城市地理信息系統在測繪工程中的應用

丁澤旺

摘 要：隨著社會經濟的全面發展，對測繪產品的需求也與日俱增。傳統測繪方法不僅費時費力，也易出錯，顯然已難以滿足這種需求。地理信息系統（GIS）改變了這一切，作為一種以測繪技術為基礎的新興集成信息系統正獲得越來越廣泛的應用。本文探討了GIS建庫方法以及在多個領域中的應用。

關鍵詞：地理信息系統；測繪；應用

1 引 言

近年來，地理信息系統（GIS）在我國許多城市得到應用，它在城市規劃、資源管理、交通運輸、環境監測、防災減災等眾多領域都有很好的應用，可以說GIS應用領域是非常廣泛的。那么什么是GIS？簡言之，GIS是基于地理空間數據的一種計算機信息系統，這里所說的地理空間數據主要包含空間特征數據和屬性數據。地球表面及其外層空間的物體都有地理坐標、形狀（長、寬、高及面積、體積等）、空間關系（如距離），所以具備空間特征數據。屬性數據是指地物所具有的自然或人文屬性的特征數據，例如一個城鎮具有的人口、資源、產值和環境等信息數據。GIS數據從何而來？主要源于地圖數據、遙感數據、實測數據、統計資料、文本資料（法律文件、行業規范、技術標準、邊界條約等）、多媒體數據、現有系統數據等。可見，GIS與測繪有著密切的關系，因為地圖數據、遙感數據、實測數據都來自測繪成果，而利用GIS平臺開展測繪活動也將如虎添翼、事半功倍。GIS用于測繪工程具以下優勢：節省時間、效率高、時效性強、減少失誤率及測繪成果精確易于使用。鑒此，本文對GIS在測繪工程中的應用進行分析和闡述。

2 GIS數據庫的建立

2.1 GIS工作原理

在討論GIS數據庫建立之前，先說明一下GIS工作原理。GIS主要由計算機軟、硬件系統及地理數據所組成。硬件系統由計算機、輸入設備、輸出設備和存儲設備等組成。其中輸入設備包括鍵盤、掃描儀、數字化儀、媒體設備等，也包括由網絡輸入。輸出設備包括顯示器、繪圖儀、打印機和媒體設備等，還包括通過網絡輸出。存儲設備包括硬盤、U盤和光盤等，亦包括網絡服務器等。軟件系統除了計算機操作系統、辦公軟件、數據庫軟件和其他一些通用軟件以外，還包括圖形軟件（如AutoCAD）、GIS專用軟件（如Arc/Info、MapInfo）等。地理數據前面已介紹過了，需要指出的是除了數據采集，一些數據還必須經過轉換才能入庫，這往往要耗費大量的人力和財力，一般建庫初期的支出占整個系統費用的70～80%。圖1是GIS的工作原理示意圖。

2.2 GIS數據庫的建立

下面以外業采集數據導入GIS數據庫為例[1]介紹一下建庫的方法。首先，將數據匯總，然后導入到AutoCAD中，并對圖形進行編輯、修改和必要的處理。然后檢查拓撲關系是否符合要求，若沒有問題則可導入到Arc/Info中設置數據結構。Arc/Info軟件能夠對拓撲關系和圖層進行檢查，如果發現有問題，就需要返回到Auto CAD中重新修改和編輯，沒有問題后再導入Arc/Info。通常需要在Auto CAD與Arc/Info之間經過多次的修改，最終實現拓撲關系和數據正確。然后對屬性進行賦值和配置，導出SHP格式文件。再將SHP文件導入到GIS中，就完成了建庫程序。在數據庫中，每一個圖形要素及點、線、面分屬不同的層，每層對應一個地理信息表，另外還包括索引表與元數據表。通過建庫，可以完善數據結構，避免許多重復采集工作，實際上也減少了大量的測繪工作量。

