測量與地理信息系統(tǒng)

　　摘要：綜述了測量學(xué)的產(chǎn)生，發(fā)展，以及地理信息系統(tǒng)(GIs)的重要性和意義。著重探索了GIS與測繪的關(guān)系及其在城市規(guī)劃、房產(chǎn)測繪和國防科技中的相互應(yīng)用和發(fā)展方向。
　　關(guān)鍵詞：測量　房產(chǎn)測繪　地理信息系統(tǒng)　規(guī)劃　數(shù)字地圖　數(shù)據(jù)庫
　　中圖分類號：P24　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A　文章編號：1672-3791(2012)01(b)-0035-02
　　1　測量測繪的發(fā)展
　　早在公元前6世紀(jì)古希臘的畢達(dá)哥拉斯(Pythagoras)就提出了地的球形狀的概念。兩世紀(jì)后，亞里士多德(Aristotle)作了進(jìn)一步論證，支持這一學(xué)說。
　　在人類認(rèn)識地測球形狀和大小的過程中，測量學(xué)獲得了飛速的發(fā)展。例如：三角測量和天文測量的理論和技術(shù)、高精度經(jīng)緯儀制作的技術(shù)、距離丈量的技術(shù)及有關(guān)理論、測量數(shù)據(jù)處理的理論以及誤差理論等。在測量學(xué)發(fā)展的過程中很多數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家作出了巨大的貢獻(xiàn)，如托勒密、墨卡托等。
　　2　測量學(xué)的應(yīng)用
　　2.1　測量學(xué)在國土管理中的作用
　　測量學(xué)的起源和土地界線的劃定緊密聯(lián)系著。非洲尼羅河每年泛濫會把土地的界線沖刷掉，為了每年恢復(fù)土地的界線很早就采用了測量技術(shù)。早期亦稱“土地測量”、“土地清丈”等。用以測定地塊的邊界和坐落，求算地塊的面積，在農(nóng)業(yè)為主的社會里，國家為了征稅而開展地籍測量，同時記錄業(yè)主姓名和土地用途等。
　　在我國，地籍測量是國家管理土地的基礎(chǔ)。地籍測量的成果不僅用于征稅，還用于管理土地的權(quán)屬以保障用地的秩序，為了提高土地利用的效益、合理和節(jié)約利用十分珍貴和有限的土地。
　　2.2　測量學(xué)在工程建設(shè)中的作用
　　現(xiàn)代的測量學(xué)作為一門能采集和表示各種地物和地貌的形狀、大小、位置等幾何信息，以及能把設(shè)計的建筑物、設(shè)備等按設(shè)計的形狀、大小和位置準(zhǔn)確地在實地標(biāo)定出來的技術(shù)，在各種工程建設(shè)中的應(yīng)用愈來愈廣泛。例如，粒子加速器的磁塊必須以0.1mm的精度安放在設(shè)計的位置上。某些飛行器的助飛軌道要求其準(zhǔn)直度的偏差小于長度的10^-6。建筑物建成后(甚至在施工期間)會因地基承載力弱或因自重和外力的作用而產(chǎn)生變形。如大壩可能位移、高層建筑物可能傾斜……等。
　　為了保障建筑物的安全運行，往往需要測量工作者以技術(shù)上可行的最高精度監(jiān)測建筑物的變形量和變形速度的發(fā)展情況。有時還要求在一段時間內(nèi)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，為此要使用自動化的監(jiān)測和記錄的儀器。
　　2.3　測量學(xué)在軍事的作用
　　“天時，地利，人和”是打勝仗的三大要素。要有地利就要了解和利用地利。地圖上詳細(xì)表示著山脈、河流、道路、居民點等地形和地物，具有確定位置、辨識方向的作用。地圖一直在軍事活動中起著重要的作用，這對于行軍、布防以及了解敵情等軍事活動都是十分重要的。因此，早就成為軍事上不可缺少的工具，獲得廣泛的應(yīng)用。
　　人造衛(wèi)星定位技術(shù)早期用于軍事部門，后逐步解密才在測繪及其它眾多部門中獲得應(yīng)用、海洋測量技術(shù)首先是由航海的需要而產(chǎn)生，但其高速發(fā)展的動力主要來自軍事部門的需要……等等。至今軍事測繪部門仍在測繪領(lǐng)域科技前沿對重大課題進(jìn)行探索和研究。傳統(tǒng)上各國測繪部門隸屬于軍事部門。至今相當(dāng)多國家的測繪部門仍然隸屬于軍事部門。隨著測繪技術(shù)在各方面的應(yīng)用愈來愈廣泛，測繪科技國際間的交流日益頻繁，不少國家終于建立了民用的測繪機構(gòu)。
