智慧城市建設中GIS 在城市測繪中的應用

劉 陽

（河北省國土空間規劃編制研究中心，河北 石家莊 050000）

隨著地理信息系統的不斷更新與完善，其作為一種先進的測繪技術，在城市規劃與管理、國防、環境保護、城市消防，乃至城市旅游業發展等諸多領域得到廣泛應用，有效地確保城市建設效益的最大化[1]。在智慧城市建設過程中，通過應用地理信息系統，利用數據庫實現對海量數據的深度分析、地圖可視化以及深入的空間分析，并與地理學、測量學、計算機學科等緊密結合，形成科學合理的城市測繪方案，可以有效地提升城市測繪效率和水平，提供更加精確的測量數據，從而為推進智慧城市建設和發展提供有力的支持。

1 地理信息系統（GIS 系統）的特征分析

地理信息系統（Geographic Information System）簡稱GIS 系統，是在計算機硬件與軟件的支撐下，在信息科學與地球科學的輔助下采集地球表層的局部或整體數據信息，不斷充實地理空間數據庫，運用地理模型分析法分析數據并進行描述與管理的技術系統。與其他類型的信息系統相比，GIS 系統有著較強的空間思維，用地理的方式連接多樣化的數據，直觀而精確地表述地球空間信息并適時更新，從而為相關決策的制定提供有力的數據支持，在資源調查、環境監測、城市建設規劃等方面得到了廣泛運用，體現出如下特征：

1.1 GIS 系統具備較高測量精度，可以有效提升測繪作業效率和質量

技術人員采用大量先進技術，快速再現地理空間數據并以實時化的方式對數據進行管理與分析；衛星導航定位技術的運用，促進了應用地圖學的發展，提升了地理信息采集與處理效果，為測繪作業精準度的提高帶來了保障，有效提高了數據信息的價值[2]。由于GIS 系統能保證測繪精度，地圖學與地理信息系統技術的優越性能得到充分發揮，能及時獲取價值較高的測繪數據。空間數據信息的分析與處理，能從測繪方面入手為城市規劃建設帶來支撐，地理空間數據信息得到了充分利用。

1.2 GIS 系統具備較高測繪效率，可以有效提升測繪作業水平

測繪作業管理工作的開展，要求技術人員提前在地面上設置接收裝置，確保此類裝置能自動進行觀測與調整，為測繪作業的高質高效開展帶來技術保障。如果測繪環境較為復雜，可以把GIS 系統與遙感技術相整合，在地形圖的輔助下縮短測試時間，測繪效率從總體上實現了提升，為測繪行業的可持續發展提供助力。

1.3 GIS 系統具備較強的綜合優勢，滿足測繪工作的多方面需求，實現測繪工作質量的整體提升

GIS 系統數據采集高速與多樣、全面與真實等特征得到了深刻體現，具備兩項綜合優勢：

一方面，GIS 系統抗干擾能力較強，在惡劣的氣候條件下，或是在高原區域，由于該系統有良好的環境適應能力，能以可視化的方式完成測量任務，把各種與地理空間有關的數據信息進行整合。

另一方面，GIS 通過分布式與并行化的計算增強了空間數據分析能力，淋漓盡致地發揮出應用方法優勢，以分層控制的形式對地理空間數據信息進行查詢與分析，在運用空間數據信息的同時對其進行轉化，成為城市“最強大腦”[3]。

因此，在建設智能城市過程中進行測繪，技術人員要精通信息系統的應用辦法，實時處理來自多個傳感器的數據信息，根據算法給出反饋并反饋到終端，測繪工作質量實現了整體提升。

2 GIS 系統在城市測繪工作中的應用價值

伴隨著現代信息技術的發展以及信息化社會建設進程的不斷推進，智慧城市建設需要依賴GIS 系統提供可靠的時空信息服務、測繪位置服務等，繼而保證城市中各部門之間人員進行有效的協作，實現城市高效治理。

