地理信息系統在測繪工程中的作用

文／李祥昌 江蘇方洋水務有限公司 江蘇連云港 222000

孫紅杰 連云港市勘察測繪院有限公司 江蘇連云港 222000

引言：

目前，我國的社會和經濟發展勢頭強勁，各種工程項目的不斷發展，對測繪工作的需求也越來越大。GIS是一種能夠最大限度地提高測繪成果的技術方法，其獨特的優越性是毋庸置疑的。GIS信息系統可以高效地收集、整理、計算和顯示信息，為測繪工作提供了一種支持，可以提高測繪工作者整理資料的效率，減輕測量工作者的工作量，降低測量誤差；GIS數據庫的建設為地理信息系統的建設和使用奠定了基礎，確保了其精度，需要通過實施相應的技術手段來不斷增強其使用的效力。

1、地理信息系統概述

測繪與 GIS有著緊密的聯系，兩者互相補充，互相補充。GIS的產生和發展離不開當今的網絡技術和通信技術的發展。隨著我國經濟和社會的持續高速發展，城市建設和工程建設的發展，對工程建設的需求越來越強烈，對高精度的測量技術的需求也越來越迫切。GIS實質上是一個以真實的事物為基礎，對各種數據進行查詢、分析和顯示，并提供科學的決策基礎。GIS以采集一個具體地區為對象，從點到面，形成一個山，隧道，公路等的地理空間實體；橋梁，城市建筑物等的計量。GIS能夠對地區和其它的空間進行分區，在災害監測、環境評價、城市規劃等領域有著重要的作用。GIS系統一般由硬件系統、軟件系統、數據庫和必要的系統模塊構成，它是一個完整的、過程的、立體化的系統。GIS的整體架構包括表示層、業務邏輯層和資料狀況，見圖1。測繪工程所研究的主體對象涵蓋地貌、地物、礦藏、水文地質等類型，通過將測繪信息繪制成圖，為相關工程的規劃、設計與決策提供參考依據。測繪工程的工作范圍大體分為兩方面：（1）地理形態方面，需結合不同工程項目的地形、地質特點確定測繪需求目標，保障獲得良好的測繪效果；（2）平面測繪方面，應結合待測區域的建筑參照物、地形狀況等條件，確定測量目標與具體的測量工作點，保障平面測繪工作的順利開展。

圖1 地理信息系統總體架構

2、地理信息系統的應用優勢

2.1 提高數據精準度

在常規的測量方法中，由于各種因素的影響，導致測量結果出現了一定的偏差，從而導致了測量結果的價值下降；利用GIS技術可以避免許多外部因素對測量精度的干擾，從而增加測量精度。在此期間，衛星在數據傳輸和反饋、數據掃描等領域發揮了巨大的優勢，可以對毫米級的測量精度進行精確的控制，并克服了常規的人工差錯。

2.2 測量效率高

GIS的使用不需要額外的調平、觀測和估算，不受自然、氣候、地形等外部因素的干擾，因此，該系統工作高效、快速、有效，可在更少的時間里完成更多工程量；尤其是在地勢較高、地勢較高的地區，采用多個GIS儀器進行聯合作業，保證了測得精度，在測繪項目中，測控點的選取和設定比較消極；要把測量范圍內的實際情況與實際情況相聯系，大大地提升了測量工作的工作效率。GIS具有很好的連續性和適應性，能夠在不同的情況下進行各種測繪工作。

2.3 外部因素影響小

在常規條件下進行的全面選擇，如果不滿足測量控制的條件，將會給測量帶來很大的難度。GIS則徹底解決了以上問題，即使是在極端的氣候和復雜的地形中，也能起到很好的效果，運行過程和工作效率都沒有受到太大的限制；每一個繪圖工作都可以有序進行。

