在城市測繪中地理信息系統的應用

李榮

摘 要：城市發展越來越快，在城市發展過程中，離不開良好科學的規劃，為了確保城市規劃、建設、發展更合理，則需要先進的技術做支撐，有效利用好城市的各類資源，推動城市快速發展建設。當前，地理信息系統是最為方便有效的方法，在城市測繪工作中有著重要的地位，隨著應用的廣泛深入，其推廣前景更加可觀。本文主要通過對地理信息系統相關概念和系統架構的介紹，提出城市測繪中利用地理信息系統的方法，以此，為相關人員提供參考。

關鍵詞：地理信息系統；城市測繪；數據；測量

隨著經濟社會的進步與發展和物質生活水平的不斷提升，人們對城市的發展建設更加關注，同時，也提出了更高的追求，這也為城市高質量建設提出了嚴峻挑戰。目前，城市發展建設過程中，先進的技術已經得以全面應用，并取得了良好的推廣效果，特別是大數據和云計算的推廣，使城市規劃發展更加科學。在科技的支撐下，城市測繪已經全方位地引入了地理信息系統，在城市測繪、用地布局、信息定位方面體現了較好的優勢，同時，精準的信息也為城市快速發展提供了保障，為城市地理信息數據的積累奠定了基礎。傳統的測繪主要依靠人力來完成，其測繪的質量并不高，但是在科技的支撐下，數據更加可行精準，城市測繪應用了更多的先進工具，提高測繪工作效率，可以說，在城市測繪中引入地理信息系統，是最為高效的測繪手段，通過地理空間三維數字建模，能夠直接分配城市模塊，使城市建設更加科學。

一、相關概念

（一）地理信息系統概念及功能

地理信息系統簡稱GIS，通過技術應用，能夠有效保證包括大氣在內的所有自然資源得以正確的測算，對廣泛分布的資源資料進行收集與匯總，應用時，主要是根據位置和地理的相關信息數據，對周邊所有涉及自然的數據綜合搜集、存儲、控制、核算、分析、外顯和概述，主要是利用特定設備工作。可以說，GIS 是地理信息的采集、處理和顯示，其特點就是精準度高、節省時間成本、數據來源可靠。GIS系統是現代技術的延伸，主要是利用了當前先進的計算機技術和云計算技術，通過對周邊數據的采集與分類，形成最終的統計和分析數據，為工程應用提供良好保障。從目前的技術范圍看，GIS 能全方位采集大量地理數據，同時，也能對地面物體做好精準定位，以此，為城市建設者提供良好的城市開發規劃數據，完成城市建設。隨著應用的廣泛推廣，GIS 地理空間參數類型和形態豐富多彩，其內容涵蓋城市地形、地貌、區域、網絡等布局，整體數據信息量大，得到的數據能夠擴展，通過選項可以形成單項數據，對單一方面的資源分析，為城市建設規劃人員提供了豐富的數據參考、查詢和借鑒。我國的城市發展越來越快，從目前看，很多城市規劃都使用了地理信息測繪技術，特別是在對地下管道和新區建設時，均需要提前做好 GIS檢測和模型撞擊試驗，這樣才能科學做好城市建設與設計，提高規劃的科學性。GIS最大的優勢是解決了人工數據不準確的問題，工作時，需要使用工具與設備快速繪制，對精細的節點有著良好的把握，避免手工操作效率不高的問題，信息錄入、存儲和獲取更加精準快捷。GIS包含了地理學、計算機信息技術、遙感技術等多種信息技術，是一項綜合技術的應用[1]。

（二）地理信息系統原理及架構

GIS數據在收集和加工時，主要依靠的是空間衛星和遙感技術進行，當目標鎖定后，則需要利用遙感影像和波長對地面的數據獲取，再通過計算機系統對所獲得數據和影像整合，繼而建立 GIS數據庫，對所獲取的數據系統分析，形成網格狀三維空間。通過電磁輻射的遙感技術進行數據采集時，不受天氣、環境干擾，精準快捷，使用時更容易、更方便操作。可以說，地理信息系統包括計算機硬件系統處理和測繪軟件設計兩部分。其中的計算機硬件系統處理能夠對數據最大量地保存，使城市地理信息系統全面，所得到的信息必須要有良好的硬件支撐。也就是說，不同的數據要有不同的計算方式接收，這樣才能最大量地挖掘有用信息，通過計算機系統的前臺處理，使業務處理、數據采集、信息輸入更加可視化，建立可行的數據驅動模塊。測繪軟件系統設計主要是將計算機前端錄入的GIS 數據做好軟件比較、匹配、整理和處理，由軟件功能進行控制，包含計算層、檢索層、數據處理層和數據交互層。通過對少量數據的計算優化，使重復和冗余的數據得以提煉，提升數據的集群穩定性、準確性和靈活性，同時，所計算的數據要與其他平臺數據兼容，這樣才能保證數據的完整性和延展性，更好地廣泛利用。

