自发地理信息采集平台研究

翟 华，彭佳红

（1.湖南农业大学信息科学技术学院，湖南 长沙 410128；2. 湖南省第三测绘院，湖南 长沙 410007）



自发地理信息采集平台研究

翟 华1， 2，彭佳红1

（1.湖南农业大学信息科学技术学院，湖南 长沙 410128；
2. 湖南省第三测绘院，湖南 长沙 410007）

摘 要：针对传统的手工标绘数据采集模式存在周期长、效率低等特点，提出地理信息的创建、维护和应用可以由大众完成。通过构建自发地理信息采集平台，开发基于移动端的数据采集和WEB端的信息标报管理系统，实现多用户在线标注、属性数据智能地址匹配生成空间数据、在线审批上报数据、分析与统计等功能,用于信息化条件下地理信息变化的快速发现、标注、传递与整合,实现地理信息快速更新维护和管理。

关键词：自发地理信息；移动端采集；数据审核；数据标报

互联网在线地图的兴起给测绘行业和地理信息工作者带来了前所未有的发展机会[1]，同时，也对传统的地理数据采集和更新方法提出了挑战。传统方法主要是由专职人员以纸质地图、汇总表为依托，通过手工标绘完成地理信息的更新。存在效率低、互动性差和无法调动各级专业人员以及广大公众参与等问题，难以满足信息化条件下地理信息动态更新对发现变化的高时效性要求[2-3]。

自发地理信息（VGI，Volunteered Geographic Information）是随着地球信息科学在新地理信息时代中发展出现的新概念，认为地理信息的创建、维护和应用可以由大众完成，具有现实性强和获取成本低的特点[4-5]。研究通过构建VGI采集平台，使广大用户成为义务的信息提供者，完成海量数据的检查和更新，其现实性强和成本低的优势符合目前互联网地图的发展趋势，有利于促进地理信息资源的共享和高效利用，进而提高测绘地理信息公共服务能力和水平[6-8]。

1　VGI采集平台采用的关键技术

1.1移动数据采集

改变传统的数据采集模式，发动更多的用户，包括专业和非专业的公众用户，共同维护地理信息空间数据，保证空间数据的现时性。利用移动互联网技术为公众参与地理信息更新提供渠道，能有效克服传统标报方式的缺点，可以弥补外业测绘工作的不足。VGI采集平台基于移动多终端（智能手机、平板电脑等）快速加载地理底图，允许多用户即使身处室外也可以同时、完整和准确地在线标注，安全智能筛选上传信息。其作业流程如图1所示。

采集人员实时采集地理信息要素，并将采集点信息（坐标信息、照片和文字描述等）上报到临时库中，审核人员审核通过后将信息点正式入库，否则不通过并将结果反馈给采集人员。

1.2网格化地图缓存

为了性能保证，平台电子地图服务采用了地图缓存技术，即地图切片。地图缓存作为平台对外发布地理信息服务的主要渠道，更新的机制必须要及时。

采用网格化的地图缓存方案，将城市划分为若干网格区域，通过网格化的管理来构建和更新地图缓存。采取这样的方案可以实现缓存数据的增量更新，通过数据的变化因子，得到“有数据变化的网格”，更新缓存（图2）。

图1　移动端数据采集流程

图2　地图缓存网格化更新示意

1.3要素（图元）级的历史数据管理

VGI采集平台面向的用户是大众的，全面推广应用后，收集的VGI数据也将是海量的，数据的更新和维护需要采用图元级的历史数据管理。通过对每个要素（图元）都打上历史时间戳，库与库之间的更新（例如生产库更新发布库），通过时间戳的筛选得到增量数据，并且通过导出、拷贝和导入完成增量更新过程（图3）。

2　VGI采集平台系统总体架构

为了克服系统开发的复杂性，提高系统和业务的切合性，同时有效地支持系统开发的规范性、先进性、灵活性和可扩充性，系统采用“统一规划、分步执行”的原则进行设计，系统架构如图4所示。

（1）基础层，是整个系统赖以运行的基础。包括硬件平台如网络设备、服务器设备、存储设备、安全设备等；软件平台如Windows操作系统，.Net Framework框架/数据库存储软件等。

（2）数据层（数据资源层），为系统运行管理和展示提供数据支持，包括基础地理数据，标报点、线、面等空间数据库和地名地址数据和其他相关业务数据库。空间数据库主要包括矢量数据等基础地理信息；业务数据主要包括标报要素属性数据（名称描述，照片等信息）。

（3）子系统，与数据访问层直接交互，返回请求结果，包括地理信息要素在线标报WEB端管理系统和VGI采集平台APP子系统。

（4）应用层和表示层（合称应用展示层），主要是Web端和手机移动端的各功能模块的展示，具体实现各项功能目标，与最终的用户进行直接交互。

图3　要素集数据管理示意

图4　系统基本架构

（5）用户层，主要是公众用户、标报人员以及审核管理人员等。

3　VGI采集平台应用系统开发

为全面推进地理信息数据的更新维护，开发基于移动端的数据采集和WEB端的信息标报管理系统，实现多用户在线标注、属性数据智能地址匹配生成空间数据、在线审批上报数据 、分析与统计等功能，用于信息化条件下地理信息变化的快速发现、标注、传递与整合,实现地理信息快速更新维护和管理。按系统架构设计，自发地理信息采集平台建设分为两部分：移动端数据采集平台和Web端在线数据审核及管理平台。

3.1移动端数据采集平台

移动端数据采集平台的工作目标是实现VGI采集平台移动多终端（智能手机、平板电脑等）快速加载地理底图，允许多用户即使身处室外也可以同时、完整、准确地在线标注，安全智能筛选上传信息。

