously operating reference stations, CORS)的移动外业地理信息核查与采集系统的设计与开发工作。

1 系统总体设计和功能实现

为了抵御外业恶劣的工作环境，降低外业人员的工作难度，基于CORS的移动外业地理信息核查与采集系统，选用工业级三防(防尘、防水、防摔)平板作为载体，利用CORS信号接收天线获取高精度的定位信息，综合运用Android API、ArcGIS Runtime API for Android、Java Development Kit等开发包资源，实现了系统功能的设计与开发。其结构如图 1所示。

1.1 外业核查与采集

基于外业调绘平板的特性，外业核查与采集子系统设计了诸项功能，用于实现外业地理信息数据的核查与采集。

工程管理模块：外业核查与采集子系统，以工程为作业单元来组织每次外业调绘任务。用户登录系统后，通过创建工程或者打开已有的历史工程，启动新的或继续前期未完成的外业核查与采集任务。

地图纠偏模块：是针对地图保密问题设计的功能模块，默认状态下，偏移量为0。当用户使用保密处理后的地图进行作业时，通过设置系统纠偏参数，可以开展保密处理后数据的外业定位、核查与采集工作。

CORS/GPS定位模块：CORS/GPS定位模块提供了3种定位模式，分别为基于CORS的厘米级定位、基于CORS的亚米级定位以及基于GPS的普通级定位。用户可以根据自己的工作需要任意选择定位模式。其中基于CORS的定位模式需要购置专用的外置接收天线，GPS普通级定位模式依托外业调绘平板内置的GPS定位模块即可实现，无需外置天线的辅助。

地理要素数据采集模块：针对点、线、面以及快捷采集4种类型进行设计。为了满足外业测绘的多种需求，点数据采集功能又细分为单点采集、多点采点(即同类型点连续采集)、交汇采点以及GPS采点。为了保证数据采集的精度，设计了如图 2(a)所示的方形十字丝准确标识待采集点的位置。线数据采集分为常规采线和GPS采线，面数据采集分为常规采面和GPS采面，系统界面分别如图 2(b)、2(c)所示。快捷采集分为手绘和基础地理要素快速采集。手绘功能为用户提供了一个在地图上做标记的便捷工具，可以在图面上手绘任意的图形或文字信息；基础地理要素快速采集针对平原及丘陵地区常见的外业基础地理要素^[2]，实现了单要素或批量快速采集的功能，如图 2(d)所示。

样本采集模块：系统采集的样本点主要包括地面点坐标、备注信息以及配套的地面照片。通过采集样本信息，可以在外业与内业工作人员间建立沟通的桥梁。外业人员可以通过采集样本点数据将外业核查和采集的实际情况简明、清晰地传达给内业工作人员。如图 2(e)所示，外业工作人员发现内业人员漏绘了廊坊数据，只需在廊坊处补绘一个标识信息为“补廊坊”的注记点，同时配套采集一张照片，即可完成信息采集，较传统的文字描述方法，该功能在数据采集效率和问题描述效果方面都会显著提升。

查询浏览模块：包括数据查询、属性、历史采集数据查询。数据查询模块主要分为属性数据查询和历史采集数据查询。属性查询实现对选中地图要素属性值的查询，如图 3(a)所示，红色箭头处为选中要素，属性查询结果通过点击顶部菜单进行查看。历史采集数据查询实现对历史采集数据的查询与管理，如图 3(b)所示，用户可以对选中的历史数据进行属性值的查询、修改，也可以直接删除该条历史数据。

1.2 内业数据处理

内业数据处理子系统实现对外业采集数据进入内业编辑前的预处理，主要包括外业采集数据的格式与坐标系统转换以及查询浏览等功能。

外业采集数据的格式与坐标系统转换功能实现外业调绘平板中以.sqlite格式存储的矢量数据向.mdb格式的转化，以及成果坐标系统自CGCS2000大地坐标系统向常用投影坐标系统的转化。

查询浏览功能实现对从外业调绘平板中导出的成果进行查询、浏览，去伪存真。在查询、浏览外业采集成果的过程中，可以对错采、重复采集的成果进行修正和删除，最大限度地保证数据质量。

2 关键问题及处理方法 2.1 高精度定位问题

对于大、中比例尺的地理信息数据，在外业核查与采集的实际作业中，迫切需要高精度的定位信息，辅助作业人员完成新增地物的采集工作。如采集电力线交汇点，传统方式需要实地采集，往往费时费力，如果外业工作人员在采集的过程中可以获取高精度的定位信息，即可通过准确采集每条电力线上任意两个电线杆的坐标，通过交汇法，快速且准确地采集到交汇点的坐标信息。而常规的外业调绘平板内置GPS的定位精度只能达到5 m左右，无法满足测绘数据的采集精度。为了解决这个问题，本系统在选用工业级三防平板作为载体的基础上，增选了可以接收CORS信号的外置定位天线，平板与天线间可以通过无线或者蓝牙进行数据传输，如图 4所示。系统开发的过程中自定义了解析CORS坐标信息的类库，实现了实时获取亚米级甚至厘米级高精度定位信息的功能。