　　3　地理信息系統(tǒng)
　　地理信息系統(tǒng)(Geographic InformationSystem或Geo-Information system，GIS)有時又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。
　　我國地理信息系統(tǒng)的起步稍晚，但發(fā)展勢頭相當(dāng)迅猛，大致可分為以下三個階段。第一是起步階段。20世紀(jì)70年代初期，我國開始推廣電子計算機在測量、制圖和遙感領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨著國際遙感技術(shù)的發(fā)展，我國在1974年開始引進(jìn)美國地球資源衛(wèi)星圖像，開展了遙感圖像處理和解譯工作。1976年召開了第一次遙感技術(shù)規(guī)劃會議，形成了遙感技術(shù)試驗和應(yīng)用蓬勃發(fā)展的新局面，先后開展了京津唐地區(qū)紅外遙感試驗。新疆哈密地區(qū)航空遙感試驗、天津渤海灣地區(qū)的環(huán)境遙感研究、天津地區(qū)的農(nóng)業(yè)土地資源遙感清查工作。
　　第二是試驗階段。進(jìn)入20世紀(jì)80年代之后，我國執(zhí)行“六五”、“七五”計劃，國民經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展，很快對“信息革命”作出熱烈響應(yīng)。在大力開展遙感應(yīng)用的同時，GIS也全面進(jìn)入試驗階段。在典型試驗中主要研究數(shù)據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)、數(shù)據(jù)處理和分析算法及應(yīng)用軟件的開發(fā)等。以農(nóng)業(yè)為對象，研究有關(guān)質(zhì)量評價和動態(tài)分析預(yù)報的模式與軟件，并用于水庫淹沒損失、水資源估算、土地資源清查、環(huán)境質(zhì)量評價與人口趨勢分析等多項專題的試驗研究。
　　第三是GIS全面發(fā)展階段。20世紀(jì)80年代末到20世紀(jì)90年代以來，我國的GIS隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展走上了全面發(fā)展階段。國家測繪局正在全國范圍內(nèi)建立數(shù)字化測繪信息產(chǎn)業(yè)。1：100萬地圖數(shù)據(jù)庫已公開發(fā)售，1：25萬地圖數(shù)據(jù)庫也已完成建庫，并開始了全國1：10萬地圖數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)與建庫工作，各省測繪局正在抓緊建立省級1：1萬基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)。數(shù)字?jǐn)z影測量和遙感應(yīng)用從典型試驗逐步走向運行系統(tǒng)，這樣就可保證向GIS源源不斷地提供地形和專題信息。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，沿海、沿江經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的發(fā)展，土地的有償使用和外資的引進(jìn)，急需GIS為之服務(wù)，有力地促進(jìn)了城市地理信息系統(tǒng)的發(fā)展。用于城市規(guī)劃、土地管理、交通、電力及各種基礎(chǔ)設(shè)施管理的城市信息系統(tǒng)在我國許多城市相繼建立。
　　4　城市規(guī)劃與測繪中的地理信息系統(tǒng)
　　4.1　測繪科學(xué)是GIS的基礎(chǔ)學(xué)科
