芻議GIS技術在工程測繪中的應用

喻娟 陳旭

建材廣州地質工程勘察院 廣東廣州 510000

摘要：GIS（地理信息系統(tǒng)）具有高精度、高效率的優(yōu)點，成功地彌補了傳統(tǒng)測繪技術的不足，并逐漸在測繪中得到廣泛的應用。本文介紹了GIS的工作原理，對GIS在測繪中應用的工作流程進行了詳細的介紹，并分析了GIS在測繪中的優(yōu)勢及發(fā)展展望。

關鍵詞：GIS；測繪；工作原理；工作流程

引言

隨著我國社會經濟的快速發(fā)展，城市化的進程也不斷加快，各種城市規(guī)劃建設、建筑工程建設等工程的建設也越來越多。在這些工程建設中，都要應用到測繪技術，然而傳統(tǒng)的經緯儀測距儀等測繪方式已經越來越難以滿足現(xiàn)代工程建設的要求，GIS的出現(xiàn)正好彌補這一不足。GIS在測繪領域的廣泛應用，大大提高測繪工作效率和數(shù)據(jù)處理量，對工程建設有著重要的指導作用。基于此，筆者進行了相關介紹。

1 GIS的工作原理

隨著各種信息技術的迅速發(fā)展，相關的平臺逐漸得到鞏固和規(guī)范，GIS也越來越規(guī)范化。GIS主要是通過對不同來源不同形式數(shù)據(jù)進行分析，確定原變量的坐標位置，比如可以利用經緯度以及海拔來對變量位置進行標注，有時也利用類似于ZIP地理編碼系統(tǒng)來定位變量在GIS系統(tǒng)中的坐標，再組織生成能夠直接訪問GIS的計算機數(shù)據(jù)庫，通過不同的運營商將地圖形式的數(shù)字信息轉換成可以識別的圖像或信息。譬如遙感數(shù)字衛(wèi)星圖像以及地圖類的植被覆蓋的數(shù)字信息層。某些情況下，也可以利用類似原理將人口調查數(shù)據(jù)轉換成地圖形式的主題信息層。

2 GIS在測繪中的工作流程

2.1 數(shù)據(jù)的采集

地理信息數(shù)據(jù)由圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)組成，是工程測繪的基礎數(shù)據(jù)。在測繪的初期，需要對現(xiàn)實世界客觀對象進行不同的抽象，離散，以連續(xù)對象實體在GIS中分別以柵格以及矢量兩種方式存儲在GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。柵格數(shù)據(jù)由存放唯一值的存儲單元的行以及列組成，柵格數(shù)據(jù)集的分辨率依賴于地面單位的網(wǎng)格寬度；矢量存儲方式則是利用幾何圖形中的點線面來表示客觀存在的對象。目前也存在其他的方式來對空間數(shù)據(jù)進行表示，通過其他的附加數(shù)據(jù)作為對象屬性來存儲非空間的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)收集時，傳統(tǒng)做法是通過聚酯薄膜地圖上或者紙上現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，經過掃描或者數(shù)字化來產生數(shù)字數(shù)據(jù)。現(xiàn)在比較理想的做法是借助于GPS全球定位系統(tǒng)，得到相應的位置坐標，然后直接輸入到GIS中進行相應的處理，也可以通過遙感技術來完成數(shù)據(jù)的采集工作。在多個平臺上附帶的有攝像機，激光雷達以及數(shù)字掃描儀構成的多個互聯(lián)的傳感裝置，并結合航空器以及衛(wèi)星所搭建的數(shù)據(jù)處理平臺，將主要來源于航空照片以及圖片判讀的數(shù)字數(shù)據(jù)進行特征選擇，然后以二維或者三維的形式對數(shù)據(jù)進行捕捉，進一步將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳能浛截愊到y(tǒng)。遙感則是利用不同的傳感器包被動地測量由主動傳感器發(fā)射出去的電磁波或者無線電波的反射系數(shù)，進而將屬性數(shù)據(jù)輸入到GIS系統(tǒng)中。