二、城市測繪中應用地理信息系統的意義

（一）空間分析和查詢

城市測繪是一項精細的工作，要保證數據精準才能進行規劃設計，GIS 應用于城市測繪，能夠通過層次化方式的處理實現地圖的建模，以此保證了城市建設與管理的科學化。層次化技術能迅速將生成的影像資料進行數據解析，形成功能性檢索，有效提高數據人員的分析效率。

（二）模糊預測和分析評價

GIS應用于城市地理測繪，能夠快速地對數據收集、整理、分析，最終形成科學的評估與反饋，最后將數據由函數指令形式呈現在使用者面前，有效保證了數據的精準度，為后期的其他測算提供依據。GIS數據處理后，可以清晰地預報出可能發生的問題，為后期的規劃設計提供了參考，這樣，技術工作者就能夠采取必要手段預防，確保運行安全穩定。

（三）具有更高的測量效率

地理信息系統在城市測繪中應用，方便快捷，不需對資料整理、不需調整設備、不受氣候地形影響，保證了工作效率。特別是城市復雜的地形處理中，其對地形地貌勘察精準，大大提升測量速度，后臺的數據分析能夠快速繪制想要的地圖形式。

（四）抗干擾性強

GIS 作為一種現代技術，綜合了各種技術的先進性，是現代信息化技術最完整的綜合運用，其優勢超越了常規技術形態，和其他技術比，GIS應用抗干擾性更加強大，周邊環境影響小，特別是對電磁、微波的防干擾性更加強大，能夠提高測繪工作質量[2] 。

三、地理信息系統在城市測繪中的應用分析

（一）地理信息系統的應用

一是低空攝影測量系統。地理信息系統是現代技術的結合體，是一種類型較為新穎的空間技術，結合了計算機技術、地球科學技術、遙感技術、全球衛星定位技術等，各種技術能夠互補，大大提高了技術應用的效果。遙感數據和全球衛星定位數據是信息重要平臺，通過平臺建立的一體化信息收集和處理，平臺大大提高了整體數據精準度、可靠性。計算機功能能夠把海量數據進行系統的存儲，做到實時監測處理，不斷疊加各種數據，輸出地圖結果，保證了城市測繪的效率，提高了對自然資源測繪工作質量。目前看，GIS 在城市測繪中已經得到了廣泛的應用，最常用的是低空攝影測量，主要是利用了攝像頭和自動駕駛無人機對周邊情形勘查攝影，對后期的圖片進行拼接組裝，以照片上細節為根本，做好地圖的選項繪制。通過低空攝影測量技術，能夠進行城市的三維建模，通過影像資料建立立體都市形態，通過數據調整，最后構成城市整體。二是傾斜攝影測量系統。是攝影技術的一部分，是新技術的創新使用，通過傾斜成像技術基礎，并有效結合遙感、信息、航天技術等，通過在高空架設攝像機的方式，對各種自然資源進行多角度、多層面、全維度的數據獲取，形成可利用的地圖信息，最終實現數據模型。應用時，需要把握兩個方面的步驟：首先是拍攝過程的操作。利用無人機操作，所攝制的影像需要是真實彩色數碼影像；其次是處理好重疊信息。對各區域數據采集時，難免會出現重疊的影像，此時需要影像的分別處理，對采集到的真實數碼影像本身進行分辨處理，在確保清晰度和對比度的前提下，要符合實際物像條件，拍照過程重疊度與數據分析相契合。傾斜照相技術對大空間測量有著良好的效果，整體看，其優勢在于造價低、測繪高、質量好，在城市設計規劃中應用較廣泛。三是LIDAR系統。這項技術廣泛用于一些傳感器，主要是利用測量激光波段不同的體現狀態，對波段進行數據收集，回波信號計算能夠有效得出的數據信息，從而有針對性地進行地面物體測量。當前，進行城市規劃時主要是由專門人員調查，對相關的信息研究分析、有效加工，通過 LIDAR技術對特定頻譜做好良性解析。