　　地理信息系統(tǒng)的主要組成部分是數(shù)字地圖一以數(shù)字形式存貯的地圖，也是當(dāng)代測繪科技的重要成果之一。通過數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫，規(guī)劃設(shè)計人員可以獲取準(zhǔn)確可靠的信息，井可資源共享。因此，建立GIS的第一步是設(shè)計并建立數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫。
　　4.1.1　數(shù)字地圖的制作
　　數(shù)字地圖的制作分為數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)編輯兩大步驟。數(shù)據(jù)采集方法主要有以下幾點。
　　(1)通過外業(yè)實測和電子手簿的自動記錄及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
　　(2)在航測內(nèi)業(yè)測圖過程中，以儀器對骯片進(jìn)行采集。
　　(3)用數(shù)字化儀對已有成圖進(jìn)行數(shù)字化。
　　數(shù)據(jù)經(jīng)過編輯處理，便可形成數(shù)字地圖。
　　4.1.2　數(shù)字地目的優(yōu)點
　　(1)經(jīng)縮放編輯后，可形成任意比例尺的可視圖。
　　(2)分層編輯，不同層次存貯不同的地圖要素。按不同層次的內(nèi)容輸出、組合，可以編制不同用途的各種專業(yè)用圖。
　　(3)修測十分方便。在AUOCAD環(huán)境下，可對基礎(chǔ)圖內(nèi)容實行特殊配置注記，進(jìn)行設(shè)計、量算和修改。
　　4.1.3　城市規(guī)劃綜合數(shù)據(jù)庫
　　城市規(guī)劃綜合數(shù)據(jù)庫包括基礎(chǔ)地理信息、土地使用狀況、城市基礎(chǔ)設(shè)施、資源和環(huán)境保護(hù)信息等多種內(nèi)容，其中最重要的是基礎(chǔ)地理信息。它包括矢量化地形圖，遙感影像圖，4D數(shù)字化產(chǎn)品，空間化的社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計資料等。
　　4.2 GIS在城市規(guī)劃與測繪中的重要作用
　　常規(guī)的城市規(guī)劃設(shè)計都在測繪人員提供的測繪圖件、資料下進(jìn)行。由于測繪與規(guī)劃設(shè)計嚴(yán)重脫節(jié)，既不能發(fā)揮測繪人員對規(guī)劃設(shè)計的參與作用，又難以使規(guī)劃設(shè)計人員吃透客觀實際的信息，因而不利于提高規(guī)劃設(shè)計工作的質(zhì)量和效益。
　　數(shù)字地圖的出現(xiàn)和GIS的發(fā)展，使這一狀況得到了改變。由于GIS主要以數(shù)字地圖的形式輸入輸出，查詢、分析直觀易懂，因此很易為規(guī)劃設(shè)計人員所接受。
　　在GIS中，由于所獲取的測繪基礎(chǔ)數(shù)據(jù)詳盡、可靠、準(zhǔn)確，大大提高了城市規(guī)劃的科學(xué)性。同時計算機的高速運算和具有極強的邏輯判斷功能，可在短時間內(nèi)提供多方案比選，增加了規(guī)劃設(shè)計方案的合理性。而且，計算機可以自動地生成各種規(guī)劃用圖、表格和報告，利用數(shù)據(jù)庫又易于刪補、更新，因而還可以實現(xiàn)城市規(guī)劃的動態(tài)監(jiān)控和動態(tài)設(shè)計。通過對GIS的研究和使用，還可增強測繪人員和城市規(guī)劃人員的協(xié)作，使信息的獲取和使用臻于統(tǒng)一，促進(jìn)城市規(guī)劃工作。
　　近年來，隨著獲取和處理遙感數(shù)字圖像的明顯進(jìn)步，預(yù)計在三五年后，數(shù)字化、多光譜航空、航天遙感在費用、質(zhì)量、信息量上的優(yōu)勢將更加明顯。因此，應(yīng)將遙感信息列為城市規(guī)劃基礎(chǔ)地理信息的重要組成部分，盡量采用影像圖作為規(guī)劃成果的背景圖，并吸引更多的遙感應(yīng)用機構(gòu)為城市規(guī)劃提供技術(shù)支持與服務(wù)。通過對GIS空間信息的查詢、分析和應(yīng)用，可望大大增加規(guī)劃設(shè)計的深度和廣度。
