工程測繪中地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用分析

邱 芬 沈 洋

(江蘇省工程勘測研究院有限責(zé)任公司，江蘇 揚州 225002)

1 地理信息系統(tǒng)的具體內(nèi)容

地理信息系統(tǒng)的內(nèi)容比較復(fù)雜，主要通過計算機進行操作，因為數(shù)據(jù)量比較大，所以需要計算機系統(tǒng)的整合和分析，然后再以一種人們便于理解的方式傳達出來，比如，圖形傳達。地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用也十分的廣泛，在各項大型建筑和小型建筑如建橋、修路等工程中普遍存在。操作流程主要有以下三個步驟：一，前期準(zhǔn)備工作。地理信息系統(tǒng)需要大量的數(shù)據(jù)來對現(xiàn)有的各項信息數(shù)據(jù)進行分析比對，因此第一步就是收集數(shù)據(jù)，然后再對數(shù)據(jù)進行分析，最后進行展現(xiàn)。二，如果將這些信息以數(shù)據(jù)的形式展現(xiàn)出來，那么絕大部分人難以看懂，因此就需要把收集匯總好的數(shù)據(jù)以模型的方式予以展現(xiàn)。三，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)量十分巨大，僅依靠人力去計算是十分困難的，因此，就需要借助計算機來對這些相關(guān)數(shù)據(jù)進行管理控制。

2 地理信息系統(tǒng)的功能特點

2.1 數(shù)據(jù)編輯和處理功能

地理信息系統(tǒng)需要把各項復(fù)雜的數(shù)據(jù)匯總到一起之后進行分析，最后以圖形的形式展示出來，所以此系統(tǒng)就必須具備圖形編輯的功能。圖形編輯的功能不是單一的，其中又包括各種變換矯正等復(fù)雜的功能，因此需要與數(shù)據(jù)庫相貫通，如此才能夠?qū)⒃紙D像進行良好的修改與處理。

2.2 數(shù)據(jù)采集和輸入功能

地理信息系統(tǒng)收集各項信息，也就是收集各種數(shù)據(jù)，比如，在某一空間區(qū)域中所需要建設(shè)物體的大小、位置等都需要靠數(shù)據(jù)進行輸入，因此必須具備數(shù)據(jù)采集和輸入等基本功能。一般是通過數(shù)字掃描、鍵盤輸入以及復(fù)制粘貼等方式。

2.3 數(shù)據(jù)的存儲與管理

當(dāng)人們把各項數(shù)據(jù)輸入進去，或者系統(tǒng)將各項數(shù)據(jù)掃入之后，就需要對這些數(shù)據(jù)進行必要的管理和儲存工作。這些數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)被稱為“矢柵一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”，此結(jié)構(gòu)不僅能對數(shù)據(jù)進行很好的保存工作，還可以做好分層管理。

2.4 空間查詢和分析功能

數(shù)據(jù)輸入分析儲存等工作都做好后，將進行最重要的一步，就是空間的查詢和分析，其包括以下特點。一，對空間物體進行各項分析，通過特有的方式進行掃描，再將其儲存到計算機中。二，對物體的空間特征進行掃描分析，由點到線，由線到面，然后再將這些面合并相交等。三，對空間模型的分析，有的是通過網(wǎng)絡(luò)分析，有的是通過數(shù)字分析，其分析方式不拘一格。四，將分析好的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成便于人們理解的方式進行輸出，比如用圖形的方式。

3 地理信息系統(tǒng)在工程測繪中的應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)采集

如果地球空間中的各項物質(zhì)都用數(shù)據(jù)的方式進行表達，那數(shù)據(jù)將會非常的復(fù)雜，收集難度也極為巨大。不同地區(qū)環(huán)境不同，氣候、緯度等都不同，因此收集和儲存的方式也就有很大的區(qū)別。目前，一般利用GPS定位技術(shù)來確定需要測繪的物質(zhì)的位置，然后再通過計算機把收集和分析出的信息傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)中，所以地理信息系統(tǒng)需要與數(shù)字掃描設(shè)備、攝像設(shè)備以及衛(wèi)星定位設(shè)備燈相關(guān)聯(lián)，只有這樣才能將數(shù)據(jù)完整的采集下來，進而進行轉(zhuǎn)換，儲存采集的數(shù)據(jù)才能保證準(zhǔn)確性。

