淺談測繪地理信息系統的建設

張強

摘要： 地理信息在我國土地資源中的地位十分重要，隨著地理信息系統的應用越來越廣泛，地理信息的及時更新也越來越重要，測繪是建立地理信息系統的基礎工作，以測繪地理信息系統為核心的信息鏈已經基本形成并得到了廣泛的應用。隨著各種應用對地理信息的精確度的要求越來越高，傳統測繪方法已經不能滿足地理信息產業鏈的需求。本文簡要介紹了地理信息系統、地理測繪系統和及其應用，并指出了地理測繪信息系統的設計重點。

Abstract： The status of geographic information in China's land resources is very important. As the application of geographic information system becomes more and more widespread， it is more and more important to update the geographical information in time. Surveying and mapping is the basic work to establish geographic information system. The information chain whose core is surveying and mapping geographic information system has been basically formed and widely used. With the increasing demands of various applications for the accuracy of geographic information， the traditional surveying and mapping methods have been unable to meet the needs of the geographic information industry chain. This article briefly introduces the GIS and geographic mapping system and their applications， and points out the design priorities of surveying and mapping geographic information system.

關鍵詞： 測繪；地理信息系統；建設

Key words： surveying and mapping；geographic information system；construction

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）04-0173-02

0 引言

地理信息是指與地面空間有關的信息，將這些信息進行有組織的構建便得到地理信息系統，地理信息系統涉及測量、制圖、地理、遙感等多個學科。測繪地理信息系統就是利用測繪技術對地面空間相關信息進行處理和測量，建立測繪地理信息系統可以高效的管理地理信息數據，對研究地理信息系統和推廣地理信息有重要的意義。

1 地理信息系統概述

1.1 地理信息系統簡介

地理信息系統，簡稱GIS，是以地理空間數據信息為基礎，采用模型法為地理研究和地理決策服務的計算機信息系統。它以計算機系統為支持，對地球表層所有有關于地理的信息數據進行搜集、管理、運算、分析、顯示和描述，通過整合數據中的數據信息，GIS可以分析出地理信息系統所具有的屬性和代表意義，實現地理決策的功能。地理信息系統具有空間性和動態性，可以通過采集和分析地理空間信息分析出短時間內地理信息的變化情況，還可以通過對部分地理空間數據的分析推斷出與之相連的部分的地理信息；地理信息系統的研究對象是地理，其主要工作就是利用高科技手段對多種地理要素進行分析，形成地理模型，從而預測出多種地理信息的變化情況、提出地理決策，產生高層次的地理信息；地理信息系統的所有工作都是依賴于計算機程序完成的，計算機系統負責進行地理數據信息的管理并形成地理模型，模擬地形變化情況。綜上所述，地理信息系統的本質就是以計算機軟硬件為支撐、以地理數據信息為基礎的由計算機系統模擬出的動態地理模型，其構成元素就是人員、數據、硬件、軟件、計算過程，其中，支撐整個系統的計算機軟硬件最為重要，硬件包括數據采集裝置、人機圖形交互裝置、中央處理裝置、數據存儲設備、圖形輸出設備，軟件包括數據庫管理系統和數據庫等系統軟件和地理信息程序、應用繪圖程序等應用軟件。