3、地理信息系統的功能模塊

地理信息系統的功能體現在以下 5個層面：（1）數據輸入與編輯，將圖形數據、屬性數據經由數字化處理后輸入系統中，由系統提供錯誤檢查、編輯交互、結果驗證等功能，且在輸入圖形后完成拓撲關系的建立，形成直觀的圖形特征；（2）數據庫建立與管理，涵蓋圖形附加與拼接、數據格式轉換、圖形注記、建立圖庫等；（3）數據檢索，用于查詢任意或指定屬性的數據與邏輯運算的檢索等；（4）數據分析與處理，用于實現對地圖等空間實體中點、線、面等拓撲關系的分析；（5）數據輸出，可提供符號生成、矢量漢字標記功能，輸出二維或三維彩色圖形，將輸出結果顯示在屏幕端，滿足不同圖件的拷貝、繪圖要求。

3.1 地圖管理功能模塊

在GIS中，地圖的管理是一個非常關鍵的環節。利用GIS技術，可以將某些圖譜的數據按照特定的格式進行存儲，并進行分析、比較，生成具有高準確度和標識的電子地圖和分析地圖。在實際工作中，可以將以上所列的圖按要求的形式，進行相應的變換，并對誤差進行校正。

3.2 設備管理功能

GIS裝備管理是GIS裝備運行和維護的核心功能，實現了GIS各個功能的同步運行、維護和管理，實現了GIS的有效協同運行。在地圖裝備的使用中，要根據地圖的實施范圍、目標、路線等要素，設置模糊檢索、路線模擬、圖形打印等細分的內容，達到最優的效果，提高工作的工作效果。

3.3 輔助作圖功能

GIS的輔助繪圖功能可以幫助技術人員在地圖上進行繪圖，降低作業的困難，簡化了比較繁瑣的繪圖流程，降低了繪圖中的一般錯誤。同時，本系統還可以方便地將資料輸入到數據庫中，減少技術工人的工作負擔。

3.4 分析功能模塊

GIS在實際工作中采集到的數據，必須經過加工和分析，才能成為下一步工作的重要依據，這時就必須使用GIS的解析功能。通過分析功能，可以實現對空間分析、空間分析等方面的分析，從而得出更為科學、精確的分析結論，為測繪技術工作者提供科學的決策依據。

4、當前測繪技術應用實踐中存在的問題

4.1 自然因素對測繪技術的影響

氣候、溫度和地形是對測繪項目產生直接作用的主要自然因子；由于地形、大氣、空氣對流等原因，一些測繪項目處于較為復雜、條件較差的地區，其測量結果具有較高的精度和非可控特性?？v觀目前的測繪工作實踐，一般都有一些一般性問題，如自然因素控制不當，忽視了自然因素的作用，從而限制了測繪資料的精確度。

4.2 人為因素對測繪技術的影響

測繪工程師是實施有關技術措施和實施有關的測繪系統的實際操作和操作，他們的職業素質與其測量的精度有很大的關系。一些測繪工作者缺乏專業知識，缺乏系統化、層次化的理論知識結構，缺乏專業性和技術性，從而使測量資料的準確度受到制約。另一方面，一些測量工作者對測量儀器的運用還不夠嫻熟，對測量過程和過程的把握也不夠科學，有的還出現了一些違法的情況；最后造成了測量資料的偏差。

4.3 測繪儀器對測繪技術的影響

測量儀器在測量項目中起著舉足輕重的作用。在測量儀器的操作和運用中，難免會出現一些差錯，但是，若操作不當或忽視儀器設備的調整，可能會產生很大的偏差。從目前的測繪工作實際情況來看，一些測量設備存在著過時、老化、質量差、無法適應新時期經濟發展對測繪項目的強烈要求；制約了我國測繪行業的高水平發展。為此，要從實踐出發，積極引入現代、先進的測量設備，并適時地進行更新和升級；這樣才能在任何時候都符合測繪項目的目標要求。