在智慧城市建設過程中，GIS 系統在城市測繪工作中的應用價值主要體現在：

2.1 有助于輔助測繪人員進行空間數據信息進行模擬和深度分析

智能城市建設中，測繪人員在進行測繪作業時，通過運用GIS 系統，實現對信息庫中大量地理數據信息分析，提高信息管理質量與效率。例如，在分離處理方式的輔助下，測繪人員能直觀地對原始圖形進行描述，提高圖形與原圖的吻合程度。在數據信息轉換方面，GIS 系統具有豐富的功能，例如查找、檢索、重復等，不僅能對數據信息進行模擬，也能實現深層次分析。智能城市測繪作業在進行中，運用GIS 信息系統，除了能及時存儲來自不同傳感器的數據信息，也可以根據不同的地理情況靈活選擇算法，為下一步測量作業的完成做好準備。在呈現評價結果時，測繪人員可以運用函數的形式，以多樣化的方式提高測繪精度，以數字化的方式獲取、存儲、展示數據，對城市有直觀了解，能及時發現潛在問題并妥善解決，避免損失的發生。同時，GIS 系統可以實現及時收集、整理和分析高價值的數據，也能根據測繪中發現的問題適時對數據進行挖掘與處理，以綜合化的方式對數據進行分析與評價，能梳理復雜程度較高的空間關系，在呈現數據時采用的是函數與命令的形式，能得到更加精準的測繪結果，為其他工作的開展帶來借鑒。

2.2 有助于提升所獲取的數據信息的可靠性

GIS 系統有著較強的環境適應能力，不會輕易受到外界因素的干擾，能得到精準的測繪結果。該系統既能完成普通事物性信息處理任務，也能逐一處理相應的空間位置、空間關系，存儲與管理大量空間數據，使所有測量設備都能得到有效利用，破解網絡傳輸、數據組織等方面的難題，由此獲得能描述真實情況的測繪地圖，在測繪中實現降本增效。

2.3 有助于提升測繪人員測繪工作精度和測繪工作質量

在打造智慧城市中，測繪是一項基礎工作，GIS 系統能發揮出顯著作用，能獲得大量與地理數據和空間分析有關的數據，以分層處理的方式構建地理數據庫，不僅能提高數據管理技術，也為后續完善與開發做好了準備。運用分層處理方法能高效輸出圖像信息，進行空間分析與查詢，運用原始圖的方式呈現數據分析與檢索結果，技術人員能處理好屬性數據的對應關系，提高分析合理性。在GIS 系統的輔助下，測繪人員只要設定了系統行動規則，即使地理環境發生了改變也能適時對分析結果進行調整，持續監控指定區域，由計算機完成圖表繪制，消除了人為失誤，從細節入手提高制圖質量，以便于相關部門根據測繪結果實施行政管理、指導工程規劃，社會與經濟效益實現提高。

3 智慧城市建設背景下GIS 系統在城市測繪工作中的應用策略

智慧城市建設背景下，通過將GIS 系統廣泛地應用到城市測繪工作中，可以有效地提升城市測繪工作的效率和質量，具體可從如下方面推進GIS系統的應用，具體如下：

3.1 運用GIS 系統實現數據信息全面采集

在GIS 系統最初引入測繪領域，工作人員在構建數據庫過程中采用的方式基本為柵格、矢量這兩種。存儲單元的行與列中都蘊含著柵格數據，存儲單元中的數據唯一值在確定柵格數據集的分辨率時以地面單位網格寬度為依據。矢量存儲是以客觀的方式對數據進行描述，在輸出數據環節采用點、線、面的方式。此外，空間實時分析也可以對其他類型的數據進行研究并進行空間屬性存儲。傳統測繪以人工的方式采集與分析數據，測繪人員在實地測繪中需要使用的工具與儀器比較多，或是以掃描地圖的方式采集數據再進行分析整理，各個環節都有可能出現失誤。GIS 系統則不然，在GPS 衛星定位系統的輔助下能獲得每個位置點的坐標信息，這些信息傳輸至GIS 系統之后能及時運用先進軟件進行處理，遙感技術的運用拓寬了數據采集面并提高了效率，例如3D 掃描儀、攝像機等，工作人員在串聯設備的基礎上，依托強大的數據處理平臺，有針對性地選取圖片與照片等，能根據地理環境的具體變化做出反應。

3.2 實現對數據信息高效率處理和轉換

GIS 系統采用前沿數據處理軟件，能對數據信息進行收集與編輯，具有預處理與模擬數據的功能，能以多樣化的方式獲取數據并實施綜合分析。GIS 系統中的智能軟件能自動對數字化數據的屬性進行判斷與分析，最先完成的就是客觀分析向量數據，確保拓撲準確。以傳統方式轉換數據，測量點與線有可能出現偏差，或是原地圖中有污點，這些都會對數據準確性造成不良影響，工作人員在計算中會遇到困難，GIS 系統順應數字化與信息化社會發展潮流，能發揮出地理信息系統的作用，高質高效地對多種數據信息進行轉換，徹底消除上述問題。

