為了得到生態(tài)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化狀況，更加全面的掌握生態(tài)系統(tǒng)變化以及動(dòng)態(tài)的變化規(guī)律，整體的評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況，開(kāi)展對(duì)野外監(jiān)測(cè)點(diǎn)生態(tài)環(huán)境信息的采集工作。定期開(kāi)展信息采集工作，為后續(xù)開(kāi)發(fā)工作提供數(shù)據(jù)支撐非常必要，在后期生態(tài)環(huán)境的規(guī)劃、管理和決策中也發(fā)揮了重要作用。
在傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方式中，監(jiān)測(cè)點(diǎn)生態(tài)環(huán)境信息的采集主要是由外業(yè)操作人員完成的。根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)采樣信息的要求，在紙質(zhì)表格中，對(duì)特定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行信息記錄，等待返回辦公室錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，并在地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行數(shù)據(jù)整合。傳統(tǒng)的作業(yè)模式具有耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、工作量較大、實(shí)時(shí)性較差、誤差較大等缺點(diǎn)，且采集的信息量少，無(wú)形中增加了內(nèi)業(yè)和外業(yè)的工作量。隨著人類(lèi)科學(xué)研究的不斷發(fā)展，外業(yè)數(shù)據(jù)內(nèi)容和形式也在慢慢發(fā)生變化，并呈現(xiàn)出數(shù)量大，復(fù)雜性高，多樣性的特點(diǎn)。因此，如果野外數(shù)據(jù)能在采集時(shí)就實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，將會(huì)使數(shù)據(jù)采集工作更加方便，基于掌上機(jī)的移動(dòng)地理信息系統(tǒng)是一個(gè)很好的補(bǔ)充。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)GIS的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。移動(dòng)GIS將移動(dòng)通信技術(shù)、GPS定位技術(shù)和GIS技術(shù)集成為一體。在野外信息采集方面，移動(dòng)GIS的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已經(jīng)成為了多種場(chǎng)景下的解決方案。
本文從監(jiān)測(cè)點(diǎn)生態(tài)環(huán)境核查信息收集、發(fā)送、存儲(chǔ)和下載生態(tài)信息的基本過(guò)程出發(fā)，討論了基于移動(dòng)GIS的信息服務(wù)方案。充分利用互聯(lián)網(wǎng)的各種優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境核查信息的快速采集、實(shí)時(shí)傳輸和存儲(chǔ)服務(wù)。
1、系統(tǒng)需求分析
生態(tài)環(huán)境核查主要的任務(wù)是在掌握土地利用分類(lèi)類(lèi)型的基礎(chǔ)上，及時(shí)、準(zhǔn)確的獲取監(jiān)測(cè)點(diǎn)核查信息，做好監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息核查統(tǒng)計(jì)工作，對(duì)于后續(xù)開(kāi)發(fā)利用工作具有重要的價(jià)值，對(duì)本生態(tài)環(huán)境核查系統(tǒng)建設(shè)的系統(tǒng)需求分析如下。
1. 1核查任務(wù)
