圖像處理與空間測繪技術的應用研究

方暉

摘要：空間測繪行業是關系到我國國計民生的重要基礎行業，我國政府對其的發展極其重視。為了實現空間測繪信息化，在空間測繪行業中推廣GIS技術。地理信息系統（GIS）通常泛指用于獲取、儲存、查詢、綜合、處理、分析、顯示和應用地理空間數據及其與之相關信息的計算機系統。它把空間的邏輯思維延伸到了形象思維。在空間測繪信息化系統建設中，地理信息系統（GIS）是系統構建的框架，是輔助決策的工具，是成果展示的平臺。

關鍵詞：圖像處理；空間測繪技術；應用研究

一、前言

國內空間測繪行業應用GIS技術始于90年代初期，大致經歷了認識了解、初步應用和結合GIS技術進行深入研究三個階段。最早接觸GIS技術的主要是一些科研院所和高等院校，當時的應用只注重數據的可視化，主要發揮它的查詢、檢索和空間顯示功能，即只發揮了GIS的最低層次的功能。近年來，隨著GIS在空間測繪領域的應用范圍不斷擴大，應用層次也逐漸深入，一些部門將它作為分析、決策、模擬甚至預測的工具，其社會經濟效益也比較明顯地顯示了出來。空間測繪部提出了“以信息化帶動空間測繪現代化”并在2001年，空間測繪部專門召開了“GIS技術在空間測繪中的應用”研討會，在會的各級領導和各級專家對在空間測繪中推廣應用GIS技術提出了許多有建設性的意見和觀點，這必將推動GIS在空間測繪行業的應用和發展進入更高更深的層次。

二、GIS技術在空間測繪行業的應用

我國是一個水資源相對緊缺的國家，洪澇災害、干旱缺水和水污染等問題十分突出，即水資源短缺與洪澇災害頻繁發生并存，洪澇災害與干旱災害并存。資源性缺水與水質性缺水并存。這一系列的現象嚴重制約了國民經濟和社會發展。

任何一項先進技術的應用和發展都必須依附于生產的需要。GIS技術在空間測繪行業的應用也主要圍繞著上述主要問題。

1.GIS在防洪減災方面的應用

我國幅員遼闊，自然地理地貌條件十分復雜，洪澇災害發生頻繁，使國家和個人都蒙受了很大的經濟損失。隨著社會經濟和科學技術的飛速發展，我國的防洪工作將逐步從“以洪水為敵”的控制洪水向體現水資源特性的洪水管理轉變，全面建成覆蓋全國的空間測繪信息網絡，其中防洪減災屬于重點應用系統。

目前GIS技術在防洪減災方面的應用主要有以下四種類型。

（1）防汛決策支持系統或信息管理系統的平臺

在國家防汛指揮系統總體設計框架下，目前流域或省、自治區、直轄市的防汛決策支持系統或防汛信息管理系統都以GIS為平臺。GIS在這些系統中的作用主要有以下幾個方面：

空間數據處理、查詢、檢索、更新和維護；利用空間分析能力和可視化模擬顯示為防汛指揮決策提供輔助支持；為各類應用模型提供實時數據；優化模型參數；預報預測和防汛信息及決策方案的可視化表達。

（2）災情評估

在災情評估中，GIS作為基礎平臺，它充分利用了自己的查詢和分析功能以及可視化模擬的能力，發揮了很多別的系統不具備的作用：

基礎背景數據（包括地理、社會、經濟）的管理；

空間和屬性數據查詢、檢索、統計和顯示的基礎；

災情數據的提取和分析；

災情的模擬和可視化表達；

對決策起輔助作用的工具。

目前洪澇災害的監測評估業務運行系統已在空間測繪部遙感技術應用中心投入運行。

（3）洪澇災害風險分析與區劃

洪澇災害風險分析是分析不同強度的洪水發生概率及其可能造成的損失。它包括洪水的危險性分析，承災體的易損性和損失評估。采用GIS技術，可以將上述三方面所涉及到的諸多自然，地理和社會因子附上相應的權重進行空間疊加，是進行洪澇災害風險分析與區劃的有效手段。GIS發揮的作用有：