2.2 數(shù)據(jù)的轉換與處理

數(shù)據(jù)的處理依賴于各公司提供的數(shù)據(jù)處理軟件，通過輸入到GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行編輯實現(xiàn)數(shù)據(jù)預處理，對數(shù)據(jù)進行拓撲建模，將通過其他方式獲取的測量圖形與GIS圖層中相同的區(qū)域進行圖層的疊加分析。GIS系統(tǒng)軟件通過識別各個屬性條件在數(shù)字化空間數(shù)據(jù)的空間關系，對于復雜的空間實體之間連接，臨近以及包含的關系進行相應的數(shù)學建模和分析，對于向量數(shù)據(jù)必須在拓撲正確的條件下才能進行進一步的分析。對于控制測量中出現(xiàn)的線與交叉點分離的情況以及原地圖上污點等可能影響結果精確度的因素進行針對性的處理，如選擇性清除等。同時也要對得到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)重構，轉換成GIS系統(tǒng)可以識別的數(shù)據(jù)格式，從而實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)源之間的兼容性。由于不同需求側重的對象屬性是不相同的，因此要求數(shù)字數(shù)據(jù)在分析之前，進行一系列的投影與坐標變換整合處理，得到精度要求不同復雜度不同的數(shù)學模型，從而實現(xiàn)其合適的用途。數(shù)據(jù)處理是一個復雜的過程，控制測量中用到的數(shù)據(jù)處理方式還包括數(shù)據(jù)重構以及地理編碼等。所有的這些數(shù)據(jù)的轉換與處理操作使得數(shù)據(jù)在入庫之前保證內容的完整性以及邏輯的一致性。

2.3 GIS系統(tǒng)的空間分析

在完成測繪的前兩個階段數(shù)據(jù)處理的預處理工作之后，GIS便可以利用得到的數(shù)據(jù)來進行空間分析，對圖形數(shù)據(jù)進行分析計算，從空間物體的空間位置以及相互關聯(lián)去對空間事物進行研究以及定量描述。空間分析是GIS系統(tǒng)最主要的功能，是一個復雜的過程，它是諸如區(qū)域科學、地理學、經濟學以及地球物理學多種學科的結合，依賴于拓撲學，圖論以及空間統(tǒng)計學來對空間構成進行描述和分析，從而實現(xiàn)獲取，認知以及描述空間數(shù)據(jù)的效果，進一步對空間過程進行模擬以及預測，調控地理空間上發(fā)生的事件。目前，尚未成熟的空間分析方法有空間模擬分析，空間實體和關系通過專業(yè)化模型進行簡化和抽象，為系統(tǒng)進一步分析操作埋下伏筆。

3 GIS用于測繪技術優(yōu)勢以及發(fā)展展望

地理信息系統(tǒng)管理以及處理對象是多種地理空間實體數(shù)據(jù)以及關系，對一定地理區(qū)域內分布現(xiàn)象以及過程進行分析和處理，將復雜的規(guī)劃，決策以及管理問題簡單精確化，通過依賴一系列的軟件以及硬件設施，實現(xiàn)數(shù)據(jù)綜合，模擬，分析與評價。通過這個過程，可以得到常規(guī)方法或者普通信息系統(tǒng)難以得到的信息，實現(xiàn)地理空間過程演化和預測，從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，立足于整體，統(tǒng)籌全局。采用定性或者定量的方式，將系統(tǒng)分析與系統(tǒng)應用有機的結合起來，涵蓋的范圍較廣，因此得到的結果較為精確。GIS獨特的地理空間分析能力，快速的空間定位搜索查詢能力，能夠提煉出常規(guī)方式無法獲取的重要信息，達到空間模擬和空間決策支持的目的。

GIS信息系統(tǒng)的應用極大地促進了空間分析的需求以及應用，未來GIS發(fā)展趨勢可能通過CI與SDA技術在GIS背景下相互結合，實現(xiàn)時空一體化的過程分析模擬引擎。另一個比較明確的發(fā)展方向是將不同領域適用的空間模型整合到同一個框架中，通過有效地組織，調度以及通信，執(zhí)行智能體系行為。目前投入應用的是在汽車導航裝置上結合GPS與GIS復合系統(tǒng)，來進行航跡規(guī)劃以及輔助駕駛等。其發(fā)展趨勢傾向于結合GPS和RS來進行虛擬現(xiàn)實技術的集成，并逐步走向數(shù)據(jù)共享與交互式操作的層面，實現(xiàn)組件式產業(yè)化發(fā)展。

4 結語

綜上所述，測繪廣泛應用于國家各個建設項目工程中，而GIS在測繪中的應用能夠提高測繪的精度和效率，彌補傳統(tǒng)測繪技術中的不足，并且提高了測繪的數(shù)據(jù)處理量及可靠性。GIS是通過對不同來源不同形式數(shù)據(jù)進行分析，確定原變量的坐標位置，具有高效可靠的特點和良好發(fā)展前景。相關研究人員要不斷優(yōu)化GIS技術，從而推動測繪技術的變革，更好地服務于廣大的人民群眾。

參考文獻：

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