采集人员可以利用移动终端，对地理信息要素，包括路名牌，门牌号，标志地物等信息进行上报（或纠错更新），并拍摄照片完成采集，调用地名地址服务进行地址匹配，生成该点的地址信息，并与采集人员的编号相关联，实现采集要素的实时上报。同时，也可以在采集任务完成后，批量上报已保存而未上报的信息点，有助于减少户外作业时间，减少流量消耗。上报时，系统自动对要素的坐标、名称进行比对，识别疑似的重复上报的要素，方便采集人员自检错报、误报情况。

3.2Web端在线数据审核及管理平台

Web端在线数据审核及管理平台是在浏览器中展示地图数据的方式，提供给大众审批流程设置、标报图层管理、标报图层权限管理、多用户在线标注、批量导入、批量上报、属性数据智能地址匹配生成空间数据、在线审批上报数据等功能。应用系统包括空间信息标报模块和标报数据管理模块两个建设内容。

（1）空间信息标报。空间信息标报模块，主要是为标报人员提供空间数据编辑、EXCEL属性数据批量上传等工具，让标报人员能够把空间数据，非空间数据（需进行地址匹配）按一定的模式上传到系统中。其重要功能是在地图中直接标绘，录入属性数据并上报，支持点、线、多边形等样式；将精确的有地址信息的属性数据整理到EXCEL表中，通过批量上传后，系统基于地名地址库，自动进行地址匹配，上报到系统中进行审核；发现有数据空间信息或者属性信息与现实不符时，可以对数据纠错并上报，信息提交后通过数据审核后才能正常显示；用户可以对上报审批流程或者结果查看，以及支持历史上报信息的查看。

（2）标报数据管理。标报数据管理模块，主要是为管理人员提供创建数据源、创建空间图层、空间图层权限管理以及审批上报的空间信息的功能。各管理人员根据不同的权限执行不同的操作。其中，上报信息通过系统自动过滤后会进入一系列的审批流程阶段，只有通过最后的审批阶段才可以真正的显示在电子地图上。在这个审批的阶段中，为了确保数据的安全性，审批阶段应包括以下几个：非法字符信息审批阶段→涉密地址位置审批阶段→上报数据准确度审批阶段，标报数据上报通过审批后直接更新到正式库。

4　结 语

自发地理信息采集平台由移动端数据采集、Web端信息标报管理系统组成。通过构建分布式移动数据采集平台、结合“云”架构技术，实现海量数据的快速更新以及地理数据的标准化建库；具有分布式移动实时协同标报、多用户并发操作、标报数据检验审批机制、多级用户权限控制等特征。

自发地理信息采集平台的建立，突破了传统以表格、统计图管理的模式，实现空间、时间、属性一体化，促进地理信息标报管理工作的科学性。研究开发完成的Web端和移动端系统，整合地名地址数据库，实现了地理信息要素的在线标报功能，较好的实现了最初设计思路。测试结果表明系统运行稳定，相关流程设计合理，为地理要素数据的更新维护提供了有益的尝试。VGI采集平台全面推广应用后，收集的VGI数据将是海量级、数据种类也众多，如何智能化判断数据的安全性（涉密信息不向公众用户提供）、准确性是具有挑战性的工作。

参考文献：

[1] 田文文. 基于自发地理信息的空间数据变化发现与更新方法研究[D]. 武汉：武汉大学，2013.

[2] 钱新林. 面向自发地理信息的空间数据表达与管理方法研究[D].武汉：武汉大学，2011.

[3] 邢汉发. 面向更新的网络化空间标报模型研究[D]. 长沙：中南大学，2012.

[4] 李德仁，钱新林. 浅谈自发地理信息的数据管理[J]. 武汉大学学报，2010，35（4）：379-383.

[5] Michael F. Goodchild. Citizens as sensors: the world of volunteered geography[J]. GeoJournal, 2007,69:211-221.

[6] 黄玉霖. 自发地理信息在天地图中的应用研究[J]. 价值工程，2015 （5）：201-202.

[7] 刘爱丽，宋伟东，孙贵博. 一种自发地理信息采集方法研究[J]. 测绘科学，2013，38（2）：163-165.

[8] 陈 军，李志林，蒋 捷. 基础地理数据库的持续更新问题[J]. 地理信息世界，2014，2（5）：1-5.

（责任编辑：贺 艺）

Study of Spontaneous Geographic Information Collection Platform

ZHAI Hua1, 2，PENG Jia-hong1
（1. College of Information Science and Technology， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC；
2. Third Hunan Provincial Institute of Surveying and mapping， Changsha， PRC）

Abstract：According to the characteristics of long development cycle and inefficient of traditional manual plotting data acquisition mode，put forward the creation of geographic information, maintenance and application can be completed by the public. Based on the construction of spontaneous geographic information acquisition platform, developed the data acquisition based on mobile and the information label and report management system based on WEB terminal, achieve the function of multi user online labeling, attribute data intelligent address matching and generate spatial data, online examination and approval reported data, analysis and statistics, and other functions, for fast discovery, change of geographical information under the condition of information label, transfer and integration, to achieve the rapid update, maintenance and management of geographic information.

Key words：spontaneous geographic information; mobile terminal acquisition; data examination and approval; data label and report

通讯作者：彭佳红

作者简介：翟 华（1983-），男，湖南长沙市人，硕士研究生，主要研究方向为地理信息技术在农业推广上的应用。

基金项目：湖南省研究生科研创新项目（CX2014B314）

收稿日期：2016-02-20

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.04.028

中图分类号：TP311.52

文献标识码：A

文章编号：1006-060X（2016）04-0094-04