生態(tài)環(huán)境核查要對(duì)土地的利用類(lèi)型、邊界、動(dòng)態(tài)地物和災(zāi)害變化等進(jìn)行核對(duì)，并建立相對(duì)應(yīng)的核查任務(wù)。核查信息都要記錄監(jiān)測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度和海拔信息。野外土地利用類(lèi)型核查信息還要記錄該點(diǎn)的地貌類(lèi)型以及全景景觀類(lèi)型，并對(duì)野外定點(diǎn)類(lèi)型進(jìn)行判讀;全國(guó)生態(tài)遙感監(jiān)測(cè)土地利用分為兩級(jí)，一級(jí)類(lèi)型以及二級(jí)類(lèi)型。一級(jí)類(lèi)型分為耕地、工礦、居民用地以及未利用土地等。二級(jí)類(lèi)型又對(duì)各種地物進(jìn)行了更詳細(xì)的劃分。野外土地邊界核查信息還要對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的東西南北地物類(lèi)型進(jìn)行判讀。土地利用動(dòng)態(tài)地物核查信息還要記錄變化前后的地物類(lèi)型。土地利用災(zāi)害核查信息還要記錄災(zāi)害變化前后的地物類(lèi)型。
1. 2系統(tǒng)功能需求
目前，野外土地核查信息的采集和監(jiān)測(cè)主要經(jīng)過(guò)以下過(guò)程:野外核查信息采集一數(shù)據(jù)傳輸與存儲(chǔ)一本地瀏覽核查信息一監(jiān)測(cè)點(diǎn)核查信息展示。因此，系統(tǒng)的主要功能應(yīng)該包含目標(biāo)點(diǎn)核對(duì)信息采集與存儲(chǔ)、本地瀏覽、目標(biāo)點(diǎn)信息查看以及登錄、注冊(cè)、地圖加載和用戶設(shè)置等功能。
1. 3系統(tǒng)數(shù)據(jù)需求
生態(tài)環(huán)境野外核查需要采集的數(shù)據(jù)類(lèi)型具有多樣性，主要包括定位數(shù)據(jù)、核查前后地物類(lèi)型數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)圖片和時(shí)間信息等類(lèi)型的數(shù)據(jù)。當(dāng)前監(jiān)測(cè)點(diǎn)信息采集主要由外業(yè)作業(yè)人員完成，需要保證信息的準(zhǔn)確性，需要更多的野外采集人員參與，使用智能終端完成數(shù)據(jù)收集，才能夠?qū)崿F(xiàn)快速地收集海量的數(shù)據(jù)，保證準(zhǔn)確實(shí)時(shí)核查野外生態(tài)環(huán)境的變化情況。
1. 4用戶類(lèi)型
系統(tǒng)有普通用戶和管理員2個(gè)角色，普通用戶可以加載離線地圖，并可以加載在線地圖，還可以采集土地利用核查信息。管理員可以通過(guò)本地瀏覽，查看土地利用核查信息表，并且可以進(jìn)行核查任務(wù)監(jiān)管。系統(tǒng)總設(shè)計(jì)圖如圖1所示。
2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)分為服務(wù)端和移動(dòng)端2部分，數(shù)據(jù)的交互通過(guò)4G/WLAN來(lái)實(shí)現(xiàn)，并使用了XML的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行傳輸，從而使采集的平臺(tái)數(shù)據(jù)具有一致性。系統(tǒng)的架構(gòu)為C/S架構(gòu)，在移動(dòng)端開(kāi)發(fā)并安裝了APP ( Application)軟件，該APP主要實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的收集、傳送以及瀏覽等功能，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了核查任務(wù)的實(shí)時(shí)監(jiān)管和軌跡跟蹤。
2. 1系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)以監(jiān)測(cè)點(diǎn)核查信息采集為出發(fā)點(diǎn)展開(kāi)工作，包括數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和查看等功能，如圖2所示，分為用戶層、表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層與數(shù)據(jù)層。用戶層對(duì)應(yīng)著安卓端和iOS端，可以在任何平臺(tái)上下載軟件，使每一部手機(jī)都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的工作，該種工作方式不同于傳統(tǒng)的紙質(zhì)表格采集數(shù)據(jù)，很大程度上增加了數(shù)據(jù)獲取的數(shù)量;表現(xiàn)層對(duì)應(yīng)著移動(dòng)端的一些具體功能;業(yè)務(wù)邏輯層提供了服務(wù)端和客戶端的具體技術(shù)和服務(wù)支持;數(shù)據(jù)層包括任務(wù)管理信息庫(kù)、用戶信息庫(kù)和核查信息庫(kù)。