3.2 數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換

地理信息系統(tǒng)中需要收集大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)，因此需要利用專業(yè)性編輯軟件進行對于數(shù)據(jù)的一系列處理。系統(tǒng)可以自動識別各種數(shù)據(jù)之間的區(qū)別與聯(lián)系，然后將數(shù)據(jù)與現(xiàn)實建筑物質(zhì)進行聯(lián)系，數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換時一定要對向量數(shù)據(jù)的處理加強重視。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時，測量過程中可能會出現(xiàn)測量不準(zhǔn)或者錯誤的情況，這樣會導(dǎo)致結(jié)果準(zhǔn)確性降低，上傳的原地圖中局部不清晰，此時就可以利用地理信息系統(tǒng)中的自動清除功能來清除原地圖中的污點。此外，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)格式需要被系統(tǒng)識別，而識別后的有些數(shù)據(jù)還需要進行重構(gòu)處理，之后才能保證可以被系統(tǒng)成功識別。

3.3 精細(xì)數(shù)據(jù)測量

當(dāng)需要對比較精密細(xì)致的數(shù)據(jù)進行測量處理的時候，就可以采用地理信息系統(tǒng)。以點構(gòu)線、以線構(gòu)面，通過確定物質(zhì)上各個點的位置來以線構(gòu)成面，再構(gòu)成空間，從而將此物質(zhì)的數(shù)據(jù)信息收集起來。但是，如此一來，數(shù)據(jù)量就會顯著增大，所以此系統(tǒng)就需要增加數(shù)據(jù)檢測功能，一旦發(fā)現(xiàn)異常或者錯誤數(shù)據(jù)就需要再一次進行檢查。另外，這個系統(tǒng)要盡可能多的減少需要定位的點，此方法可以降低誤差，使測量的準(zhǔn)確性得到有效保證。

3.4 空間分析

物質(zhì)的位置以及各項數(shù)據(jù)確定后，就需要對其進行空間分析，只有進行空間分析后才能確定空間模型，才能更多的了解所確定的空間對象的各項信息。因此當(dāng)確定好各種空間數(shù)據(jù)之后就需要對確定好的數(shù)據(jù)進行合理的利用，然后以此來確定實物。進行空間分析時，可以將各個數(shù)據(jù)通過圖形的方式展現(xiàn)出來，如此不僅生動而且還便于理解。只有增強空間分析的質(zhì)量才能夠使地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢展現(xiàn)出來。需要注意的是，空間分析的時候，一定要對收集來的數(shù)據(jù)先進行一遍處理，然后再通過圖形確定具體的位置，然后再對這個位置的各種物品進行描述輸出。

3.5 數(shù)據(jù)處理

測繪，顧名思義就是對現(xiàn)有物質(zhì)的檢測和表達輸出。數(shù)據(jù)處理有兩種方式，一種是人工處理，另一種是設(shè)備處理，但是由于數(shù)據(jù)量十分巨大，所以大部分會選擇利用設(shè)備進行處理。當(dāng)數(shù)據(jù)收集好后，首先需要對收集好的數(shù)據(jù)進行破譯處理，然后轉(zhuǎn)換成可以被利用和識別的信息之后再進行轉(zhuǎn)換。流程主要分為：數(shù)據(jù)采集；將采集好的數(shù)據(jù)進行儲存；將采集好的數(shù)據(jù)處理好之后再傳輸出去。數(shù)據(jù)處理這一環(huán)節(jié)是最重要的環(huán)節(jié)，如果這一步出現(xiàn)了問題，那么采集來的數(shù)據(jù)將會作廢，之后傳輸出的內(nèi)容也是錯的，所以為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，并且可以進行利用，一定要將數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)重視起來。工作人員也要不定期檢查系統(tǒng)是否存在錯誤，也可以通過采用地理信息系統(tǒng)來確定采集來的各個數(shù)據(jù)之間相連，然后再對這些數(shù)據(jù)進行處理和儲存。不同的數(shù)據(jù)之間肯定是有差異的，對差異比較大的數(shù)據(jù)就要構(gòu)建模型，將它們轉(zhuǎn)化成其他類型的數(shù)據(jù)供識別。

3.6 測繪成果整合

就是將測繪得到的數(shù)據(jù)以及其他信息整合到一起，同時又需要保證這些整合的信息是準(zhǔn)確的，整合到一起之后就可以比較清晰的展示出來，供人們理解使用。測繪出的成果對建筑工程的啟動具有十分重要的意義，因此測繪成果的準(zhǔn)確性以及可利用性十分重要。