3.3 實現對海量數據信息的高效管理和深度挖掘

在數據采集與匯總、存儲與整理等方面，GIS 系統能高效管理海量空間與土地數據信息，這是GIS 系統的基本功能之一，能簡化測繪中的數據管理工作，人力與物力資源得到節省。GIS 系統在數據管理方面實現了自動化與一體化，在管理數據信息方面能做到永久存儲，為下一階段的測繪、規劃、建設等工作的開展奠定基礎。在智慧城市建設中，時空大數據平臺的搭建，能及時把一系列高新技術融合到一起，尤其是云計算、物聯網、測繪技術等，能快速畫出地形細節圖，在GIS系統的輔助下解決城市規劃問題，從更廣的范圍收集多維數據，而且能避免受到惡劣天氣、不良環境的影響，順利開展測繪工作并保證數據準確性，借助于先進軟件盤活數據資源，充分挖掘數據價值。

智能城市測繪工作的開展，借助于GIS 系統，測繪人員能更加精準、清楚、直觀地對城市中的每一處道路、橋梁、建筑物的位置進行了解。通常情況下，測繪人員在描述信息時采用的是白線，把建筑物表示為面，以此為前提，把相關數據整合到一起且及時存儲于數據信息庫之中，以集約化的方式對信息進行管理。以城市地鐵建設之前的測繪工作為例，通過應用GIS 系統可以由精通地圖學與地理信息技術的復合型人才，通過系統全面地收集地鐵線路有關的數據信息，獲得穩定性與精確度較高的測量結果，以建模的方式進行分析與處理，深層次管理與探究數據信息，為項目建設中攻克難題帶來數據支持，從而有效地提升了對數據信息的管理與挖掘水平。

3.4 通過客觀、全面、立體化地展現測繪數據

在城市測繪工作開展中，地圖繪制是一項主要內容，GIS 系統能在這方面發揮出巨大作用，能把系統自帶數據庫中存儲的大量空間數據利用好，繪制出精準度高、綜合性強的城市地圖。通過繪制地圖可以更好地展現測繪數據，而將GIS 系統引入，則可以實現測繪數據客觀、全面、立體化的展現。具體而言：

一方面，測繪人員可以合理運用每一種符號標志，因為地圖中的每一個符號都有具體的指代意義，有與之相對應的地市實物，要為觀察與分析帶來便捷，要對所有觀測對象的分布程度有足夠了解，觀測對象的疏密用不同深淺的顏色表示，可以用點的形式在地圖中顯示城市居民的居住情況，把交通道路繪制成線，既能直觀地了解城市建設的真實情況，也能提高信息利用率，足以體現出GIS 系統具備較高的實用價值，能為智慧城市建設與規劃帶來更多有價值的數據。

另一方面，面對不同的比例要求，測繪人員可以對信息圖進行縮放處理，自動生成有恰當比例的可視圖，并將繪制的城市地圖自動輸出。地理信息系統在發展中與遙感系統、全球定位系統深入融合，實現了功能拓展與豐富，在定位、對中、讀數等環節減少了誤差，能對城市地形地貌、區域分布、人口經濟等進行全面分析，為城市規劃與管理提供可靠依據。

此外，GIS 系統能對用戶需求予以快速回應，根據測繪人員設定的規則自動把多個測繪點連接成回路，根據技術人員輸入的檢測標準對測量數據進行分析與判斷，能及時有效地找到差異數據，增強測繪成果的可信度。在后續處理數據、繪制地圖過程中以立體化的方式輸出數據，有利于測繪復雜性的削減，標注好可能性信息、地理空間信息，與城市建設同步更新與完善測繪數據。

4 結語

隨著地理空間信息技術的不斷發展，其應用范圍不斷擴大。通過在城市測繪工作中應用GIS 技術，可更全面、高效收集各種城市地理空間信息，為測繪數據的查詢應用提供便利，并自動完成對測繪數據的管理分析、城市地圖的繪制，提高了測繪的精度和效率，使城市測繪工作可滿足我國城市化進程快速推進的要求。