地理信息系統的工程測繪中的應用

（馬龍縣國土資源局）

【摘要】地理信息系統(GIS)過去往往被認為是一項專門技術，僅僅用于測繪、制圖、資源及環境管理等領域。今天，這種看法已經遠遠地落后了。計算機技術的迅速發展和社會需求的不斷增大，使GIS技術逐漸走向成熟，應用領域迅速擴大。為此建立了一個工程測繪信息智能平臺，該平臺作為工程測繪應用系統的開發平臺，能夠為工程測繪信息系統建設等提供技術支持和解決方案。

【關鍵詞】信息；工程；測繪

0 引言

我們知道，在工程建設與發展中，會涉及大量的地理信息與數據，如工程的分布、工程道路、管線、井位等。而當前發展的地理信息系統就是為描述和處理這些信息而逐漸產生的軟件系統。本文的目標是要自主設計一個地理信息系統開發平臺，從而建立工程策略信息平臺。

1 地理信息系統的特點

地理信息系統(GIS)有時又稱為“地學信息系統”或“資源與環境信息系統”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。在新時期下，GIS、遙感(RS)和全球定位系統(GPS)3S集成技術的發展在世界各國引起了普遍重視。RS主要側重于信息獲取和動態監測；GIS主要是空間信息的管理、分析；GPS是空間定位、導航。GIS的綜合性發展趨勢還體現在與0A、Internet、多媒體、虛擬現實等技術的集成。GIS數據共享和交互式操作促進GIS社會化發展。開放式GIS協會(OGC)打破當前GIS業各地區、各單位、各企業各自為營的局面，促進GIS社會化發展。

2 基于地理信息系統的工程測繪平臺

在工程測繪中，運用衛星全球定位系統控制位置，用計算機精確定量，把測繪技術措施的差異從地塊水平精確到平方厘米水平，從而起到極大地提高工程效用率。目前數字地區工程多集中在大型工程周邊地區，其原因主要建立地理信息系統的投入高、周期長、耗費人力。應用“工程測繪信息平臺”建立應用系統，能在一定程度上緩解這一矛盾。

2.1 總體設計目標

我們開發的工程測繪信息平臺是陜西省科技發展計劃項目“工程測繪信息平臺”的主要組成部分。該項目包括自主知識產權的地理信息系統開發平臺，數據規范，測繪領域知識庫等，并依據這些軟件或實體，以及測繪推理專家系統、數據挖掘等技術建立一個工程時空信息平臺，對工程測繪信息進行統一規范化管理，便于在實際應用中進行共享和集成。

2.2 應用特點

與傳統的GIS系統相比，本文所設計的地理信息系統具有以下特點：① 更廣泛的客戶訪問范圍：客戶可以同時訪問多個位于不同地方的服務器上的最新數據，而Inter—net／Intranet所特有的優勢大大擴展了GIS的數據管理能力，增強了對空間數據管理的時效性；② 客戶端平臺獨立性：無論客戶端是何種操作系統，只要支持通用的Web瀏覽器，用戶就可以訪問地理信息系統數據；③ 更簡單的操作：要推廣GIS，使GIS系統為廣大的普通用戶所接受，而不僅僅局限于少數受過專業培訓的專業用戶，就要降低對系統的操作難度。通用的Web瀏覽器無疑是降低操作復雜度的最好選擇；④ 平衡高效的計算負載：傳統的GIS大都使用文件服務器結構的處理方式，其處理能力完全依賴于客戶端，效率較低。而當今一些高級的地理信息系統能充分利用網絡資源，將復雜的處理交由服務器執行，而對簡單的操作則由客戶端直接完成。這種計算模式能靈活地在服務器端和客戶端之間合理分配處理任務，從而提高網絡資源的利用效率。

