淺談地理信息系統在測繪領域的應用

楊紹純

摘要：隨著社會經濟的不斷發展，我國在地理信息測繪領域也取得了一些進展，但與國外相比仍存在著較大差距。本文主要針對煙臺市當地實際情況進行研究和分析，以GIS技術為基礎建立一個完善、有效的用于城市測量數據系統平臺。該平臺輔助地圖應用軟件對城市坐標點提供空間圖形化，同時結合地理信息系統中導航定位、地形圖繪制及數據庫管理系統等多方面內容，以及地理信息系統中導航定位、地形圖繪制及數據庫管理系統的應用，可在測繪領域中發揮重要作用。

關鍵詞：地理信息系統；測繪；地圖勘測；GIS

目前國內地圖勘測技術還不是很成熟，而且信息量也比較小，但是地理信息系統卻有著巨大的市場潛力和應用前景，在測繪領域應用到的地圖勘測技術是利用GPS定位系統以及地理信息采集與傳輸等模塊對地物進行測量和分析。

一、地理信息系統概述

（一）地理信息系統的發展

地理信息系統GIS是以計算機技術為基礎建立起來的地表空間地理數據信息系統，通過與地表探測相關設備數據的互聯互通實現地表空間數據信息的采集、儲存、運算、分析、管理、顯示和描述等功能。GIS技術綜合了地理學、地圖學、計算機科學等眾多技術，而且該技術常與其它應用技術融合，廣泛用于環境與地質災害管理、礦山資源勘探、地質測繪、城市規劃等諸多領域。隨著計算機技術、網絡通訊技術以及傳感器技術的發展，地理信息系統發展向多媒體地理數據信息、數字制圖、“3S”集成、空間可視化與虛擬現實、三維和時態GIS等技術方向發展。1995年，煙臺市建設局建立了第一個基于地理信息的計算機應用系統，主要是用于城市地理數據信息的管理和分析。當下，隨著GIS技術與各行各業深度融合，尤其與人工智能的融合等，為GIS應用發展提供了諸多可能。

在城市建設方面，利用地理信息系統可以對全市進行統一控制。例如，城市坐標、道路地形圖等地物地圖通過GIS軟件可生成交通路線圖并實時顯示。公路測量數據信息采集系統可以通過GIS軟件的接口，將采集到的各類原始資料傳輸至道路地圖上，方便工作人員隨時查看和修正。

在測繪領域中，GIS可對城鎮建設用地區域內各種建筑物、構筑物情況進行測量；利用地質地貌特征與水文條件以及氣象因素可確定工程的地理位置；通過遙感技術獲取地下水位信息，可確定工程的地址；通過GIS技術建立起地物信息數據庫，可實現對土地資源狀況進行分析與共享。不難看出，地理信息系統在測繪領域中應用非常廣泛。

（二）地理信息系統的特點

1.GIS系統的組成

GIS系統由數據信息采集、處理的各類硬件系統設備、軟件平臺、以及采集到的各類數據信息、系統維護與應用的技術人員以及各類數據信息處理模型和方法組成。

2.GIS系統的數據處理

基于GIS相關硬件設備采集到的數據信息將通過網絡通信技術傳輸到計算機硬件和軟件系統平臺上，并通過計算機大數據技術、分布式運算技術、分析建模技術等，實現數據信息的采集、傳輸、篩選、分析建模、可視化呈現、傳輸以及應用和管理等功能。GIS系統可以建立基于時間、空間、時態等多維度空間數據信息和屬性數據信息。通過空間分區、專題分層等數據組織方法，建立廣泛的基于空間地理信息的數據庫資源信息。

3.GIS數據信息的可視化表達與輸出

基于空間和時間信息，可以建立完整的地理信息數據庫并實現可視化。通過計算機技術以及應用分析建模可以實現各類數據信息結果展現以及信息處理過程的可視化，方便快捷地實現各類數據統計結果、分析結果、展現結果等的數字化輸出和打印。

4.數據庫資源的查詢、分析、利用與開發

通過GIS系統建立的是一個系統的、動態的、多維度的、關于地理信息和空間結構的數據資源庫。各類采集到的單一數據本身并沒有太多的實際意義，需要對各類數據進行計算機化的篩選、處理等，以信息資源的形式應用在具體的工作中才能發揮出GIS數據資源的作用。因而，對GIS數據信息的查詢、建模分析、可視化顯示，以及對數據資源相應的預警、決策處理等，只有通過數據資源的開發和利用，才能將GIS系統價值發揮到最大。