2. 2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
2. 2. 1移動(dòng)端功能設(shè)計(jì)
（1）數(shù)據(jù)采集與核查
有效的監(jiān)測(cè)點(diǎn)生態(tài)環(huán)境核查信息需要解釋在何時(shí)、何地發(fā)生了哪些變化。時(shí)間可以通過(guò)日歷來(lái)選擇，也可以通過(guò)系統(tǒng)的默認(rèn)時(shí)間來(lái)設(shè)置。在空間信息獲取方面，提供兩種定位方式，一種是在有基站的地方使用手持定位機(jī)來(lái)獲取高精度經(jīng)緯度信息，并通過(guò)藍(lán)牙通信把數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭苿?dòng)端;另一種方式通過(guò)移動(dòng)設(shè)備自身內(nèi)置的GPS功能來(lái)實(shí)現(xiàn)定位，從而獲得當(dāng)前點(diǎn)的位置信息。在移動(dòng)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)加載離線地圖和在線地圖并定位到當(dāng)前位置，不僅可以節(jié)省流量，也可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)要素的編輯。在在線地圖和離線地圖的模式下，用戶可以定位當(dāng)前位置，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖的一些基本操作;在屬性信息方面，為了便于得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)生態(tài)環(huán)境核查信息，又將核查信息細(xì)分為四類(lèi)。采集信息之前，數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)存儲(chǔ)了所有的地物字段類(lèi)型。在采集信息時(shí)，在移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)野外生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)地貌類(lèi)型、全景景觀類(lèi)型等信息的錄入，需要采集變化之前和變化之后的信息，并通過(guò)人為的選擇正確或錯(cuò)誤來(lái)實(shí)現(xiàn)信息核查工作。
（2）數(shù)據(jù)管理
數(shù)據(jù)管理包含信息的封裝、存儲(chǔ)和傳輸。移動(dòng)端包括Android和iOS兩大系統(tǒng)，在完成信息采集工作后，通過(guò)XML數(shù)據(jù)模板進(jìn)行封裝。在野外進(jìn)行信息采集時(shí)不可避免的會(huì)遇到?jīng)]有網(wǎng)絡(luò)的狀況，在該種狀況下可將采集的信息保存到自動(dòng)創(chuàng)建的Excel。信息的傳輸是在有網(wǎng)絡(luò)的情況下進(jìn)行的，將采集到的數(shù)據(jù)封裝在數(shù)據(jù)包中并發(fā)送到服務(wù)器上。服務(wù)器使用Java的數(shù)據(jù)連接技術(shù)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，并向移動(dòng)設(shè)備返回文本消息。
2.2.2服務(wù)端功能設(shè)計(jì)
服務(wù)端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的解析和存儲(chǔ)工作。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，使用加入了時(shí)間要素的核查信息數(shù)據(jù)庫(kù)。核查數(shù)據(jù)庫(kù)包括四部分，分別是土地利用類(lèi)型核查、土地利用邊界、土地利用動(dòng)態(tài)核查和土地利用災(zāi)害核查。時(shí)間、經(jīng)緯度、海拔和地貌類(lèi)型為公共字段。土地利用類(lèi)型信息還包括全景景觀類(lèi)型字段。土地利用邊界信息還包括南北東西類(lèi)型字段。土地利用動(dòng)態(tài)核查信息還包括變化前后類(lèi)型字段。土地利用災(zāi)害核查信息還包括災(zāi)害前后的類(lèi)型字段。