2.3 系統模塊

2.3.1 測繪數據分析

工程測繪信息平臺基于地理信息系統構建，其中對時空數據的分析能力也是通過地理信息系統呈現給用戶，功能模塊調用地理信息系統的服務，為基于平臺的應用系統提供接口。具體包括：測繪信息的瀏覽、查詢；測繪專題圖的制作和查詢；測繪數據的轉換、共享、發布；拓撲、方向、距離及其綜合空間關系的分析等。下面將具體探討專題地圖與緩沖區模塊的設計方法。

2.3.2 專題地圖

與普通地圖相比，專題地圖具有以下幾個特點：專題地圖由兩部分組成，專題內容與地理底圖。專題地圖只將一種或幾種與專題相關的要素進行詳細地顯示，概略的顯示其它要素，甚至不顯示。專題地圖的內容更加廣泛多樣，既包含直觀信息，又包含非直觀信息，如氣候、洋流、民族組成等等。專題地圖繪制用于顯示數據，而這種數據在數據表格中難于表現。專題通常使用某塊或某幾塊數據，可以使用來自數據源的數據將地圖以不同的專題加上底紋。專題使用顏色、填充圖案或符號底紋來表示數據。制作專題地圖是根據某個特定專題對地圖進行“渲染”的過程。所謂的專題渲染，就是以某種圖案或顏色填充來表明地圖對象的某些信息。使用者可以通過修改數據的分類、分級方法，表示等級數，符號的形狀、色彩、填充方式等來創建不同的專題地圖。

2.3.3 緩沖區分析

緩沖區分析是地理信息系統重要的和基本的空間操作功能之一。其基本思想是給定一個空間實體或實體集合，在其周圍建立一定距離的帶狀區，以確定這些物體對周圍環境的影響范圍或服務范圍。根據工程測繪目標地理要素類型的不同，所產生的緩沖區可分為三類：點緩沖區、線緩沖區和面緩沖區。其中，點緩沖區通常是以點為圓心、以一定距離為半徑的圓；線緩沖區通常是以線為中心軸線，距離中心軸線一定距離的平行條帶多邊形；面緩沖區是由面的邊界多邊形向外或向內擴展一定距離所生成的新的多邊形。其中線狀目標緩沖區生成是關鍵和基礎。

2.4 系統數據庫設計

數據庫設計是指在數據分析的基礎之上，自底向上的建立整個系統的數據庫概念結構，即先從用戶的角度進行設計，然后將視圖集成，最后對集成后的結構分析優化得到最終結果。我們認為，E—R模型是用于數據庫設計的有力工具。我們針對一般城市建筑測繪管理信息系統的需求，通過對地理信息系統工作過程的內容和數據流程分析采用E—R模型。比如本系統的用戶信息實體E—R模型見圖1。

2.5 系統測試與應用

為了本系統的安全性和操作的易用性、可維護性，我們搭建了測試環境，并根據測試用例對系統進行了功能測試。對該系統功能測試表明，測繪數據分析模塊、專題地圖模塊、緩沖區分析模塊和空間查詢模塊均已實現了用戶需求分析中要實現的需求。同時對系統的模塊功能舉例測試表明，各模塊已完全實現了需求分析中的要求，能夠為工程測繪實現管理電子自動化。下面是在進行功能測試時需要注意的事項。鏈接：是否存在鏈接中斷，是否存在錯誤鏈接?錄入：錄入內容是否正確的信息表格：能否正確填寫并保存設計：有沒有不能看到或讀取的因素。從工程測繪測試的結果上看，系統能夠滿足項目需要，與傳統的工程測繪過程相比，提高了工作效率，給客戶提供了一個穩定安全的工作平臺。同時通過配置適當的硬件軟件環境，做全面的系統測試，使系統的響應時間更快，更多客戶安全并行使用，發生故障率較低。

總之，本文基于地理信息系統服務模式來構建工程測繪平臺，功能設計有針對性，有代碼量小，運行高效，開發便捷等優點，值得推廣應用。