GIS在工程測(cè)繪中的運(yùn)用

李永超 LI Yong-chao

（貴州省地礦局一〇三地質(zhì)大隊(duì)，銅仁 554300）

（Guizhou Provincial Bureau of Geology and Mineral Resources Geological Brigade 103，Tongren 554300，China）

0 引言

地理信息技術(shù)在其發(fā)展過(guò)程中，逐漸圍繞研究這一項(xiàng)特殊的測(cè)量技術(shù)而形成了一門相應(yīng)的具有邊緣性與交叉性質(zhì)的學(xué)科，GIS這一項(xiàng)工程技術(shù)不僅對(duì)于空間數(shù)據(jù)的分析與管理具有十分重要的作用，還能夠在數(shù)據(jù)綜合與評(píng)估的同時(shí)得到更加重要的信息資源，從而實(shí)現(xiàn)了地理空間過(guò)程的演化模擬及預(yù)測(cè)工作。

1 GIS的發(fā)展現(xiàn)狀及工作原理

計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)工程領(lǐng)域的推廣起始于上個(gè)世紀(jì)五六十年代，在這其中很多的研究人員嘗試著將很多不同的內(nèi)容轉(zhuǎn)變成一種存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的形式，即利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和地圖處理技術(shù)的綜合運(yùn)用。到了1956年，國(guó)外的工程測(cè)繪專業(yè)部門最先開(kāi)始通過(guò)計(jì)算機(jī)科技建立了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，而后不久地理信息系統(tǒng)技術(shù)也逐漸被運(yùn)用到土地資源信息的管理之中，這就是最原始的GIS。GIS是一門復(fù)雜而具有邊緣性的學(xué)科，其研究不僅要牽涉到制圖學(xué)、測(cè)量學(xué)、地理學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)以及電子學(xué)的成分，還要借助到計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理實(shí)驗(yàn)等等其他重要的學(xué)科環(huán)節(jié)。伴隨著計(jì)算機(jī)科技與制圖學(xué)在航空測(cè)量領(lǐng)域和工程領(lǐng)域的迅速發(fā)展，專業(yè)的研究人員就將這些復(fù)雜的學(xué)科聯(lián)系到一起，想方設(shè)法通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)圖形的分布及數(shù)據(jù)的處理等重要任務(wù)，現(xiàn)代的GIS也隨之產(chǎn)生。在過(guò)去，GIS被大多數(shù)人認(rèn)為是一項(xiàng)專門用來(lái)監(jiān)測(cè)災(zāi)害、土地管理、資源調(diào)查、政府決策、城市規(guī)劃等方面的專業(yè)技術(shù)。然而隨著21世紀(jì)的到來(lái)，伴隨而來(lái)的是市場(chǎng)的迅速發(fā)展和GIS技術(shù)的不斷成熟，在這種大環(huán)境背景下，人們的生產(chǎn)生活等各個(gè)方面都或多或少地接觸到了GIS。在人們進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)查詢世界各地的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)資料時(shí)利用到的就是地理信息系統(tǒng)技術(shù)。這種日漸進(jìn)步的地理信息技術(shù)，不僅對(duì)人們的日常工作和學(xué)習(xí)帶來(lái)了巨大的好處，還在一定意義上實(shí)現(xiàn)了資源共享、全球交流的加速等。目前，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，GIS的應(yīng)用已然成為了一種潮流的趨勢(shì)。GIS的工作原理是空間性，軟件上包含空間屬性和空間位置，技術(shù)上則體現(xiàn)為空間拓?fù)涞拿枋鰧傩砸约暗乩碜鴺?biāo)等。一旦具備這兩個(gè)屬性，就能利用一定的科學(xué)算法進(jìn)行嚴(yán)密計(jì)算，從而得出數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析。其虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的基本工作原理圖如圖1所示，具體工作原理實(shí)體三維圖如圖2所示。

圖1 虛擬數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的基本工作原理圖

圖2 具體工作原理實(shí)體三維圖

2 GIS的特點(diǎn)及功能

GIS主要特點(diǎn)有：在分析數(shù)據(jù)和處理地理問(wèn)題的過(guò)程中使用了屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)，最后利用管理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理以及應(yīng)用分析，這是一種全新的認(rèn)識(shí)地理現(xiàn)象的思維方式；利用現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)科技手段，能夠精確、快速地進(jìn)行綜合地理定位工作并且采集數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，最終完成空間上地理數(shù)據(jù)的分析、管理及決策；具備了相應(yīng)的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)及地理分析的能力，能夠以模型為途徑進(jìn)行地理現(xiàn)象的研究與決策；人為因素在私立信息系統(tǒng)中具有越來(lái)越重要的作用，地理信息系統(tǒng)中出現(xiàn)的很多問(wèn)題其實(shí)都已經(jīng)超出了人類的技術(shù)領(lǐng)域。GIS主要功能包含了采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、決策、應(yīng)用的整個(gè)過(guò)程。依據(jù)地理信息系統(tǒng)發(fā)展的多源性質(zhì)，可將其具體分為：數(shù)據(jù)采集、編輯與檢驗(yàn)；轉(zhuǎn)換、格式化及概化；數(shù)據(jù)的組織、存儲(chǔ)；數(shù)據(jù)分析；顯示。其中，地理信息系統(tǒng)中的高級(jí)功能即使分析中的模型分析與空間分析。

