GIS在工程測繪中的運用

李永超 LI Yong-chao

（貴州省地礦局一〇三地質大隊，銅仁 554300）

（Guizhou Provincial Bureau of Geology and Mineral Resources Geological Brigade 103，Tongren 554300，China）

0 引言

地理信息技術在其發展過程中，逐漸圍繞研究這一項特殊的測量技術而形成了一門相應的具有邊緣性與交叉性質的學科，GIS這一項工程技術不僅對于空間數據的分析與管理具有十分重要的作用，還能夠在數據綜合與評估的同時得到更加重要的信息資源，從而實現了地理空間過程的演化模擬及預測工作。

1 GIS的發展現狀及工作原理

計算機技術在工業工程領域的推廣起始于上個世紀五六十年代，在這其中很多的研究人員嘗試著將很多不同的內容轉變成一種存儲數據的形式，即利用計算機技術和地圖處理技術的綜合運用。到了1956年，國外的工程測繪專業部門最先開始通過計算機科技建立了數據庫系統，而后不久地理信息系統技術也逐漸被運用到土地資源信息的管理之中，這就是最原始的GIS。GIS是一門復雜而具有邊緣性的學科，其研究不僅要牽涉到制圖學、測量學、地理學、計算機學以及電子學的成分，還要借助到計算機設計、數據庫管理實驗等等其他重要的學科環節。伴隨著計算機科技與制圖學在航空測量領域和工程領域的迅速發展，專業的研究人員就將這些復雜的學科聯系到一起，想方設法通過計算機實現對數據圖形的分布及數據的處理等重要任務，現代的GIS也隨之產生。在過去，GIS被大多數人認為是一項專門用來監測災害、土地管理、資源調查、政府決策、城市規劃等方面的專業技術。然而隨著21世紀的到來，伴隨而來的是市場的迅速發展和GIS技術的不斷成熟，在這種大環境背景下，人們的生產生活等各個方面都或多或少地接觸到了GIS。在人們進行互聯網查詢世界各地的地理信息系統數據資料時利用到的就是地理信息系統技術。這種日漸進步的地理信息技術，不僅對人們的日常工作和學習帶來了巨大的好處，還在一定意義上實現了資源共享、全球交流的加速等。目前，在一些發達國家和地區，GIS的應用已然成為了一種潮流的趨勢。GIS的工作原理是空間性，軟件上包含空間屬性和空間位置，技術上則體現為空間拓撲的描述屬性以及地理坐標等。一旦具備這兩個屬性，就能利用一定的科學算法進行嚴密計算，從而得出數據進行空間分析。其虛擬數據庫管理系統的基本工作原理圖如圖1所示，具體工作原理實體三維圖如圖2所示。

圖1 虛擬數據庫管理系統的基本工作原理圖

圖2 具體工作原理實體三維圖

2 GIS的特點及功能

GIS主要特點有：在分析數據和處理地理問題的過程中使用了屬性數據與空間數據，最后利用管理數據的數據庫系統進行數據的管理以及應用分析，這是一種全新的認識地理現象的思維方式；利用現代化的計算機科技手段，能夠精確、快速地進行綜合地理定位工作并且采集數據進行動態分析，最終完成空間上地理數據的分析、管理及決策；具備了相應的動態預測及地理分析的能力，能夠以模型為途徑進行地理現象的研究與決策；人為因素在私立信息系統中具有越來越重要的作用，地理信息系統中出現的很多問題其實都已經超出了人類的技術領域。GIS主要功能包含了采集數據、分析數據、決策、應用的整個過程。依據地理信息系統發展的多源性質，可將其具體分為：數據采集、編輯與檢驗；轉換、格式化及概化；數據的組織、存儲；數據分析；顯示。其中，地理信息系統中的高級功能即使分析中的模型分析與空間分析。

3 GIS在工程測繪中的運用

3.1 采集數據：工程測繪的早期階段，為了在數據庫系統中實現現實世界的不同抽樣與離散工作，需要利用數據實體的矢量及柵格兩種方式進行存儲。柵格數據的分別率主要靠地面單位實際的網格的寬度進行計算，它是由存儲單元的行、列組成；矢量存儲則主要利用幾何學原理中的點線面來對客觀的實體對象進行存儲。在我國目前階段，除了這兩種方法外還有其他的方式來對數據進行存儲的表示。收集數據工作進行時，傳統的產生數字數據的方法是通過掃描手頭上現有的紙質數據，而現代化的數據收集則可以利用GPS這種全球定位的系統，得到相應的坐標之后再利用現代化的GIS進行相關的處理工作，最終通過遙感技術來完成一整套采集數據的程序。

3.2 處理數據：所有的地理數據通常都具備如下三個主要特點：時間特征、空間特征和屬性特征。在進行實際的工程測繪工作時，牽涉到的數據對象主要包括建筑物、交通道路以及屬性數據等主觀和客觀兩大類。主觀屬性數據主要包括一些交通客運量等，客觀數據則主要包括建筑物及交通道路等等這些實體的設施。地理信息系統對于數據信息的收集能夠將其直接存儲到FAT表里并通過這種表對數據之間產生聯系，最終進行數據的處理工作。這里的FAT聯系可以從專題屬性信息檢索空間信息或者從空間信息檢索專題屬性信息，這就要依靠于GIS所建立形成的次種聯系。

3.3 管理數據：在進行工程測繪工作的時候，主要能夠反映出實物信息的點包括一些具有明顯特征的道路、橋梁以及路面交叉口等等，主要能夠反映出實物信息的線包括城市道路線、中心線以及通訊的走向等等，主要用于反映實物信息的面包括一些具體的建筑物。對于這些實物信息能夠將其進行一個合理的分層管理：建立一個核心的測繪要素集，其主要包含的特征類有具體的城市建設的點線面各類建筑及其他設施；與此同時，還應當在地里數據的數據庫管理系統中建立一個管線要素集，這里的特征類則主要包括電力設備、路邊線、通訊線等等。

3.4 顯示數據：通常來說，對于地圖特征的表達可利用以下幾種方式：單一地圖、單一符號、相關聯的多屬性表達以及利用字段屬性進行數量的表達。對于單一的符號表示法只是僅僅能夠得到地圖上信息分布的密集程度而已。在工程測繪中，尤其對于城市測繪方面，一般都能夠用點對不同地區的居民居住情況進行清晰的表示，同樣通過觀察點的密集程度就可以知道居民居住的分布密集狀況；道路的表示可以通過線來表示道路的分布密集曾度。如上所述的居民每個區的密集程度的表示都可以通過首先對居民的具體人數進行統計，然后依照不同的標準劃分，最后利用不同的顏色來表示具體的不同居住狀況，另外符號的大小也是表示居民分布的情況的一項重要指標。同樣的，也可以在對城市道路的交通量進行統計之后，再利用不同種類的顏色對城市道路的交通量進行具體分類，以更加清晰準確地顯示管理后的數據信息。

4 結語

隨著我國經濟水平和科技水平的迅速提高，地理信息系統的測繪技術在工程建設中發揮的作用越來越重要。無論是城市工程建設還是城市規劃管理，無不要用到地理信息系統技術。傳統的GIS測繪技術由于種種缺陷，已然不能適應如今的工程測繪工作，只有對地理信息系統不斷改進和完善，這種全新的測繪技術才能在工程建設中做出其應有的貢獻，從而更好地為工程測繪工作提供服務。

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