4 地理信息系統(tǒng)的功能優(yōu)勢

4.1 外部因素小

傳統(tǒng)的測繪主要是通過人力操作，很容易受到氣候、緯度、地理環(huán)境等因素影響，且誤差大，工作效率也低，結(jié)果也不夠準(zhǔn)確。但地理信息測系統(tǒng)測繪利用高科技的現(xiàn)代技術(shù)與衛(wèi)星聯(lián)合，通過計算機計算，并且有專門的數(shù)據(jù)收集處理分析等系統(tǒng)，能夠大幅減少環(huán)境等自然因素帶來的影響，并且準(zhǔn)確度高，工作效率也高。

4.2 測量精度高

由于通過衛(wèi)星GPS定位來測量，所以，地理測繪的準(zhǔn)確度比較高，而且可以通過衛(wèi)星對需要測量的物質(zhì)進行掃描來獲取相關(guān)數(shù)據(jù)和其他圖像。所以在這過程中，工作人員只需要合理的操作設(shè)備就可以提高精準(zhǔn)度，這樣一來不僅大幅降低了人力資源的使用，而且工作效率也加倍提升，精準(zhǔn)度也比較高。

4.3 監(jiān)測效率高

這個系統(tǒng)的測量是通過GPS定位系統(tǒng)來測量繪制的。傳統(tǒng)人工測量不僅需要考慮各方面因素，而且需要大量的人力資源，并且難度系數(shù)大，測繪成本高，不僅工作效率低下，而且準(zhǔn)確率也十分低。相比之下，地理測繪工作效率高，精準(zhǔn)度高，需要的人工成本低，所以地理測繪是工程建筑的不二選擇。

4.4 完整性好

地理信息系統(tǒng)具有較強的完整性，可以綜合利用收集空間與屬性數(shù)據(jù)的功能，對相關(guān)數(shù)據(jù)進行全面收集、分析與整理，從而對測繪、建筑等行業(yè)輸送更加精準(zhǔn)、全面，實現(xiàn)相關(guān)行業(yè)對地理特征的詳細(xì)了解與掌握，方便工作業(yè)務(wù)的順利開展，促進各行業(yè)高速發(fā)展；利用地理信息系統(tǒng)的間距存儲、查詢功能，可以把收集獲得的地理數(shù)據(jù)錄入到GIS系統(tǒng)中，構(gòu)建功能強大的數(shù)據(jù)庫，如果對這些數(shù)據(jù)信息進行調(diào)取查閱時，只要在輸入框內(nèi)輸入關(guān)鍵詞既可以搜索到目標(biāo)數(shù)據(jù)信息，通過這種方式可以為人們提供更加具有權(quán)威性和參考價值較高的數(shù)據(jù)信息；利用其空間分析功能，可以構(gòu)建數(shù)字模型，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的全面性分析，從而實現(xiàn)地理信息與實際坐標(biāo)的全面融合，進行精準(zhǔn)定位。

4.5 時效性強

地理信息系統(tǒng)融合了多種現(xiàn)代化先進技術(shù)，可以同時運行多項操作，相關(guān)人員能夠把測繪獲得的數(shù)據(jù)信息匯入到數(shù)據(jù)庫內(nèi)，并對其進行總結(jié)分析，并可以將其與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進行對比分析，對模板數(shù)據(jù)信息進行直觀化和形象化展現(xiàn)，及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的異常情況并采取有效措施進行處理，通過這種方式不僅可以提高數(shù)據(jù)處理時效性，還可以保障精準(zhǔn)度，提高地理數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用價值。

5 地理信息系統(tǒng)在工程測繪中的實踐應(yīng)用

5.1 工程變形監(jiān)測中的應(yīng)用

在工程建設(shè)中如果部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形情況，會對整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重威脅。因此需要綜合利用地理信息系統(tǒng)對其進行實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)工程變形情況并采取有效措施進行處理，保障整體工程施工質(zhì)量。此外還可以與GPS技術(shù)進行融合應(yīng)用，對監(jiān)測數(shù)據(jù)開展系統(tǒng)性分析，方便工作人員對工程變形情況進行全過程掌控。工程變形主要是在地殼運動作用下引起的，如，大壩變形、地表沉降變形，非常不利于工程安全性和可靠性。利用地理信息技術(shù)以及多種現(xiàn)代化技術(shù)的融合應(yīng)用，可以實現(xiàn)動態(tài)性跟蹤監(jiān)測，確保變形信息的及時獲取、傳遞和分析，并幫助工作人員優(yōu)化和調(diào)整設(shè)計方案，強化整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少工程危險系數(shù)，減少經(jīng)濟損失。