　　5　地理信息系統(tǒng)在房產(chǎn)測繪中的應(yīng)用
　　房產(chǎn)要素作為一個城市中變化最為活躍，最關(guān)乎人們?nèi)罕娗猩砝娴男畔ⅲ鹆巳藗兊膹V泛關(guān)注。但在目前。房地產(chǎn)日常管理工作仍以傳統(tǒng)的手工模式為主。這種方式成圖周期長、陰形數(shù)據(jù)存儲方式落后，數(shù)據(jù)吏新復(fù)雜，在很大程度上造成了房地產(chǎn)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)籍管理的效率地下，20世紀(jì)90年代以來，業(yè)內(nèi)逐步開展房產(chǎn)信息化建設(shè)，國內(nèi)很多城市開始建立自己的房產(chǎn)側(cè)繪管理信系統(tǒng)。目前，國內(nèi)已經(jīng)有，一些房產(chǎn)測繪軟件投人使用，低是隨著房產(chǎn)信月包系統(tǒng)的建立，這些系統(tǒng)己經(jīng)越來越不能適應(yīng)房地產(chǎn)系統(tǒng)管理的需求。隨著房產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的逐步建立與發(fā)展，房產(chǎn)信息系統(tǒng)形成了以GIS空間數(shù)據(jù)為支撐的綜合測繪應(yīng)用系統(tǒng)，GIS空間數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)和生命，房產(chǎn)測繪是建立和更新空間數(shù)據(jù)庫的重要的方法，必須承擔(dān)起為信息系統(tǒng)輸送數(shù)據(jù)的使命。因此，以下主要針時GIs和房產(chǎn)測繪管理的特點，對GIS在房產(chǎn)測繪管理中的應(yīng)用進(jìn)行探討，主要涉及系統(tǒng)開發(fā)平臺和結(jié)構(gòu)模式、數(shù)據(jù)入庫等方面。
　　5.1　系統(tǒng)開發(fā)平臺與結(jié)構(gòu)棋式
　　5.1.1　房地產(chǎn)信息可以分為兩大類
　　(1)房地產(chǎn)本身的信息。例如房子的位置，周圍地理環(huán)境等。
　　(2)房地產(chǎn)的屬性信息，如房屋建筑建造的年代，勸能，所屬單位等。
　　房地產(chǎn)信息中有明確的空間分布數(shù)據(jù)，這些空間分布信息的描述和分析，是房地產(chǎn)信息管理系統(tǒng)中的一個重要組成部分。由于具有明確的空間分布特性，房地產(chǎn)信息管理系統(tǒng)必須建立在地理信息系統(tǒng)平臺上。
　　房產(chǎn)測繪地理信息系統(tǒng)是一個工具型地理信息系統(tǒng)，國產(chǎn)優(yōu)秀GIs平臺。具備完善的數(shù)據(jù)采集、處理，輸出、建庫、檢索、分析等功能。其中，數(shù)據(jù)采集手段包括了數(shù)字化、矢量化、GPS錄人、電子平板測圖、開放式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。數(shù)據(jù)處理包括編輯、自動拓?fù)涮幚怼⑼队啊⒆儞Q、誤差校正、圖框生成、圖例符號修飾等方面的功能，數(shù)據(jù)輸出既能夠進(jìn)行常規(guī)的數(shù)據(jù)交換、打印，也能夠進(jìn)行版面編排、掛網(wǎng)、分色、印刷出高質(zhì)最的圖件，數(shù)據(jù)庫可建立空間數(shù)據(jù)庫、影像地圖庫、高程模型庫，實現(xiàn)三庫合一。分析功能既包括矢量數(shù)據(jù)分析，也包括對遙感影像、網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)的常規(guī)分析和專業(yè)分析。并且具有處理大量數(shù)據(jù)的能力，可以輸出印刷圖件。系統(tǒng)具有二次開發(fā)能力，提供了豐富的函數(shù)和類庫。利用組件化提供二次開發(fā)方法供用戶選擇。
