低空遙感下大數據測繪地理信息系統(tǒng)的構建及實踐

湛長才

（中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心青海總隊，青海 西寧 810003）

地理信息是用于搜集整理與分析當前環(huán)境的技術，可以應用于調查、管理、發(fā)展以及路徑規(guī)劃等方向。在地理信息系統(tǒng)應急計劃中，可以輕易的計算出最佳規(guī)劃。利用地理信息系統(tǒng)同樣可以保護部分濕地不受污染，極具效果。在地理信息發(fā)展階段，其景觀生態(tài)、計算機、濕地管理等領域別具一格，以共享與多功能為基礎，使其具有通用性與高效性，可以使地理信息的采集更加完善。常規(guī)測繪地理信息系統(tǒng)在像元數方面，測繪效果較差，精度隨之下降，不能適應當前社會背景，本文基于此，將低空遙感技術應用于大數據測繪地理信息系統(tǒng)中，研究全球問題、國家建設、信息管理、交通，以及工礦用地等發(fā)展，擴大我國的建設用地規(guī)模，提高土地資源利用率，減少環(huán)境污染等問題。

1 硬件設計

1.1 GIS測繪儀

為了加強系統(tǒng)的輕便性，本文將GIS測繪儀設計成小體積、輕重量的裝置。考慮到測繪成圖的精度，本文將GIS測繪儀的參數設計如下表1所示。

表1 GIS測繪儀測繪參數

如表1所示，像元尺寸與像幅大小均設置成了原系統(tǒng)的二倍，最大程度地增加了測繪精度。

1.2 遙感影像儀

本文設計的遙感影像儀分為圖像采集和圖像處理兩個階段，從測量目標的形狀、大小等參數分析圖像，完善圖像的質量，提高最終的測繪精度。通過遙感膠片作為感光介質，使用成像物質作為感光元件，直接獲得以數字形式存儲的數字圖像。此外，本文設計的遙感成像儀價格低廉、圖像采集速度快、操作靈活方便、不同焦距鏡頭可互換、無膠片畸變等優(yōu)點。由于低空遙感技術可以有限地擴大畫面的覆蓋范圍進而提高測量精度。

2 軟件設計

2.1 采集地理信息矢量數據

構建完整的大數據測繪地理信息系統(tǒng)，本文的主要任務是對測繪數據進行分析和處理。大數據測繪地理信息系統(tǒng)中，包含多種數據：矢量數據、柵格數據、影像數據等，可以對數據進行實時動態(tài)更新，結合當前圖像數據和中短期城市規(guī)劃數據，將地理信息的影像數據、地圖基礎數據、主體數據中，截取了連續(xù)的高清圖片，拼接成完整的圖片。對相關地區(qū)的地圖、地形、居民區(qū)等元素進行采集，并采集交通輔助設施基礎數據。由于交通主體數據量大、設計范圍廣、收集難度大，以上數據收集主要以測繪領域為研究對象，保證該數據可用于道路規(guī)劃中，保證測繪精度。

2.2 基于低空遙感建立地理信息系統(tǒng)功能模塊

通過上文中采集到的數據，可以保證數據的真實性，進而對系統(tǒng)的功能模塊進行設計。在系統(tǒng)登錄界面中設置了文件、地圖查詢與表達、地理信息空間分析、地圖打印，以及幫助等功能模塊。文件功能模塊可以為用戶提供系統(tǒng)的基本操作，例如打開、保存、新建、退出等。地圖查詢與表達模塊可以直接對地圖數據進行選擇、編輯、刪除。地理信息空間分析模塊可以為城市規(guī)劃提供最短路徑分析，保障城市出行通暢。最后即可通過地圖打印模塊，將地理信息打印出來，并設置幫助功能，實現(xiàn)全方位的測繪功能。

2.3 創(chuàng)建大數據測繪地理信息要素拓撲關系

為了使地理信息測繪更真實，本文創(chuàng)建出拓撲關系，將地理信息通過拓撲屬性、聚類容差、拓撲規(guī)則等關系完整地關聯(lián)出來。首先保證每個拓撲必須有一個唯一的名稱，用來標識其元素內的拓撲關系。并將聚類容差設置為較小的長度值，在此長度范圍內的所有頂點都相加即為容差。此外，為了完善系統(tǒng)的完整性與約束性，通過拓撲規(guī)則將以上內容連接并建立，保證地理信息系統(tǒng)的測繪精準。

3 實踐測試

為了驗證本文設計的基于低空遙感的大數據測繪地理信息系統(tǒng)的實用性，對本系統(tǒng)進行實踐測試，以某地區(qū)的交通地理信息為例，過程及結果如下所示。

3.1 測試過程

本文設計的系統(tǒng)在運行主界面上，對應著系統(tǒng)的功能模塊，通過加載MapControl控件實現(xiàn)控制，系統(tǒng)運行主界面如下圖1所示。

圖1 系統(tǒng)運行主界面

點擊文件（F），即可出現(xiàn)數據添加界面。在系統(tǒng)運行主界面點擊地圖制圖，即可出現(xiàn)工具欄添加界面。為了保證系統(tǒng)中的實時查詢功能，本文針對該系統(tǒng)的使用者，設計出圖層屬性查詢，也就是說，點擊系統(tǒng)運行界面中的查詢，即可得出圖層屬性查詢列表，如下圖2所示。

圖2 圖層屬性查詢

如圖5所示，為圖層屬性查詢圖。此外，本文設計的系統(tǒng)以精簡為主，為了測繪出某地區(qū)交通地理信息的最短路徑，利用遙感算法計算，公式如下：

式（1）中，D[i]為最短路徑長度；LocVex（G，x）為節(jié)點G在節(jié)點v的位置；Edges[LocVex(G,x)][i]為計算機上允許使用的最大值。由此得出的賦權有向圖如下圖3所示。

圖3 賦權有向圖

如圖3所示，根據此圖即可得出遙感算法的最短路徑過程如下表2所示。

表2 遙感算法的最短路徑過程表

如表2所示，D[1][2][3][4][5]為最短路徑，由此可知，本文設計的系統(tǒng)運行良好。

3.2 測試結果

在保證系統(tǒng)運行良好的條件下，將本文設計的系統(tǒng)與常規(guī)AR系統(tǒng)作對比，結果如下表3所示。

表3 實踐結果

如表3所示，在其他基本條件均一致的前提下，常規(guī)AR系統(tǒng)測繪出的像元數明顯少于本文設計的系統(tǒng)，不同于常規(guī)系統(tǒng)，本文設計的系統(tǒng)可以將像元數完整地測繪出來，保證測繪的效果，符合本文研究目的。

4 結語

近年來，低空遙感技術的數據不斷豐富，帶動了測繪技術的發(fā)展，將遙感數據提取出來后，應用于大數據測繪中，可以提高測繪像元數的效果，進而提高測繪精度。本文基于此將低空遙感應用于大數據測繪地理信息系統(tǒng)，旨在提高測繪精度，為地理信息的測繪技術提供參考建議。