3 GIS在工程測(cè)繪中的運(yùn)用

3.1 采集數(shù)據(jù)：工程測(cè)繪的早期階段，為了在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的不同抽樣與離散工作，需要利用數(shù)據(jù)實(shí)體的矢量及柵格兩種方式進(jìn)行存儲(chǔ)。柵格數(shù)據(jù)的分別率主要靠地面單位實(shí)際的網(wǎng)格的寬度進(jìn)行計(jì)算，它是由存儲(chǔ)單元的行、列組成；矢量存儲(chǔ)則主要利用幾何學(xué)原理中的點(diǎn)線面來(lái)對(duì)客觀的實(shí)體對(duì)象進(jìn)行存儲(chǔ)。在我國(guó)目前階段，除了這兩種方法外還有其他的方式來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的表示。收集數(shù)據(jù)工作進(jìn)行時(shí)，傳統(tǒng)的產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的方法是通過(guò)掃描手頭上現(xiàn)有的紙質(zhì)數(shù)據(jù)，而現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)收集則可以利用GPS這種全球定位的系統(tǒng)，得到相應(yīng)的坐標(biāo)之后再利用現(xiàn)代化的GIS進(jìn)行相關(guān)的處理工作，最終通過(guò)遙感技術(shù)來(lái)完成一整套采集數(shù)據(jù)的程序。

3.2 處理數(shù)據(jù)：所有的地理數(shù)據(jù)通常都具備如下三個(gè)主要特點(diǎn)：時(shí)間特征、空間特征和屬性特征。在進(jìn)行實(shí)際的工程測(cè)繪工作時(shí)，牽涉到的數(shù)據(jù)對(duì)象主要包括建筑物、交通道路以及屬性數(shù)據(jù)等主觀和客觀兩大類。主觀屬性數(shù)據(jù)主要包括一些交通客運(yùn)量等，客觀數(shù)據(jù)則主要包括建筑物及交通道路等等這些實(shí)體的設(shè)施。地理信息系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)信息的收集能夠?qū)⑵渲苯哟鎯?chǔ)到FAT表里并通過(guò)這種表對(duì)數(shù)據(jù)之間產(chǎn)生聯(lián)系，最終進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理工作。這里的FAT聯(lián)系可以從專題屬性信息檢索空間信息或者從空間信息檢索專題屬性信息，這就要依靠于GIS所建立形成的次種聯(lián)系。

3.3 管理數(shù)據(jù)：在進(jìn)行工程測(cè)繪工作的時(shí)候，主要能夠反映出實(shí)物信息的點(diǎn)包括一些具有明顯特征的道路、橋梁以及路面交叉口等等，主要能夠反映出實(shí)物信息的線包括城市道路線、中心線以及通訊的走向等等，主要用于反映實(shí)物信息的面包括一些具體的建筑物。對(duì)于這些實(shí)物信息能夠?qū)⑵溥M(jìn)行一個(gè)合理的分層管理：建立一個(gè)核心的測(cè)繪要素集，其主要包含的特征類有具體的城市建設(shè)的點(diǎn)線面各類建筑及其他設(shè)施；與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)在地里數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中建立一個(gè)管線要素集，這里的特征類則主要包括電力設(shè)備、路邊線、通訊線等等。

3.4 顯示數(shù)據(jù)：通常來(lái)說(shuō)，對(duì)于地圖特征的表達(dá)可利用以下幾種方式：?jiǎn)我坏貓D、單一符號(hào)、相關(guān)聯(lián)的多屬性表達(dá)以及利用字段屬性進(jìn)行數(shù)量的表達(dá)。對(duì)于單一的符號(hào)表示法只是僅僅能夠得到地圖上信息分布的密集程度而已。在工程測(cè)繪中，尤其對(duì)于城市測(cè)繪方面，一般都能夠用點(diǎn)對(duì)不同地區(qū)的居民居住情況進(jìn)行清晰的表示，同樣通過(guò)觀察點(diǎn)的密集程度就可以知道居民居住的分布密集狀況；道路的表示可以通過(guò)線來(lái)表示道路的分布密集曾度。如上所述的居民每個(gè)區(qū)的密集程度的表示都可以通過(guò)首先對(duì)居民的具體人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后依照不同的標(biāo)準(zhǔn)劃分，最后利用不同的顏色來(lái)表示具體的不同居住狀況，另外符號(hào)的大小也是表示居民分布的情況的一項(xiàng)重要指標(biāo)。同樣的，也可以在對(duì)城市道路的交通量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)之后，再利用不同種類的顏色對(duì)城市道路的交通量進(jìn)行具體分類，以更加清晰準(zhǔn)確地顯示管理后的數(shù)據(jù)信息。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平和科技水平的迅速提高，地理信息系統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)在工程建設(shè)中發(fā)揮的作用越來(lái)越重要。無(wú)論是城市工程建設(shè)還是城市規(guī)劃管理，無(wú)不要用到地理信息系統(tǒng)技術(shù)。傳統(tǒng)的GIS測(cè)繪技術(shù)由于種種缺陷，已然不能適應(yīng)如今的工程測(cè)繪工作，只有對(duì)地理信息系統(tǒng)不斷改進(jìn)和完善，這種全新的測(cè)繪技術(shù)才能在工程建設(shè)中做出其應(yīng)有的貢獻(xiàn)，從而更好地為工程測(cè)繪工作提供服務(wù)。

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[3]羅爭(zhēng)光.淺析GIS在土地資源評(píng)價(jià)中的運(yùn)用[J].信息與電腦(理論版),2010(10).