多源、多尺度和海量數據的管理；

空間數據的疊加與綜合處理；

圖形處理的特殊功能。

（4）城市防洪

由于城市社會經濟地位和社會影響的特殊性，防洪工作尤其重要。同時由于許多城市都是依水而建和城市不透水面積大，產流量大等特點，防洪工作的難度比農村地區大，所以GIS在城市防洪中發揮的作用除了一般防洪減災決策支持系統外，還利用其的時空特征分析和高分辨率數據的處理功能在城市防洪減災中發揮了更多更大的作用，目前比較突出的有以下幾個方面：

城市積水、退水的預報預測；

現有排水設施（排水管網、泵站等）信息的管理；

排水設施的規劃，設計和施工管理；

暴雨時空特征分析（4DGIS）；

以街道為統計單元和以街區為空間單元的社會經濟數據空間展布；

暴雨分布及積水街道分布的可視化顯示；

高分辨率、多層次、多源和更新頻繁的數據的存儲、維護和管理。

由于城市防汛信息管理及決策支持系統的復雜性，不少方面還在繼續深入，可以肯定的是GIS技術在這進程中能發揮的作用。

2.GIS在水資源管理方面的應用

我國水資源短缺，而且分布極不均勻。同時由于社會經濟飛速發展的過程中對環境保護不力，因此在資源性缺水的同時又加上水質性缺水，水資源嚴重短缺又存在有水資源浪費。面對如此嚴峻的形勢，水資源的管理工作已經被賦上了維系社會經濟可持續發展的歷史性重任。由此也決定了必須用現代化的手段，實現以信息化為基礎的技術來對水資源進行監控管理，才能解決好資源空間測繪中的諸多復雜問題，這也為GIS提供了大顯身手的機會。

水資源信息的面非常廣，如上圖所示，有水文氣象，地理，地質，水質，空間測繪工程，水處理工程，各行各業與生活需水量等等.所以這些數據既有歷史的，又有實時或現狀的，從性質上決定了其多源，多時相，多種類和動態這幾個基本特征。水資源信息管理系統發揮了從時間，空間上了解水資源的現狀與變化，通過模擬可視化直觀地表示水資源狀況，有助于讓研究人員和決策人員了解水資源的變化規律，通過信息處理和分析，提供管理的基礎信息與手段，完善水資源信息的管理與更新，實現數據共享。

三、GIS技術在空間測繪行業應用的發展趨勢

1.網絡GIS（WebGIS）

網絡是實現資源共享和遠程遙控的基礎技術，WebGIS是Internet技術應用于GIS開發的產物。GIS通過WWW功能得以擴展，真正成為一種大眾使用的工具。從WWW的任意一個節點，Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點中的空間數據、制作專題圖，以及進行各種空間檢索和空間分析，從而使GIS進入千家萬戶。它可用于除了一般數據外的特殊數據類型，尤其是矢量數據的處理，以網絡瀏覽器為應用工作平臺，在客戶端可以實現對矢量數據的操作，可以在多個客戶端實現原來在本機上才能實現的功能，并可通過網絡遠程調用和發布各類數據、圖形、圖像。

2.VR-GIS技術

VR-GIS技術是虛擬現實技術與GIS技術的結合，包括與WebGIS和ComGIS結合的技術，專門用于研究地學或以地球系統為對象的虛擬現實技術，目前只能達到仿真的水平，可以做到：

（1）對現時的地理區域的非常真實的表達；

（2）可在所在地理范圍內外自由移動；

（3）在三維數據庫中有GIS的各種功能；

（4）以可視化功能作為用戶接口的自然的整體部分。

要發展好我國的空間測繪事業，就必須要在空間測繪行業更好地應用和發展GIS技術。就必須在進一步加強標準化、規范化的基礎上，大力開展基礎數據庫的建設，尤其是富有空間測繪行業特色的數據庫，如蓄滯洪區空間展布式社會經濟數據庫、雨情和水情數據庫、水旱災情數據庫，等等。此外還要加快提高GIS的應用水平，充分發揮GIS現有的和潛在的功能，并且進一步提高象計算機，網絡通訊等與GIS緊密相關的技術的水平。使它們和GIS技術同步，協調的結合和發展，為空間測繪信息化和現代化作出它應有的貢獻。

參考文獻：

1.張新玉著.空間測繪投資效益評價理論與方法.北京：中國空間測繪水電出版社，2005年版.

2.周英主編.2008中國空間測繪發展報告[M].北京：中國空間測繪水電出版社2008年版.