二、煙臺地理信息系統應用研究

（一）煙臺地理信息系統的開發過程

通過對計算機網絡技術、數據庫技術及GIS軟件等知識內容進行簡單介紹，初步了解地理信息系統。同時，在設計中應充分考慮到不同地區地理數據資源差異性和地域差別。

根據需要將其分為多個模塊，每個功能模塊都有相應對應的接口，各部分之間也有不同之處但又相互聯系。數據采集、處理和顯示系統是以模塊化的方式進行設計，由不同功能模塊形成一個整體，以實現信息共享。例如，將地觀測站分為若干個單元，根據需要可設置觀測點坐標及相關參數等指標。

各子系統間建立起相互關聯的信息系統數據流系統。該模型由兩個主要部分組成：第一部分是對各種類型、數量和質量進行分析與描述；第二部分則為在上述條件下，各子系統間建立起相互關聯的關系。

（二）總結

地理信息系統是對測繪技術的一種應用，可以實現信息共享，能夠對所獲得的數據資料進行分析。而這種功能則需要借助計算機來完成。通過計算機網絡平臺來建立起完善且有效的數據庫。我們要利用GPS系統與RTK系統等相關軟件建立起一套完整并且高效地地理信息系統體系結構，對其應用范圍以及具體操作方式做出合理化處理，以便能夠更好地滿足測繪作業需求，同時還要對地理信息進行查詢和分析，為測繪作業提供更多的便利。

三、GIS在測繪領域的應用

（一）測繪領域介紹

測繪即測量和繪圖，現代測繪技術融合了GPS、RS、GIS（3S）以及RTK等技術，以多學科的技術交叉為基礎，實現基于地理信息的測繪結果在計算機系統上的多維度、多時態的測繪結果呈現。

在傳統的坐標系基礎上，利用現代信息技術手段，將衛星信息轉換為平面坐標、高程數據以及其他空間參數。通過計算機對這些數據進行處理分析可以得到所需的導航位置和路線。該方法不僅能提高測繪效率，而且能減少工作量，保證測量精度與質量水平，還可實現多方位觀測定位（X-Y方向）及遠程監控（NH），確保在對多點實施精準跟蹤時獲得更為準確地坐標信息。地理信息系統能夠有效地對測繪數據進行處理分析，提供更為準確的信息，同時還可實現導航系統、衛星定位和全球定位等功能。

（二）測繪技術

測繪數字化技術包括GPS技術、GNSS技術、RS技術、RTK技術和網絡通信技術等。全球定位系統GPS技術為測繪的精準定位和定位標準化提供便利，遙感RS技術為測繪遠距、大范圍地理空間信息成像提供給方便，RTK技術則幫助實現高精度數字化的測繪和測繪管理，而網絡通信技術與則為測繪數據的傳送提供了便利。

1.GPS系統

GPS是一種基于全球定位技術的衛星導航設備。該系統能夠提供海量地形要素及其變化情況，并能自動生成地圖、三維坐標和坐標表等地理參數信息，服務于測繪工作。GPS系統是一種高精度的地面三維坐標測量技術，能夠實現對空間信息進行實時準確地觀測，并將其轉化為圖形數據。地理信息系統在測繪領域的應用，可以有效提高測繪工作效率，實現信息共享，為企業和政府節省大量人力、物力資源。

2.RTK系統

RTK系統是一種通過衛星定位獲取地面點位和地理坐標以及空間位置間關系的測繪技術，是一種空間地理信息系統，能夠自動獲取地面點位和地物坐標，還可以通過GIS、RS技術進行數據的處理。RTK系統在測繪領域中具有廣闊應用前景。

3.網絡通信技術

網絡通信技術在地理信息領域中的應用，為人們提供了更方便、更高品質地獲取資源的方法。本文主要介紹利用計算機網絡通訊技術對煙臺市各礦井進行定位與分析。通過數據采集系統將礦藏內各個位置上的地形圖和地質資料提供給工作人員。同時也可以借助GIS軟件建立數據庫，實現對空間圖形處理功能以及地理信息查詢等相關應用進行詳細展示，為人們提供更加方便、快捷、高效、實用的服務。

（三）GIS在測繪領域的應用

GIS和測繪有著密不可分的關系。GIS技術為測繪中的“繪圖”建立動態、多維的可視化信息呈現系統。測繪技術的發展，尤其精準測量技術，可為GIS系統提供精準、可靠、快速、及時、動態的數據信息。GIS與測繪融合建立起龐大的空間數據庫、基于測繪結果高可閱讀性、可分性的空間數據庫，為測繪數據的具體應用提供便利。現代測繪技術基于多種交叉科學技術集成了GNSS、RS和GIS系統。