1.2 地理信息系統的內容和功能

根據應用對象劃分，系統建設的內容可以分為大地測量數據系統、城市測繪數據系統、海洋測繪數據系統三部分。大地測量數據系統是國家大地測量的基礎數據，包括國家大地水準網和控制網的數據，主要應用于大地測量數據的管理和存儲；城市測繪數據系統存儲城市地理的各種信息，包括城市地圖、地籍圖、綠化圖等，應用于城市規劃、市政建設等；海洋測繪系統內數據包括海洋的控制網、水深測量、海洋重力測量情況等，應用于導航和海洋地理變化監測和預測，各個系統不是相互獨立的，各系統相互支持，其信息都能相互調用。地理測繪系統主要有數據輸入和編輯、數據庫的建立和管理、數據檢索、數據分析與處理和數據輸出的功能，地理測繪系統將通過測繪技術得到的地理信息轉化成數據，經過系統的交互編輯和修飾即可建立拓撲關系；數據庫是GIS的核心，系統對圖形進行拼接處理、把不同格式的數據統一化、管理圖庫和系統中的地圖德國都需要數據庫管理系統，數據庫管理系統可以在數據之間建立一種聯系，根據數據的屬性和結構把它們分成矢量結構與柵格結構兩類，矢量結構精確性好，地圖美觀，但數據結構復雜、可操作性低，柵格結構數據結構簡單，但精度較差，在GIS中，這兩種結構通常是并行的，相互協同；數據件數能力是為了是用戶快速找到所需的地理信息，數據檢索系統可以查詢數據庫中任意地區的數據，其自身的邏輯操作方式還可以自動跳過冗余數據，提高檢索速度和精確度；數據輸出的媒介一般會屏幕顯示繪圖、制表紙等，系統提供圖像編輯、符號生成等服務，用戶還能自主選擇二維或三維圖像，滿足不同的制圖要求。endprint

1.3 地理信息系統的應用

目前，測繪地理信息新系統主要應用于資源清查、城鄉規劃、災害監測、環境管理等方面。地理信息系統的定義是以地理空間數據信息為基礎，采用模型法為地理研究和地理決策服務的計算機信息系統，所以，資源清查是地理信息系統的基礎也是基本功能，在資源清查方面，GIS的主要任務就是匯集測繪得到的信息，并通過系統的分析功能提供資源統計服務，在土地的利用方面，GIS可以通過系統的分析輸出工作所需的土地信息，如土地類型、土地利用現狀、土地地理信息變化等，在中國國土資源信息系統中，數據庫、輔助決策、圖形編輯三個子系統就可以完成所有的資源存儲、數據計算、數據分類、數據輸出等工作，并模擬出所有的地理地形，給資源的合理開發提供了很大的幫助。GIS的數據庫還可以把城市和鄉村的各種資源、環境、人口、綠化、交通等數據統一歸類并通過其空間搜索和信息疊加處理等功能模擬對城市的合理規劃和對鄉村的開發，對推進城市化進程、加強鄉村建設有重要的意義。地理信息系統可以通過搜集遙感數據并分析達到預測森林火災、洪水、干旱等災害的目的，以森林火災為例，搜集森林的氣溫、風速、氣壓、降水等氣象數據，統計植被覆蓋率、植物生長率、死亡率等因子，建立數學模型，就可以通過GIS預測森林火險并能準確預測出火災等級，這個功能給救災搶險提供了極大的便利。與以上三方面相同，環境管理也是通過搜集和檢測環境數據并分析達到環境管理的目的，GIS針對其在環境管理方面的應用有一個名為環境管理信息系統的分支，它的基礎數據庫中只儲存與環境管理有關的數據信息，并提供與環境管理有關的數據統計、報表和圖形編制方法，以海量數據為基礎建立環境模型，模擬環境變化情況為環境管理提供分析和決策等服務。