2.2 地图保密问题

需要进行核查与采集的地理信息数据往往都具有精度高、涉密的特点，而外业工作环境恶劣，无法达到涉密数据的保密要求。为此，必须在地理信息进入外业工作平台前进行保密处理。而保密处理后的数据在保证地物相对位置准确的基础上，精度只能达到50~100 m，会出现地图定位点与底图同名点坐标有偏移的问题。为了解决上述问题，在系统设计的过程中，仔细研究了数据保密前后的精度差异，通过对比后发现，数据偏移量在局部小范围内具有相对一致的特点。利用这一特性设计了“地图纠偏”功能。即用户通过如图 5所示的界面，在需要采集数据的区域，将十字丝拉至当前定位点所在图上的正确位置，系统将自动计算出两个同名点间的偏移量，点击“设置当前偏移量”按钮后，完成偏移量信息采集，后期的图上的定位信息将自动添加此偏移量。采集过程中，当发现定位点与底图同名点再次偏移时，说明该采集区域已超出当前偏移值的控制范围，需重新设置偏移量。

2.3 矢量数据的管理问题

地理信息外业采集过程中，需要采集大量包含属性的矢量数据，如何利用外业工作平板高效地管理这些数据，是一个关系到外业核查和采集系统性能的关键问题。系统采用SpatiaLite空间数据库对外业采集的矢量数据进行管理。SpatiaLite空间数据库是基于SQLite基础上扩展的支持空间数据存储与查询的轻量级数据库^[3]，遵守OGC标准，底层采用C语言驱动，移植性较好，支持R-tree数据空间检索，极大提高了用户访问数据库的速度。SpatiaLite数据库采用元数据的方式管理空间数据，空间数据表能够包含至少一个Geometry类型的属性列，用于存储空间几何信息。SpatiaLite数据库可以实现几何数据和属性数据的一体化管理，能够方便地对矢量数据进行管理和无缝组织，空间数据和属性数据作为一条记录保存在表中，对于数据空间信息采用WKT形式的BLOB二进制块的类型进行空间信息存储。

系统利用SQL语句，基于SpatiaLite数据库进行矢量数据管理的操作主要包括如下3类：

1) 新增记录。首先需要对矢量数据进行数据类型转换，即将矢量数据的几何类型转换为BLOB类型，再将BLOB类型转换为记录的形式，可以采用WKT的形式进行表达，也可以采用WKB的形式表达，最后利用INSERT语句将数据记录插入数据库中。

2) 读取记录。利用SELECT语句检索出数据库中的相关记录，通过转换组织成程序需要的数据格式，同时为该组地理对象赋予特定的符号样式，显示在工作平板的地图界面中。

3) 修改记录。将待修改数据记录按照新增记录中提及的数据格式进行组织，利用UPDATE语句更新替换原始表中具有相同ROWID的数据记录。

2.4 外业采集方便、内业编辑困难的问题

目前市场上的外业数据核查与采集产品普遍存在外业采集方便、内业编辑困难的问题。究其原因，是因为平板调绘系统配套的内业编辑软件往往仅具有数据转换、查询等简单功能，无法满足内业数据生产的需要，从而导致在进行后期内业编辑整理工作时，需要多套软件联合使用，内业生产工序增多等问题。针对上述问题，在进行内业数据处理功能设计时，选用了基于ArcGIS Add-in插件的设计模式，即所有的功能模块开发完成后，均打包压缩为独立的工具文件，作为扩展的ArcGIS Desktop应用程序予以加载，如图 6所示。而ArcGIS Desktop是测绘行业内部常用的数据生产与编辑的作业平台，实现了内、外业数据生产与整理平台的一体化。与此同时，ArcGIS Add-in插件还具有易创建、易共享的特点，开发人员可以基于内业人员的工作需要，方便快捷地拓展相关功能。

3 结束语

基于CORS的移动外业地理信息核查与采集系统包括外业数据采集和内业数据编辑软件两个部分，产品实现了内外业数据采集与编辑的一体化。该系统区别于同类产品最大的亮点在于接入了CORS的高精度定位信息，提高了外业调绘平板的定位精度；以外业调绘的生产实际需要为出发点和落脚点。从设计到测试，内外业生产部门全程参与，实现了许多生产单位迫切需要但同类产品软件却不具备的功能，贴近生产实际，具有一定的应用和推广价值。后期计划基于生产实际的需求，不断提升系统外业数据采集功能的易用性、增强内业数据编辑功能的完备性，将其打造成为贴近生产实际的易用型地理信息数据调绘软件。