4.4 平面控制測量技術

平面控制測量技術是測繪技術中的一個重要環節，它往往涉及到三角測量、導線測量、定點測量等技術手段，這些技術手段的使用特點和作用也不盡相同。由于天氣因素、電離層和電磁波等因素的作用，地面控制法測得的結果也存在著一定的偏差，造成了信息失真和不平衡，造成人力、物力、財力等資源的損失，有時還必須進行反復的反復測定。

5、地理信息系統在測繪工程中的具體應用

5.1 數據采集與存儲

GIS技術在地理信息系統的開發中，利用柵格和矢量存儲技術對無添加的線性和空間的信息進行集成，從而達到存儲非空間信息的目的。在此，光柵儲存包含了儲存單元的資料行和資料，必須與地上的網格線寬相配合來決定資料的解析度；而向量庫是以點、線、面為基礎的立體實體。利用PET圖像進行數字化信息的采集，并與GPS系統相結合，確定位置坐標，或與衛星技術相結合。以土地測繪為例，要根據土地測繪的目標和尺度選擇數據的儲存方法，比如耕地、宗地、建設用地等，應當選擇向量數據的形式進行儲存，以便準確地反映土地的權屬、使用狀況和變動情況；對于地區范圍內的數據，應當以網格數據的方式進行儲存，并與地面 GPS信息和遙感數據相結合，從而準確監控國土空間變化。

5.2 數據管理

數據的處理，圍繞屬性數據和空間數據展開，識別物體的空間定位，并對空間資料進行處理。管理，評估礦產資源潛力，管理森林資源在人口普查等方面已被大量使用，以適應資源的發展和決策。請求。舉例來說，在我國西南部土地資源的應用可實現對1500多項、300多項的數據進行管理。資源分析、評價、預測預報和資源發展運用該模式可產生各種不同的職業圖，如資源分布圖、交通規劃圖等。

5.3 數據轉換與處理

采用GIS中的資料處理軟件進行數據的編輯和預后，對各種屬性的空間資料進行相關性的辨識，并將矢量、臨近、包含等關系結合起來，進行數據的分析、處理和轉化，保證了測量的準確性。但是，在進行資料的轉換和加工時，需要事先對坐標進行映射，保證模式之間的一致性，并通過數據重構方法來進行數據的格式轉換；保證了各種數據在體系中的相容性。以土地測量數據的加工為實例，GIS可以對數據進行匯總、裁剪和檢索，通過它的空間解析能力將數據和模型結合起來，提取出有效信息，實現區域、面積和位置；土地使用方式，土地權屬等方面的資料。

5.4 虛擬現實應急處理

利用 GIS技術和虛擬現實技術，可以在一定程度上提供視覺、聽覺、觸覺等感官層次的仿真，從而達到對物體狀態的真實再現和準確的判別。通過 GIS采集測繪數據，制作三維電子地圖，可以為突發事件模擬提供一種新的模型。比如，利用地理信息技術和虛擬技術在事故現場構建了一個模擬事件的虛擬環境，可以讓演練的參與者模擬出一個接近于真實的事件，增強了演練的可視化程度和反應速度，減少成本投入，提升演練與培訓效果，通過GPS定位系統顯示出救援人員所處的具體位置，為救援現場指揮與救援方案制定工作提供重要參考依據。