2 測繪地理信息系統建設設計

2.1 地圖數據的搜集

地圖數據的搜集是建立測繪地理信息系統的基礎，地理信息數據的采集過程大都是將原有的數據轉化為統一格式輸入到數據庫中，包括衛星、遙感裝置、航空器等儀器搜集到的數據。測繪工程的開張過程中一般只需GIS的測量、處理與儲存功能，目前采集地圖數據主要依據地圖矢量化原理，利用手扶跟蹤數字化采集和掃描矢量化采集兩種方法采集數據，再通過地圖掃描矢量化法將地圖矢量與所得數據結合起來，完成數據的搜集。地圖矢量化是指將目標看做單個矢量單位或多個矢量單位的結合，與傳統的掃描紙質地圖并將數據保存為柵格圖像的方式相比，矢量化方法可以隨時對數據進行拓撲求解并有效避免了階梯效應，提高了地圖數據采集工作準確性。手扶跟蹤數字化采集方法是指利用固定設備跟蹤地圖數據，具體操作為先將地圖固定在數字桌面上并連接數字化儀器，然后定向地圖中的控制點和輪廓點，利用最小二乘法接觸變化參數，最后將圖形圖像數字化。掃描矢量化采集方法是指將地形圖掃描后導入其數據到計算機內再進行矢量化處理，具體操作為利用光電轉化和圖像反射用散射光源掃描圖像后將反射光轉變為電信號錄入計算機系統，然后利用應用繪圖程序細化圖像，剔除矢量單位中多于的點，最后將圖像分為多層矢量。采集數據之后要進行地圖矢量化與地圖數據的結合，先計算圖像和數據的對應關系和換算比例，在利用采集數據時求出的變化參數和坐標轉換公式將坐標軸轉換成高斯直角坐標系，通過GIS的人機圖形交互裝置將數據錄入系統，最后將圖片和測圖定向填寫到文檔簿中并簽名存檔。在整個地圖搜集過程中，要注意基礎資料的完整性和規范化，掃描地圖時要存檔，在進行地圖矢量化與地圖數據的結合時保證矢量數據與柵格圖像獨立存在進而保證數據之間拓撲關系的準確性。

2.2 開發平臺和工具的選擇

在進行地理信息系統設計之前首先要選擇合適的開發平臺與開發工具，開發平臺和開發工具的選擇關系到測繪地理信息系統建設的效率和最終結果。隨著計算機技術的不斷發展和人們對地理信息系統的重視度不斷提高，相關行業已經陸續開發出很多GIS 開發平臺與設計軟件，商業化GIS開發工具軟件已經臻于成熟，據調查行業內公布的GIS 設計軟件已超過四百種，我國也已經開發出諸如MAPGIS、Geo Star、Super Map等優秀的設計軟件。選擇開發平臺和開發工具時，要謹記按需選擇的原則，首先要能夠流暢的支持測繪地理信息系統的五種基本功能的設計，并具有一定的靈活性可以二次開發。在此基礎上，最好可以滿足以下要求：支持中文系統，硬件配置快速、靈活、方便，配置滿足微機、工作站、服務器等多種復雜的環境要求。另外，一般測繪地理信息系統都用于國家基礎建設，所以必須保證開發平臺和開發軟件具有極高的安全性，Geo Star、Super Map都是非常可靠的，若測繪系統對開發功能有很高的要求，可以選擇VC++作為開發平臺，若對系統集成有較高的要求則可以選擇Visual。

2.3 數據庫設計

數據庫的設計關乎整個系統的運行效率，其基本設計原則是保持最小數據冗余度和最小單元化、滿足測繪產品的生產需求。數據庫分為總數據庫和子數據庫，如大地測量數據、海洋數據和城市測繪數據屬性不同應分別存儲到空間數據庫和屬性數據庫中，并根據其屬性生成不同的數據表。數據庫必須統一數據格式、數據編碼等標準，以便于數據的錄入、分析、管理、計算和輸出，還可以實現數據共享、減少空間占用、方便數據庫的維護。另外，設計數據庫時必須重視數據庫的安全性，加強空間數據庫和屬性數據庫的結合的同時賦予不同需求的用戶不同的權限，以維護數據庫的安全。

3 結語

整個測繪地理信息系統的開發和建設是個復雜且工程量大的任務，而且我國地形復雜、地理信息繁多，所以測繪GIS系統的建設不可能一蹴而就，應先進行地理數據的搜集，再選用適合的開發工具和開發平臺建立地理信息數據庫。近些年來我國測繪技術已經實現了測繪數據的智能化管理，先進的測繪技術如激光掃描、多點定位、慣性測量有效提高了地理信息的準確度和實用性，我國地理信息系統的建設和推廣起到了不可替代的作用。

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