在測繪領域中，GIS技術應用的例子比較多。例如，應用地理信息系統軟件來進行野外地形圖、地物地貌等方面信息的采集。比如，對山區河流和丘陵地帶進行測量時利用了北斗衛星導航系統。通過對這些資料建立起空間數據庫可以實現地圖定位功能以及地理數據存儲功能。還可根據需要將所需坐標點用坐標格式轉換成不同類型的GIS平臺中，實現地圖數據庫共享。利用地理信息系統軟件來進行測繪數據采集，可以有效避免人工測量帶來的誤差。

（四）空間數據庫

空間數據庫是以GIS、RS技術為基礎，用于對各種數據進行存儲和管理的計算機程序，可將地理信息轉換成可視化圖形或半視覺符號形式，并能通過顯示系統自動獲取到所需參數及結果的數字格式。空間數據庫數據量龐大且具有高可訪問性，空間數據庫根據不同的需求，將圖形圖像數據、屬性數據、空間關系數據等相應的數據在數據模型、處理模式、存儲結構和存取方法等方面進行設計，進而建立起符合需要的空間數據庫。

煙臺市在發展經濟時也存在著一些問題，比如，土地資源分布不均、土地利用率低等一系列問題都給開發區帶來了極大地壓力和挑戰性，而利用空間數據庫技術可以有效解決這些難題。地理信息系統在測繪領域的應用使得開發區對土地信息進行高效處理和分析變得更加便捷，同時也提高了數據查詢速度，為相關部門提供更多的資料。隨著煙臺市國土資源信息數據庫系統的逐步建成和完善，其在地理信息系統中發揮著不可替代作用，為開發區提高土地管理效率、促進城市經濟發展起到了一定的積極影響。

四、煙臺地理信息系統在測繪領域的擴展應用

（一）地理信息系統基本原理

地理信息系統是一種信息采集、處理和分析的系統，通過對各種信息進行采集、傳輸和處理，并根據需要建立起相應的數據庫，實現自動檢索功能。通過對各種數據進行存儲，并利用圖形界面將其呈現出來，為人們提供所需要的資料。

（二）煙臺地理信息系統的關鍵點

煙臺市在2015年6月發布了《關于加強市容縣域空間信息網絡建設和應用工作促進全市區域經濟社會信息化發展意見》，明確提出要建立“市區”、“區（鄉）”兩個坐標系統，并將其分為三個等級，分別為市級核心控網、縣域控制網和鄉村關鍵點控網。

中心控制節點及關鍵點確認根據開發區的總體規劃要求確定煙臺GIS體系中重要位置控制樁號。根據煙臺GIS體系中的控制點和關鍵控樁號，確定其坐標系統，并利用地理信息系統技術建立煙臺GPS空間軌跡模型。通過該坐標系下對全廠各分區域內的各類信息進行整合分析及處理。在煙臺市開發區實施后實現了資源共享與數據共享功能、地理數據庫管理等新應用，提高了區域測繪精度以及測量效率，提升了工作人員的專業素質水平和業務能力與服務質量，滿足了企業需求。

（三）煙臺地理信息系統模型

在坐標系中，將平面地圖導入到GPS地理信息系統內，并利用三維空間數據庫進行信息處理、分析和計算，其主要功能是實現對地面的高程控制。該模型包括三個部分：第一個是建立地物的三維立體圖，第二個部分為控制點及基準線，第三層則為基礎數據（XY方向）以及地面坐標系統等內容。

在大地坐標系中，將平面地圖導入到GPS地理信息系統內后，可以在地圖上顯示出各類地物信息，而這些數據的獲取是以坐標測量為基礎，利用地理信息系統技術對其進行整合、分析和處理。地理信息系統是以GIS為基礎，在對其進行信息的查詢和分析時，利用計算機技術、網絡通訊等手段實現了空間數據處理與存儲以及圖形圖像顯示。在利用地理信息系統技術時，可以對數據進行采集、傳輸以及存儲，還可實現空間圖形分析與顯示功能。

五、結語

在地理信息系統的應用過程中，目前計算機網絡技術、信息采集及分析能力等方面仍存在不足之處以及地理數據處理與管理等環節上有待完善，因此對其進行改造和優化是非常有必要的。通過將空間數據庫引入到測繪領域當中來解決當前所面臨的信息化時代下資源共享問題具有一定現實意義，同時也可為其他相關行業提供參考。社會公眾對地理信息系統的使用，在一定程度上也能夠提高人們了解、掌握和利用信息資源的效率。

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