3、核心功能實(shí)現(xiàn)與測(cè)試
3. 1關(guān)鍵技術(shù)
本系統(tǒng)通過(guò)使用Android的四大開(kāi)發(fā)組件，實(shí)現(xiàn)了Activity和Fragment, Fragment和Frag-ment之間的通信，完成了系統(tǒng)的搭建。
本系統(tǒng)應(yīng)用了移動(dòng)GIS開(kāi)發(fā)的相關(guān)技術(shù)，其中包含基于位置信息服務(wù)的技術(shù)、無(wú)線通訊技術(shù)、移動(dòng)管理和GPS定位等技術(shù)。LBS(Location Based Services)基于位置的信息服務(wù)技術(shù)的主要目標(biāo)是使用戶不管在什么時(shí)間、什么地點(diǎn)都可以得到基于定位服務(wù)的位置信息。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將移動(dòng)用戶和有線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)在移動(dòng)通信中起到了關(guān)鍵的作用。移動(dòng)計(jì)算技術(shù)是資源及時(shí)共享的基礎(chǔ)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)計(jì)算的技術(shù)也得以發(fā)展。在移動(dòng)設(shè)備方面，出現(xiàn)了手機(jī)、筆記本電腦等更方便攜帶的設(shè)備。在網(wǎng)絡(luò)方面，不僅利用固定網(wǎng)絡(luò)，還發(fā)展了各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)并綜合運(yùn)用兩者來(lái)傳播。移動(dòng)管理重點(diǎn)是針對(duì)今后移動(dòng)以移動(dòng)通訊為核心支持的服務(wù)而言的，是移動(dòng)中移動(dòng)通訊的關(guān)鍵技術(shù)之一。
在界面設(shè)計(jì)方面，使用了一些在安卓開(kāi)發(fā)過(guò)程常用的布局設(shè)計(jì)和控件，其中控件包括一些自定義控件和第三方控件。在第三方功能擴(kuò)展方面，通過(guò)調(diào)用Android地圖SDK ( Software Development Kit)來(lái)實(shí)現(xiàn)與地圖相關(guān)的操作與功能。
3. 2地圖加載
移動(dòng)端數(shù)據(jù)采集核心功能包括時(shí)間、海拔、經(jīng)緯度和地物類(lèi)型信息采集。該系統(tǒng)使用了相對(duì)比較成熟的ZTMAPGIS for Android/iOS開(kāi)發(fā)包，該開(kāi)發(fā)包提供了豐富的地圖加載功能。移動(dòng)端可以加載離線地圖和在線地圖，離線地圖的制作使用ZTMAPGIS軟件來(lái)完成。
在線地圖引用了Android地圖SDK，通過(guò)Android地圖SDK來(lái)實(shí)現(xiàn)地圖的加載和定位等功能。開(kāi)發(fā)者可以使用該套SDK來(lái)實(shí)現(xiàn)An-droid開(kāi)發(fā)中的地圖相關(guān)功能和操作，使軟件的功能更加豐富和多樣。首先需要?jiǎng)?chuàng)建百度平臺(tái)開(kāi)發(fā)者賬號(hào)，獲取應(yīng)用的密鑰，然后在A n-droidStudio進(jìn)行安裝包的配置。加載地圖的功能需要以下幾步操作，第一步需要配置Android-Manifest. xml文件，將密鑰添加進(jìn)來(lái)并添加權(quán)限聲明。第二步需要在布局文件中增加地圖容器Map-View。第三步，地圖初始化，建立一個(gè)自己定義的Application，在其onCreate方法中完成SDK的初始化，再創(chuàng)建地圖Activity來(lái)管理MapView生命周期。地圖加載的顯示效果如圖3（a）所示。
3. 3數(shù)據(jù)采集與核查