5.2 制作應(yīng)急圖件

地理信息系統(tǒng)還可以在應(yīng)急圖件的制作中發(fā)揮極大的功能作用，可以對原始地理數(shù)據(jù)進行有效性加工處理，并制作成相關(guān)圖件，而且制作而成的圖件具有較為清晰的識別性，應(yīng)用價值較高。地理信息系統(tǒng)可以對不同的測繪系統(tǒng)進行融合應(yīng)用，從而對不同類型的數(shù)據(jù)信息進行全面性融合，以便獲得應(yīng)急數(shù)據(jù)測繪結(jié)果，方便后續(xù)工作的順利開展。其中，可以綜合利用遙感影像一體化測圖系統(tǒng)，在攝影測量技術(shù)支撐下形成序列影像，并對實物的具體形狀、定位、尺寸等實施全面性、清晰性恢復(fù)，確保數(shù)據(jù)處理效果的高質(zhì)量化；還可以融合應(yīng)用應(yīng)急快速制圖系統(tǒng)，對應(yīng)急流程中的測繪數(shù)據(jù)實施科學(xué)處理，對采集獲取的核心數(shù)據(jù)進行提取，對其加工編輯后與現(xiàn)有的地理數(shù)據(jù)進行融合，并開展符號化轉(zhuǎn)化、標(biāo)注，形成應(yīng)急圖件。

5.3 礦山工程測量中的應(yīng)用

隨著礦山開采量的逐漸增加，在礦區(qū)產(chǎn)生了很多的采空區(qū)，對礦山開采工作帶來了很大的風(fēng)險?；诖耍枰玫乩硇畔⑾到y(tǒng)以及多樣化的先進技術(shù)，對礦山采空區(qū)的具體位置、大小、邊界等數(shù)據(jù)進行精準(zhǔn)測量和分析，為礦山開采作業(yè)的安全開展提供技術(shù)保障。利用地理信息技術(shù)和三維激光測量系統(tǒng)，可以對采空區(qū)開展全面的掃描測量，并對采空區(qū)的各個角度、方位的地理信息進行清晰展現(xiàn)，且在測量中無需接觸便可快捷化的獲得相關(guān)數(shù)據(jù)信息，包含采空區(qū)的體積、邊界、三維形態(tài)、斷面面積等，通過對這些數(shù)據(jù)的詳細(xì)性分析與整理，可以幫助開采人員對采空區(qū)的具體位置以及潛在風(fēng)險進行明確，從而優(yōu)化開采方案，保障礦山開采事業(yè)的順利發(fā)展。在具體的測量應(yīng)用中，需要在不同位置設(shè)置多個測量點位，如，巷道、采空區(qū)、硐室。通過測量可以對相關(guān)區(qū)域的空間位置、三維形態(tài)等的數(shù)據(jù)進行精準(zhǔn)體現(xiàn)，并可以把這些數(shù)據(jù)進行匯總分析，形成三維模型，并對測量點位的精準(zhǔn)坐標(biāo)進行真實展現(xiàn)，以便工作人員對巷道的實際長度、斷面尺寸等數(shù)據(jù)了解掌控，并在此基礎(chǔ)上對采空區(qū)的實際體積進行精準(zhǔn)測量。在對采空區(qū)進行測量時，不需要工作人員進入到危險區(qū)域，只需要利用延長桿把相關(guān)設(shè)備放置在目標(biāo)區(qū)域，就可以獲得精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，這樣既能保障全方位測量，也能夠保障工作人員的安全性；在對硐室進行測量時，可以快速、精準(zhǔn)的獲得三維形態(tài)數(shù)據(jù)，提高整體工程量的效率和質(zhì)量。由此可見，利用地理信息技術(shù)以及三維激光掃描技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，可以對采空區(qū)的數(shù)據(jù)進行有效性獲取和分析，明確邊界、體積、貧化損失等，保障礦山開采作業(yè)的安全進行。

6 結(jié) 語

綜上所述，地理信息系統(tǒng)以計算機和網(wǎng)絡(luò)科技為基礎(chǔ)，充分發(fā)揮系統(tǒng)的功能優(yōu)勢，將航拍測繪數(shù)據(jù)和衛(wèi)星測繪數(shù)據(jù)進行有效采集、處理和分析，形成數(shù)字化信息在工程測繪中并加以應(yīng)用，能夠有效提高工程勘察效率，推進工程建設(shè)發(fā)展進程。