　　5.2　數(shù)據(jù)入庫
　　房產(chǎn)管理系統(tǒng)中不僅需要房地產(chǎn)的空間數(shù)據(jù)(房子的位置，周圍地理環(huán)境等)，還需要基本的屬性數(shù)據(jù)，如房屋的建造年代，功能，所屬單位等。因此，數(shù)據(jù)的入庫必須從屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)兩個方面來考慮。
　　5.2.1　空間數(shù)據(jù)入庫
　　空間數(shù)據(jù)人庫，可級根據(jù)實際選擇不同的建庫方案，但是最終的目的都要轉(zhuǎn)換成GIS系統(tǒng)可以接收的數(shù)據(jù)格式，如對于空間數(shù)據(jù)入庫，可以根據(jù)不同情況選擇下面合適的方法：掃描矢量化，格式轉(zhuǎn)換。
　　5.2.2　屬性數(shù)據(jù)入庫
　　屬性數(shù)據(jù)的錄人同空間數(shù)據(jù)的錄入一樣，可以根據(jù)不同的情況選擇不同的方式。如在空間數(shù)據(jù)錄人的方式中已經(jīng)介紹了可以直接存鍺空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的，另外，也可以采用格式轉(zhuǎn)換的方法，對已有屬性數(shù)據(jù)的電子格式在GIS管理摸塊中導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中，在空間數(shù)據(jù)入庫的時候也可在數(shù)據(jù)編輯模塊中直接錄人屬性數(shù)據(jù)。
　　5.3　GIS對房產(chǎn)測繪的意義
　　房產(chǎn)測繪管理系統(tǒng)隨著GIS應(yīng)用領(lǐng)域的加深而迅速發(fā)展起來，GIS在房產(chǎn)測繪管理系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越深入，逐步體現(xiàn)了GIS軟件平臺在房產(chǎn)測繪管理中的優(yōu)勢，在房產(chǎn)測繪管理中發(fā)揮著很大作用，但GIS軟件的功能也是在不斷完善的過程中，傳統(tǒng)的平臺將向GIS發(fā)展，使房產(chǎn)測繪管理更加進(jìn)步。
　　6　新技術(shù)帶來的問題
　　然而在科技高速發(fā)展的今天，也帶來了一系列問題。如遙感從軍用到民用精度等的不斷提高，就給國家安全帶來了隱患和不安全因素。譬如我們經(jīng)常使用的“谷歌地球”，對此，各國也采取了不同的對策。
　　美國軍方要求“谷歌地球”所公布的美國圖片必須經(jīng)過篩選，對敏感地區(qū)要進(jìn)行模糊化，一些更為關(guān)鍵的軍事基地干脆打上馬賽克隱去。
　　法國采取的措施是“以火滅火”，另開一個類似的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，吸引網(wǎng)民的同時降低“谷歌地球”上對法國敏感信息的關(guān)注度。2006年，法國推出了Coportail地圖搜索網(wǎng)站。它使用了40萬幅太空圖片和3700幅地圖圖片，每5年更新一次；但與“谷歌地球”不同，它對少數(shù)敏感、涉及軍事領(lǐng)域的照片做了模糊技術(shù)處理，不會構(gòu)成泄密威脅。
　　英國采取的是針對軍事偵察衛(wèi)星的傳統(tǒng)做法——偽裝。由于“谷歌地球”采用的是商用衛(wèi)星，參數(shù)公開，衛(wèi)星經(jīng)過的時間和覆蓋地域比較容易確定。英軍據(jù)此對有關(guān)軍事設(shè)施進(jìn)行了偽裝，好讓“谷歌地球”難現(xiàn)當(dāng)?shù)卣嫒荨？梢钥闯觯M管“谷歌地球”涉及國家安全，但互聯(lián)網(wǎng)無疆界性使得各國無法采取更加有力的干涉措施。扎緊自己的籬笆，讓涉密單位對“谷歌地球”采取同防備間諜衛(wèi)星一樣的保密措施，讓本國使用者提高保密意識、避免在標(biāo)注和交流中泄密，仍是大多數(shù)國家針對“谷歌地球”當(dāng)下最可行的措