核查信息數(shù)據(jù)如全景景觀類(lèi)型的選擇可以通過(guò)Spinner控件加載對(duì)應(yīng)的景觀類(lèi)型，一般狀態(tài)下的時(shí)間直接讀取系統(tǒng)的時(shí)間，也可以自己對(duì)時(shí)間進(jìn)行編輯。用戶可以在登錄軟件時(shí)選擇記住密碼，下次即登陸可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)登錄。系統(tǒng)的操作如圖3所示，用戶點(diǎn)擊任務(wù)管理進(jìn)入如圖所示的核查信息采集類(lèi)型界面，在該界面上選出對(duì)應(yīng)的核查信息種類(lèi)后，創(chuàng)建對(duì)應(yīng)類(lèi)型的核查任務(wù)，任務(wù)創(chuàng)建完成后跳轉(zhuǎn)核查界面填寫(xiě)內(nèi)容，其中時(shí)間和經(jīng)緯度自動(dòng)填充。點(diǎn)擊照片處加號(hào)可拍攝照片或者選擇拍好的照片，選好圖片后需點(diǎn)擊圖片修改照片編碼，再根據(jù)實(shí)地信息填寫(xiě)地貌類(lèi)型、全景景觀類(lèi)型等信息。
采集信息時(shí)首先需要選擇變化之前的野外定點(diǎn)類(lèi)型，然后再選擇現(xiàn)在的判讀類(lèi)型。通過(guò)人工判斷該點(diǎn)是否發(fā)生變化，判斷該點(diǎn)是正確還是錯(cuò)誤。點(diǎn)擊保存編輯后該采樣點(diǎn)核查情況將保存，然后跳轉(zhuǎn)下一個(gè)界面重新采集信息。核查信息的采集界面如圖3（b）和圖3（c）所示。
3. 4核查任務(wù)監(jiān)管
3. 4. 1實(shí)時(shí)監(jiān)管
實(shí)時(shí)監(jiān)控采用百度的鷹眼軌跡技術(shù)，通過(guò)應(yīng)用界面實(shí)現(xiàn)軌跡跟蹤。在使用鷹眼跟蹤服務(wù)之前，每個(gè)開(kāi)發(fā)者必須先建立自己獨(dú)有的鷹眼軌跡服務(wù)空間，用于存儲(chǔ)、訪問(wèn)和管理自己的一批終端和軌跡。實(shí)現(xiàn)軌跡追蹤功能還需以下幾個(gè)操作步驟:配置工程，初始化軌跡服務(wù)，設(shè)置定位和回傳周期，初始化監(jiān)聽(tīng)器，開(kāi)啟軌跡追蹤。軌跡查詢服務(wù)需要設(shè)置請(qǐng)求協(xié)議，然后才可以查詢實(shí)時(shí)的位置和軌跡。
3. 4. 2軌跡回放
實(shí)現(xiàn)軌跡回放功能首先需要建立存放經(jīng)緯度的數(shù)組，該經(jīng)緯度為最新一次采集任務(wù)獲取的經(jīng)緯度，將獲取到的經(jīng)緯度增加到數(shù)組里邊，用獲取到的經(jīng)緯度在地圖上添加海量的點(diǎn)，然后將點(diǎn)連接起來(lái)，將線畫(huà)好后，就可以進(jìn)行軌跡回放以及暫停、銷(xiāo)毀、加速等操作。
3. 5測(cè)試結(jié)果
本系統(tǒng)于2017年在海南三亞地區(qū)進(jìn)行了推廣試用，通過(guò)實(shí)地的使用表明，在良好的網(wǎng)絡(luò)連接情況下，野外數(shù)據(jù)采集、傳輸、解析與存儲(chǔ)可在2~6 s內(nèi)完成，更好的滿足了數(shù)據(jù)收集的需求。GPS定位耗時(shí)10~15 s。主要原因是第一次打開(kāi)GPS，需要搜索衛(wèi)星來(lái)定位。離線地圖加載非常平穩(wěn)，幾乎沒(méi)有延遲。初始定位通過(guò)GPS定位到當(dāng)前位置，用戶基本上可以通過(guò)地圖準(zhǔn)確的識(shí)別出核查信息的采集位置。
4、結(jié)束語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)了基于移動(dòng)GIS的生態(tài)環(huán)境核查信息采集系統(tǒng)，應(yīng)用ZTMAPGIS for Android/iOS開(kāi)發(fā)方法實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的所有功能，系統(tǒng)采用的是基于XML格式的數(shù)據(jù)傳輸方式，該種傳輸方式不僅節(jié)省了流量，而且使平臺(tái)的數(shù)據(jù)具有一致性，數(shù)據(jù)從采集到存儲(chǔ)在較短時(shí)間內(nèi)即可完成。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境核查信息的采集、傳輸與存儲(chǔ)、核查與監(jiān)管等過(guò)程，使生態(tài)環(huán)境核查信息的采集更加科學(xué)，提高了工作的效率。在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，如何更好的處理和分析收集到的數(shù)據(jù)，這是今后工作的研究重點(diǎn)。
原文來(lái)自：http://www.nutritioncertificationboard.com/blog/index.php/article/192.html