环境影响评价是电网工程建设的前置条件，采用先进的技术手段提高电网工程环评水保工作效率，加大工作深度对工程建设具有重要意义。传统电网工程环评水保工作采用1:5万地形图或Google Earth等开源数据进行工作，由于数据时效性和精度等问题，往往对工程周边环境和杆塔位置并不清楚，敏感点规划、导航与定位、拍照，以及调查表单填写等不方便，野外信息室内整理工作量大^[1-3]。随着移动互联网技术的发展，移动智能终端被广泛应用于各行各业，但针对电网工程环评水保工作相关研究未曾见到。本研究利用移动互联网技术，开发了基于iOS的电网工程移动环评水保信息系统，构建高效、畅通的基础地理信息应用、环评水保信息采集与共享体系，有效解决传统应用中存在的各种问题，提升信息化服务效能和水平。

1 整体设计 1.1 系统框架设计

电网工程环评水保工作主要涉及环评水保信息采集和分析业务。本研究将ArcGIS系统在空间数据管理、共享、空间分析等方面的优势、移动端数据采集的便捷性应用到环评水保业务流程，构建了基于PC端、移动端和服务器端的移动环评水保信息系统。基于AE二次开发实现基础地理信息、环境敏感点等信息管理、查询、分析和成果制图输出；基于iOS和ArcGIS API实现移动端基础地理信息加载、离线地图数据下载、在线地图浏览、GNSS精确定位、现场数据采集和采集信息上传。基于ArcGIS Server建立服务端，是环评水保信息系统的后台服务器，实现用户管理、工程管理、基础地理信息数据管理、环境敏感点数据管理，以及生成离线包数据并向移动端分发功能。当移动设备遗失后，服务端可实现远程销毁移动设备上的相关地图信息。系统整体架构如图 1所示。

基于环评水保数据库实现工程地图发布，移动端实现用户在现场浏览地图、工程导航定位、信息查询、拍照、视频录制、表单录入等，对地图进行适当标注、编辑；移动端录入的业务信息，在网络通畅时上传到服务端；内业工作人员通过环评水保PC端共享上传环保信息，查看标注信息，采集的照片、表单、视频等，进行信息的统计和分析，并生成环评报告。

1.2 系统开发环境

移动环评水保信息系统采用iOS技术开发。iOS系统架构分为4个层次：核心操作系统层(CoreOSLayer)、核心服务层(CoreServicesLayer)、媒体层(MediaLayer)、可触摸层(CocoaTouchLayer)^[4]。环评水保信息系统iOS客户端开发完全遵照iOS四层结构及应用开发规范设计实现，系统应用到了Foundation、UIKit和Core Graphics等框架，开发语言为Object-C，在开发过程中使用NSThread技术实现数据异步读取。

GIS组件选用ArcGIS Runtime SDK for iOS。移动端空间数据库引擎使用Spatialite，其优点是消耗资源低^[5]。离线数据传输格式ShapeFile及JSON(Java script object notation)，JSON是一种轻量级的数据交换格式，它是基于JavaScript的一个子集，具有面向对象的特点，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，是一种轻量级的数据交换格式。

2 系统功能和关键技术

移动端主要用于工程现场，需实现地图浏览、地图量测、信息查询、位置标记、信息采集以及导航定位等功能。移动端的设计与实现包括离线数据打包和下载、地图在线浏览与查询、敏感点信息采集、信息上报等。移动端软件系统结构如图 2所示。

1) 离线数据打包下载。移动端通常要在没有WiFi和4G信号的野外工程现场使用，因此需要将影像图、矢量图等图层信息、敏感点等业务数据存储为离线包供系统在现场使用。离线包文件的生成要求简单化、模块化、自动化，当移动端向服务端发送该请求，服务端自动生成离线包供移动客户端下载，或通过数据线将离线包文件复制到移动客户端。移动端系统可将离线包导入为地图图层。

本文借鉴了李峰等移动终端离线电子地图应用框架研究的相关成果^[6]。系统采用了基于Sqilte嵌入式数据库和Rc4加密算法的瓦片缓存加密打包方法，将缓存图片存储在缓存数据库中，不仅减小了小文件的数量，还节省了移动终端宝贵的存储空间；同时数据包可以快速的在计算机和移动终端之间拷贝、移动、删除缓存，大幅度节省了数据部署时间，数据以RC4算法加密存储，提高了数据的安全性。

2) 地图加载与渲染。移动端加载地图信息，地图信息来自PC端发布地图服务。地图信息以在线、离线两种方式加载到移动客户端。在线时，移动客户端从ArcGIS Server发布的地图服务中获取地图信息进行加载；离线时，移动客户端使用离线包中的地图信息。离线地图的加载包括影像图层的加载和矢量图层的加载。