（二）實現對城市空間的分析

城市化不斷加速，我國的城市發展越來越快，只有依靠先進的技術支撐，才能更加有效地保證城市規劃設計的合理性。城市不僅是工作生活的場所，更需要有相關的配套，保證人們精神需求，在這樣的城市發展大背景下，城市必須具備良好的功能，才能吸引人們，保證生活質量，人們對城市的期望越來越高，這也給城市規劃設計提出了更高要求。利用GIS進行城市測繪，大大提高了城市設計質量，通過收集、分析和處理大量資源數據，對數據進行客觀、準確處理，真實反映城市全貌。GIS 可以把一個城市物理對象分類，城市建筑、街道是有形實體，通過對有形實體的連續測量，提取物像有高度長度數據，為后期的地圖繪制提供良好保障。空間測量資料是城市發展的基礎資料，需要對相關的數據進行大量存儲，才能系統分析目前所具備的條件。保存包括兩種，一種是行列型網格存儲，另一種是點、線、面存儲。GIS具有優秀的數據處理能力，根據空間統計學、幾何學對數據的分類、分析，同時，也能夠按照設計者需求修訂，保證數據的延展性。GIS空間解析主要是依靠地理物體空間定位和形狀，大大優越于傳統電腦繪圖技術。整體看，GIS數據處理功能更加強大，能夠快速把地理信息轉化為數字空間[3] 。

（三）實現測繪數據重組

所獲取的信息量巨大，要想在短時間內完成統籌利用，必須有技術創新應用。為了克服城市測繪所面臨的各種數據處理問題，已經從計算方式上進行更新，目前看，已經開發出大量的結構模型，比如統計分析模型、位置定位模型、啟發式算法等。地理測繪時，只要選擇好模型，并符合GIS技術要求，就能把各種數據代入到管理體系，確保各種信息均能夠得到有效的使用。實際應用中，GIS 數據平臺具有良好的可操作性，以數據為基礎整合重組，連接、拼接、拓撲是重要的重組方式，最終根據模型選擇最合適的方式，最大化發揮出數據功能。

（四）實現數據化測量

城市建設主要是對街路、建筑物、附屬設施、公園綠地的匹配設計，為了保證物像的合理布局，必須要用到GIS測繪。通過良好的測繪顯現，能夠真實反映平面規劃，科學細致的測繪也為相關的建筑單位提供更加準確、豐富的資料，這樣，城市規劃設計才更加合理，為人們工作生活提供良好的環境。傳統測繪工作主要是由人工來完成，大量的數據處理很容易出現失誤，也就是說，常規測繪對資料的處理與分析并不精準，能夠用到的信息價值不大，但是通過 GIS 技術就能夠有效化解錯誤，避免出現數據失誤，使問題最小化，為人們規劃設計提供可靠的數據資料。城市發展建設要有多種地圖支持，不同的地圖有不同的應用功能，地圖信息是一個城市發展最為基礎的內容，數據是地圖的保障，根據地理數據保證位置的精度，整合實現相互關聯。GIS為城市數據處理、數據推理和數據使用提供了強大的支撐，各種數據的關聯表達更直觀，后期的數據分析和仿真才能實現共享。

（五）數據倉庫與空間數據挖掘

隨著GIS技術的成熟與拓展，當前的技術已經越來越全面，其中使用的主要是自動化資料收集工具，各種軟件的支持得以建模，形成數據庫。在城市測繪過程中，能夠得到少量的數據信息，對這些信息保存到數據庫中，有效構建少量數據倉庫，再通過不同的需求對數據系統挖掘，對所需要的數據信息抽取出來，使 GIS 從操作模式走向分析模式。可以說，數據倉庫建設就是為了更好地處理大量空間信息，這是信息處理的最快捷方式。通過對數據庫中的數據提取，可以形成不同的地理信息系統，這樣，各區域空間單位就能夠按照各自的需要進行信息數據分組分類。劃分方法是以二進制邏輯為程序，劃分明確邊界、空間單位網格。空間分類方式是以空間認識為基礎進行的，數據提取主要就是由GIS空間數據存儲中抽取，提高了數據應用能力與范圍，大量空間數據轉化為更具價值的實用信息。

結語

綜上所述，現代城市發展對測繪工作提出更高要求，要利用好現代技術，通過地理信息系統能夠提高整體測繪工作效率、簡化流程。地理空間系統的應用大大解決了傳統技術難題，所獲取的信息數據完整可靠，操作過程中也不受天氣、空間、時間、地形等影響，最終的數據更真實可信。技術的良好推廣對城市高質量設計、建設有著重要的意義，對城市空間統籌布局起到了重要的保障。

參考文獻：

[1]柳衛斌.地理信息系統技術在城市測繪中的運用探究[J].信息與電腦（理論版），2021，33（16）：36-38.

[2]肖玉勇.地理信息系統GIS在城市測繪中的應用研究[J].智能城市，2021，7（08）：62-63.

[3]楊光源.地理信息系統在城市規劃測繪中的應用[J].智能城市，2020，6（21）：84-85.