3 GIS的應用

3.1 GIS的主要功能

一個完備的GIS至少提供三方面的功能：①制作各種專題地圖，由于GIS將空間數據與屬性數據結合起來，各行各業都可以提取本行業所需的屬性數據和空間數據，生成所需要的地圖供打印、瀏覽；②查詢功能，查詢與地理位置有關的數據，比如查詢某條街道的酒店，利用GIS可以輕易找到這條街道上的所有酒店，如想入住3星級酒店，也會看到所有3星級酒店；③空間分析，可以利用數學模型或邏輯模型分析空間數據。

3.2 應急測繪保障體系

應急測繪保障體系是為應急測繪任務提供保障服務的，包括應急預案、組織機構、管理措施等，當然還需要具備開展應急工作的數據庫、應用系統，也就是借助GIS信息平臺有效開展應急測繪服務。應急測繪保障體系的應用有以下幾個方面[2]：①通過GIS基本圖形的操作，可以清晰地展示災害發生地點的自然環境、社會屬性等特征，從而可更快更有針對性地制定應急預案；②通過GIS空間分析，確定災害位置、影響范圍（受災面積）、預估損失等，從而為應急預案提供更為準確的信息；③利用GIS專題分析功能，可以提取某項或多項專題性數據，將其與地圖組合，形成災害專題性地圖，如密度分析圖，從而可更合理地確定應急疏散方案；④為應急測繪工作提供所需的數據資料，利用災害或事故發生區域實景拍攝形成的三維圖像，可以更直接地了解現場實際情況，而測繪工作者通過修測技術保證相關數據的有效性；⑤利用GIS網絡平臺和自動更新機制，確保災害信息發布的時效性。

3.3 資源管理

目前，資源清查、分析和管理是GIS應用最為廣泛的領域之一，包括土地資源潛力評價、野生動植物資源保護、森林與水資源普查、礦產資源管理等多個領域。GIS可以將不同來源的數據和信息匯集在一起，利用統計和涵蓋分析功能，按照各種組合條件進行資源分析，從而為資源的合理開發和決策利用提供依據。以土地資源管理為例[3]進行說明，我國西南地區國土資源信息系統收集存儲了超過1500項300萬個以上的資源數據，通過該系統提供的資源分析評價模型、資源預測預報模型及資源開發利用配置模型，可生成礦產資源分布圖、草場資源分布圖、農作物產量圖、各地產值圖、交通規劃圖等各種專業圖。

3.4 監測服務

利用GIS系統與多時相遙感數據的搜集，在洪水災情監測、洪澇災害損失評估、森林火災預測、土地利用動態分析、環境監測管理等方面獲得有效利用。例如大興安嶺地區利用GIS，通過森林普查和火災實況分析，建立起包含氣溫、風速、降水、植物覆蓋等14個因子的數學模型，火災等級預報準確率達到70%以上。再如環境監測管理方面，上海市環境管理信息系統建立了環境監測動態數據庫，包括污染源、環境質量、環境標準、水文、氣象等各種數據，并且實現了資源共享。通過環境質量數據的統計、分析、評價和預測，實現環境質量和污染控制方面的管理。提供數據輸出打印、瀏覽和存儲功能，系統友好而便于使用。

3.5 其他方面的應用

GIS應用領域很廣，其他方面的應用還有很多，例如城市規劃、房地產開發、市政工程服務等；再比如為工商企業的生產經營提供服務，工廠、商店選址等。

4 結 語

地理信息系統一經誕生，即以其高效、精確和時效性好而廣受歡迎，GIS也成為許多國家、行業和部門必備的工具和技術。目前，GIS的應用正從以政府部門、大公司為主走向“平民化”，GIS已滲入到人們的日常工作、生活中，人們購物、出行、休閑娛樂因為有了GIS而變得更加便利，可以預計GIS的未來將會更加精彩。

參考文獻

[1]唐 昊.測繪數據的GIS建庫和應用[J].信息系統工程，2013（3）：93-94.

[2]孫文英.GIS服務在應急測繪保障體系中的應用[J].電子世界，2013（12）：99.

[3]朱玉逍，張喜娟.論測繪地理信息系統的建設[J].測繪與空間地理信息，2013，36（6）：119～120，123.