地理信息技術在工程測繪中的應用

郭 森/身份證號 :513025197601264194

地理信息技術在工程測繪中的應用

郭 森/身份證號 :513025197601264194

隨著我國經濟技術的高速發展，測繪技術也得到了巨大的發展，測繪是通過技術手段，將地表的特征和信息數據進行采集和測量，形成反應該地表特征數據的圖形和數據資料，用來指導工程建設和行政規劃。可以看出，測繪的工作性質是對特定地理位置的地理特征進行采集和整理分析，測繪的結果是得到直觀的數字和圖表信息，測繪的最終目的是管理和規劃，其中地理信息系統在測繪工程中發揮了巨大的作用，地理信息系統有著高效率、高精確性等優越性，一經測繪實踐，立刻顯示出其強大的功能和作用，使傳統測繪方式黯然失色。

地理信息；工程測繪；應用

傳統測繪工作模式在精度和效率等方面越發不能滿足人們的需要，尤其在野外施工和大型高精度地標建筑的測量放線工作中，新興的測繪技術與設備支持逐漸發揮了巨大的作用。地理信息系統GIS，是3S技術的組成部分，由計算機系統、地理數據和用戶組成，是通過采集、存儲、管理、檢索、表達地理空間數據來分析和處理海量地理信息的通用技術。地理信息系統（GIS）已在城市測繪工作中得到全面應用，是測繪工作現代化的重要表現。

一、地理信息系統特點

（一）數據精度大大提高

傳統的建筑領域測量，不論是二等亦或是一等，都存在毫米級的誤差，同時還和操作者的熟練程度與操作方式有著很大的關系，操作上的細微誤差往往會帶來最終結果的巨大誤差。地理信息系統在測量方面采用與傳統工程測量完全不同的模式，通過環繞地球的24顆衛星組成掃描平面，測量者將設備安裝完畢之后便向衛星發射測量信號，由衛星獲取相關測量數據并反饋給操作者，目前人類的衛星拍攝技術可以在百公里之外的太空區域拍攝到地面的一只螞蟻，精度遠遠超越了傳統測量設備，同時避免了人為操作的誤差，這使得一臺普通GIS工程測量儀的精度可以輕而易舉的達到0.01毫米級，傳統測量與GIS測量的誤差對比。

（二）外部因素影響小

地形地貌、氣候地質等因素都將對傳統的工程測量和控制點的設置帶來巨大困難，在山區或高地，某些地方甚至無法測量，只能通過插入法或等高線等模式進行估測。同時風雪、雨天等氣候因素都將嚴重影響工程測量和施工控制，當達到一定程度時，要求較高的測量便無法進行。而GIS系統“采用的衛星平面處于太空，脫離了大氣層，其測量和觀測不受天氣和氣候影響，同時其工程測量和監控，只需將發射接收一體設備放置在測量位置即可，無需調平等操作，所需工作面小，所以其受地形影響也小”。

（三）測量效率高

由于不需要調平、調節、觀測、估讀等一系列環節，同時受地形和天氣影響小，GIS系統在工程領域的測量效率與傳統測量方式相比得到大幅提升，尤其是地形地貌勘測，可使用數臺GIS測量儀分組掃描進行，可以快速繪制出所測地形，大大提高了測量效率。

二、GIS系統主要功能概述

GIS系統除了可以提取、存儲地理信息外，還可以根據不同的地形地貌情況建立對應的信息模式，再采用科學的算法從中得出對應的評價結果，為測量工作提供科學的數據參考。評價結果主要以函數及命令的形式對未來結果做出定量預測及發展趨勢預測，并對自然過程的最終結果進行準確預測；此外，還可以利GIS對預測數據與特殊傾向可能出現的后果、對應的解決策略產生的效果做出比較，提高決策的科學性與準確性，規避風險。

三、GIS在工程測繪工作中的應用分析

（一）采集數據

測繪初期階段需對客觀世界中的物象進行抽象、離散，在GIS系統數據庫中，通常采用柵格、矢量兩種方法存儲連續對象實體。其中柵格數據包括存儲單元的行及列，存儲單元存放唯一值，根據地面單位的網格寬度來確定柵格數據集的分辨率。矢量存儲則是將客觀存在的對象用幾何圖形中的點、線、面表示出來；當然除上述兩種方式外，空間數據也可能通過其它附加數據作為對象屬性實現非空間數據的存儲。傳統收集數據的方法是掃描聚酯薄膜地圖或現有數據來產生數字信息，而利用GIS系統則是采用GPS衛星定位系統獲取對應位置坐標，再將其輸入GIS系統中進行處理；數據采集也可以利用遙感技術來進行。多個平臺上均附帶傳感裝置，包括攝像機、激光雷達、數字掃描儀等，這些設備互相聯連，與航空器、衛星所搭建的數據處理平臺結合起來，把航空照片、圖片判讀數字數據進行特征選擇，再利用二維或三維的形式捕捉數據，把數據傳輸至對應的軟拷貝系統。

（二）數據轉換與處理

GIS系統中數據處理主要通過各種數據處理軟件對數據進行編輯，實現數據預處理，并對數據進行拓撲建模，把利用其它方法獲得的測量圖形與GIS圖層中相同的區域疊架起來進行分析。GIS系統軟件會對屬性條件不同的各種數字化空間數據的空間關系進行自動識別，實現復雜空間實體的連接，針對臨近及包含的關系進行數據建模及分析；針對向量數據的分析，需要一個必須條件，即拓撲正確。實際數據轉換過程中，可能存在控制測量中出現線與交叉點分離的現象，或者原地圖上存在污點，這些均會對結果的精確度產生影響，因此GIS還可以針對這類情況做出選擇性清除。在GIS系統中進行數據轉換過程中，要通過數據重構將數據轉換為GIS可識別的格式，才能保證不同數據源的互相兼容。需要注意一點，由于需求不同，其所側重的對象屬性也存在差異，所以在分析數字數據前要做好投影與坐標變換整合處理，盡管各數學模型的精度要求、復雜度均不相同，但可保證模型的適用性。

（三）高精度測繪

GIS依賴于地球三個軌道平面的24顆衛星，將衛星定位和遙感技術良好的整合了起來，特別適合于大型建筑的高精度測繪，在GIS測繪模式下，傳統的定點和調平全部由測量設備與衛星之間的信號調節自動完成，不僅速度快，而且精度高，使傳統測量中的人工定位和調平中誤差趨于零。在操作方面，GIS集成的計算機模塊可以實現自動讀數，而操作人員只需要將GIS測繪系統移動至水準點或頂點位置即可，這樣讀數和操作誤差也趨于零。而在測繪精度方面，目前衛星定位技術可以輕易地在離地球120公里的軌道平面上捕捉到地面的一只小型動物，在目前人類所需的測量精度要求下，其誤差可以忽略不計。不僅如此，GIS系統可以自動將測繪點形成回路，通過操作者輸入的檢測標準，對測量數據進行分析和判別，可以快速發現當中的差異數據以備進一步復查。

四、總結

綜上所述，地理信息系統在測繪工程中的應用越來越廣泛，其具有強大的信息收集處理能力及方便快捷的輸出功能，體現出信息多元化及測繪結果多維化的特點。其信息多元化與測繪結果的多維化也成為現代測繪的必要發展趨勢。

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