5.5 應急測繪保障體系

在應急測繪工作中，需要提供應急預案，建立應急組織機構，制定具體的管理對策，建立相關的數據庫和應用體系，為應急測繪提供安全保障。在特定的運用上：（1）使用GIS進行基礎圖形的運算，以便于直觀的反映地質地貌、社會屬性特征，并制定相應的應急方案；（2）通過GIS進行地理位置的空間解析，確定災害的具體位置，確定受災面積，完成災害損失的評價，為制定相應的應急方案打下基礎；（3）可以使用GIS進行主題解析，將一種或多種主題資料抽取出來，并將其與地圖相融合，形成諸如密度分析圖等災情專題圖，并完成緊急撤離計劃；（4）通過GIS與實地照片相結合，可以產生災難區域的立體影像，通過修測量技術來增強資料的可信度和正確性，保證了應急指揮部對災區的真實狀況的掌握；（5）通過GIS系統的自動升級，及時地將地震現場的情況及時地公布出來。以某省級地質環境應急遙感監控系統為實例，應用GIS系統和遙感技術，實現了對2500平方公里面積的遙感監控，在2小時之內采集到20km2的5-20cm的遙感圖像。與以前相比，衛星圖像的成像周期比以前減少了21小時，不同區域的原始航片數據的處理速度也有了顯著的提高。利用傾斜照相技術構建了災區實際場景的立體模型，使其細節更加豐富清晰，三維可視效果更加逼真，能提供屬性查詢、面積測量、緩沖等功能；采用了淹沒分析、剖面分析、矢量疊加分析等技術實現了立體顯示。通過工程實例驗證，該體系對空天地一體化、全流程的緊急測繪工作具有技術支撐和支撐，其應急測繪保障能力能滿足使用需求，在該省數次重大自然災害中的應急響應速度較快，具有良好的應用價值。

5.6 監測與預警服務

GIS是對城市生態環境監控與治理的有力支撐。以城市環保信息化建設為實例。本平臺采用 GIS技術構建環境監控數據庫，包含污染源、環境質量、環境標準等多種數據，并具有數據分享功能，能夠對環境質量數據進行統計、分析、評價和預測，并具有數據瀏覽、打印等功能，為環境質量評價和污染防治管理工作的技術支撐和服務。GIS技術還具有對城市道路的病害進行安全預警的作用，它具有如下的分析作用：（1）對路面的危害程度進行了評價；（2）對容易發生的道路地質災害進行了分析；（3）多階段的比較和分析；（4）管道故障的原因；（5）對各區域的相關性進行了研究。

6、地理信息系統的發展趨勢

目前，GIS技術和技術發展迅速，軟體和軟體的更新速度不斷加速，并逐步向更多的現代技術和技術手段融合；比如大數據、人工智能等技術，加速了GIS大規模的推廣。

6.1 地理信息建模系統

在測繪工程中，有些地方的空間分析工作很難用GIS進行，有些地區具有多個領域的數據模式，這就要求GIS進行二次開發和更新。GIS在今后的發展中，將提供基于定制的數據模式，使各行業的模式能夠高效的進行轉化和連接，并在各種社會中持續進行著整合。在進行模式變換和對接時，常用的方法有兩種：松散耦合式與嵌入式兩種。

6.2 地理信息系統的三維模型

在GIS中，建立三維模式是基礎的，目前GIS只能提供一些較低層次的顯示和運行，而3D GIS則需要能支撐真實的3D數據模式；并基于這些技術的一些領域的空間數據庫。在GIS的立體建模中，數據結構探索、數據管理、數據顯示等是GIS的關鍵部分，并將重點放在今后的發展和運用上。

6.3 地理信息系統面向對象

GIS最明顯的發展方向是對數據進行數據的加工，能夠提供更為清楚的方法來表示對空間信息的描述。GIS最大的優點就是可以按照一定的格式來包裝地表的物體，而非按照一定的結構來存儲，所以它的體系結構相對穩定，表現清晰；對表面的復雜對象進行加工和分析。

結語：

總之，GIS廣泛使用，包括使用遠距離的衛星來實現移動電話的預先測量，在這一進程中，不僅能獲取精確的測量資料，而且能將所獲取的資料與實測資料進行更深入的整合；通過使用影像技術，可以實現對資料圖的迅速和自動化。然而，由于受技術手段、管理模式和操作過程等因素的限制，GIS在實際應用中仍有許多問題和問題，從而限制了GIS總體效益的最佳和提高。為此，技術工作者要根據測繪項目的客觀需要，充分尊重GIS的基本原理，多措并舉，綜合施策，提高測繪質量，為國民經濟持續、穩定、健康發展打下基礎。