影像图层主要是大范围的卫星影像和工程的航片影像。为提高影像加载效率对影像进行切片处理，切片数据格式采用ESRI公司离线地图通用格式.tpk文件，通过调用ArcGIS for iOS的API直接加载影像图。系统通过高效的多级缓存机制解决了海量空间数据传输和显示问题，利用地图缓存服务将某种比例尺的地图数据临时存储设备内存中的，提高了用户编辑、特征渲染和标注等操作响应速度，同时也减轻了空间数据库的负载^[7]。

矢量图层主要是全国基础矢量数据，包括行政区、道路、河湖等以及植被区划图、土地利用图、自然保护区、旅游风景、水库、污区、冰区分布等环境专题数据。由于矢量数据和地名数据具有连续性强、覆盖范围大，且具有层级分布的特性，系统将每一层(类)数据根据覆盖范围大小选择合适的块大小进行动态切分，然后根据不同级别数据的特点选择合适的LoD(levels of detail)层级进行动态加载及渲染^[3]。图3为影像地图和矢量地图叠加渲染效果。

3) 信息采集与数据上报。利用移动GIS进行数据采集在土地利用、地质调查、地价动态监测等方面有广泛的应用^[9-11]。可以利用客户端进行定位和信息采集，并将采集的信息与指定要素进行关联。信息采集过程用户可以填写系统内置表单、绘制区域范围、注释文字，同时还可以通过移动终端的视频和音频与之关联。系统对数据采集完成后，得到的空间图形数据以及空间属性信息，可以由内部函数转化为通用的shp格式数据文件。

实现基于无线网络通道的数据信息发送，将移动环评水保GIS系统采集到的各类数据上报，对于多媒体数据，系统根据文件名和文件属性自动识别是否重复。在网络连接的情况下，数据可直接上报；若网络暂未连接，则将数据加入本地缓存，在连接网络之后用户触发实现上报，并予以提醒。

4) 用户及信息安全。为确保信息安全，用户必须使用用户名和密码才能登陆系统。普通用户可以登录移动客户端，使用在线业务功能、下载离线包，使用离线业务功能。管理员用户除拥有普通用户的权限外，还拥有工程管理、用户管理、表单模板管理等后台功能。

网络连通时，用户登录会将用户名、密码发往服务端进行登录验证，每次验证成功之后，将密码保存到移动端本地数据库，用户第一次登录时必须在服务器上进行密码验证。没有网络时，直接通过本地数据库保存的上次登录信息进行验证。为防止设备丢失造成信息泄露，当移动端接用户输入密码错误达到10次或收到服务端数据销毁的指令，移动客户端将自动启动数据销毁进程，删除iPAD上的地图信息以及客户端程序目录下的所有文件。

3 应用实例

本文提出的移动环评水保信息系统在酒泉至湖南±800 kV特高压直流输电工程中进行了应用。系统集合了该工程基础地理数据、环境专题数据、线路路径、线路沿线工程信息以及高清卫片、工程航片等，通过系统能够快速浏览线路走向以及走廊范围内的环境敏感点信息，实现了对工程环保水保工作的整体掌控。借助移动端将数据带到工程现场，能够在野外快速采集相关信息，保证了信息的准确可靠，减少了重复整理工作。

1) 离线数据下载。为了保证能在野外无网络环境下正常作业，将生成的离线包部署到移动端。为方便用户在不同环境下操作，系统设定了两种离线包下载方式：在WiFi环境下直接从服务端下载离线包；利用数据线(USB传输方式)下载离线包。图 4为酒泉至湖南工程离线包系统显示效果图。

2) 敏感点预设。为了提高数据采集的效率，在进行野外采集前，可利用服务端或者PC端预设敏感点。预设完成后，同步到移动端。

3) 外业信息采集。利用移动端对现有或新添加的敏感点进行视频、照片、音频、文字等信息采集。系统具有自动定位功能，在信息采集过程中不用指定采集信息所属敏感点，系统默认为离采集点最近的敏感点。

4) 移动端数据回传。外业采集完成后需要将采集到的数据从移动端回传至服务端，系统提供了两种回传方法:移动端连接WiFi直接上传实现自动上报；通过PC端资料整理后手动上传至服务器。

4 结束语

基于iOS的电网工程移动环评水保信息系统从输电线路工程环评水保工作的实际需求出发，利用了移动GIS技术以及移动互联网的相关技术，在基于B/S架构的环评水保平台的基础上设计开发了移动端的相关功能，实现了数据离线下载、地图在线浏览、数据野外采集和信息自动上报的功能，满足输变电工程环境影响评价、水保方案编制及竣工验收的需求，可以明显提高工作效率，具有良好的经济和社会效益，形成了环评水保作业内外业一体化的新模式。