地理信息系統(tǒng)GIS在城市測(cè)繪中的應(yīng)用研究

申丹丹 楊 培 苑亞麗

濟(jì)南市勘察測(cè)繪研究院 山東 濟(jì)南 250100

地理信息系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱是GIS，又可以稱為是地學(xué)信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)技術(shù)主要是通過輸入、存儲(chǔ)、查詢、分析、顯示地理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地理空間信息的有效分析和處理，近些年來(lái)作為一種新型技術(shù)逐漸開始投入使用。GIS技術(shù)具有良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，一般常用于科學(xué)調(diào)查、資源管理、地理繪圖、路線規(guī)劃等方面，所以也逐漸成為城市測(cè)繪工作中的主要保障。GIS技術(shù)操作可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：第一，采集、整理并輸出空間信息，GIS在管理過程中具有空間動(dòng)態(tài)性的特征，可以將信息轉(zhuǎn)化為具有更高價(jià)值的數(shù)據(jù)庫(kù)資源。第二，GIS技術(shù)主要是用于研究地理圖形，結(jié)合地理模型進(jìn)行分析和決策，以形成相應(yīng)的綜合信息系統(tǒng)。第三，GIS技術(shù)全程是由計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，基于計(jì)算機(jī)應(yīng)用與模擬功能下，可以進(jìn)行地理信息數(shù)據(jù)的有效管理，促成各種數(shù)據(jù)綜合化的應(yīng)用管理系統(tǒng)。

1 地理信息系統(tǒng)GIS的相關(guān)概述及其特征

地理信息系統(tǒng)GIS是3S技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，一般是由三大部分所組成，即地理數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及用戶系統(tǒng)。在城市測(cè)繪管理中，通過采用GIS技術(shù)可以對(duì)相關(guān)地理信息進(jìn)行檢索、存儲(chǔ)、采集、管理效率，為城市測(cè)繪工作的運(yùn)行創(chuàng)造有利條件[1]。地理信息系統(tǒng)GIS還可以充分運(yùn)用現(xiàn)代化信息技術(shù)，提高城市測(cè)繪數(shù)據(jù)的精確性，在推動(dòng)城市測(cè)繪工作的基礎(chǔ)上，有效加快城市建設(shè)和發(fā)展速度。在進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集時(shí)，基于衛(wèi)星技術(shù)的支持下，可以規(guī)避惡劣的自然環(huán)境影響，減少城市測(cè)繪過程中的干擾因素，同時(shí)運(yùn)用圖形、表格等形式展示，達(dá)到城市建設(shè)對(duì)測(cè)繪管理工作的應(yīng)用需求。分析地理信息系統(tǒng) GIS 的特征時(shí)，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：

1.1 動(dòng)態(tài)化的數(shù)據(jù)處理

地理信息系統(tǒng)GIS可以對(duì)所采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行系統(tǒng)化處理，因其具有較好的數(shù)據(jù)處理功能，在經(jīng)過分析處理后可以促進(jìn)地理信息的全面輸出，從而為地理勘察工作提供有力支持，因此具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理動(dòng)態(tài)性與空間性特點(diǎn)。

1.2 特殊性

地理信息系統(tǒng)GIS自身存在較為獨(dú)特的組成結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的內(nèi)部與外部之間具有較大的差異性。在GIS系統(tǒng)的外部組成中包含了計(jì)算機(jī)軟硬件、地理數(shù)據(jù)信息、用戶信息等方面，在這些組成結(jié)構(gòu)的共同作用下可以構(gòu)成動(dòng)態(tài)化的計(jì)算機(jī)應(yīng)用體系[2]。在GIS系統(tǒng)的內(nèi)部組成中主要包含了計(jì)算機(jī)軟件、地理數(shù)據(jù)模型等，而且GIS自身可以作為高度濃縮的信息處理系統(tǒng)，因此也具備廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用功能。

1.3 廣闊性

在實(shí)際運(yùn)行過程中，地理信息系統(tǒng)GIS需要構(gòu)建完整的地理信息模型，以便可以對(duì)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行深入研究和實(shí)踐應(yīng)用。GIS系統(tǒng)的廣闊性主要可以表現(xiàn)在其研究與應(yīng)用的范圍中，和其他的地理信息系統(tǒng)進(jìn)行比較，GIS系統(tǒng)的實(shí)用性更加突出，尤其是在具體的運(yùn)行過程中不僅可以對(duì)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確分析和輸出，還可以為其在空間中的應(yīng)用創(chuàng)造有利支持，進(jìn)而逐漸轉(zhuǎn)化為地理數(shù)據(jù)信息的集成化發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

2 地理信息系統(tǒng)GIS的組成

根據(jù)不同的應(yīng)用狀況可以將GIS系統(tǒng)分為五個(gè)組成部分，包括硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員、過程。人員在GIS系統(tǒng)中是最重要的核心內(nèi)容，所有的GIS測(cè)繪工作都需要建立在專業(yè)的測(cè)繪技術(shù)人員操作中[3]。作為專業(yè)的技術(shù)操作人員，不僅需要對(duì)各種應(yīng)用程序進(jìn)行開發(fā)、使用，還需要加強(qiáng)GIS系統(tǒng)在城市測(cè)繪中的有效使用。數(shù)據(jù)則是指GIS中的各種核心地理數(shù)據(jù)，地理數(shù)據(jù)會(huì)直接影響到GIS數(shù)據(jù)的實(shí)際查詢和分析功能。硬件是指GIS系統(tǒng)中的各種技術(shù)和搭載設(shè)施，各種基礎(chǔ)設(shè)施和裝置可以組成現(xiàn)在的GIS裝置設(shè)備，所以硬件質(zhì)量的好壞是影響 GIS實(shí)際數(shù)據(jù)處理速度與輸出方式的主要因素。軟件可以理解為是搭載在硬件中的應(yīng)用程序指令，該系統(tǒng)程序作為交互界面可以提供宏觀數(shù)據(jù)庫(kù)，用于相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行繪圖、統(tǒng)計(jì)和影像處理等工作。過程是GIS中比較關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)流程，GIS屬于信息系統(tǒng)的類比，其最大的特點(diǎn)就是具有較強(qiáng)的流程性，測(cè)繪方法和測(cè)繪過程都需要準(zhǔn)確的流程進(jìn)行操控，目的是為了更好地驗(yàn)證實(shí)施結(jié)果，從而保障GIS所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性[4]。

3 地理信息系統(tǒng) GIS 在城市測(cè)繪中的具體應(yīng)用

應(yīng)用地理信息系統(tǒng) GIS 時(shí)，首先要結(jié)合實(shí)際的技術(shù)方案，明確地理信息系統(tǒng)GIS的管理應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，積極引入各種新技術(shù)，加強(qiáng)各個(gè)技術(shù)之間的有機(jī)聯(lián)系，強(qiáng)化對(duì)技術(shù)環(huán)節(jié)的有效控制作用，廣泛、準(zhǔn)確的采集地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，加強(qiáng)GIS應(yīng)用的科學(xué)性、規(guī)范性和先進(jìn)性，滿足城市測(cè)繪工作的具體要求。

3.1 應(yīng)用GIS系統(tǒng)量算地理空間數(shù)據(jù)

隨著現(xiàn)代化城市的建設(shè)發(fā)展，對(duì)于城市測(cè)繪工作的要求也越來(lái)越高，基于信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)下，首先要重視對(duì)城市建設(shè)信息資源的有效收集和利用，由于城市地理信息的質(zhì)量可以直接影響到城市測(cè)繪電子信息圖的精確度，所以必須要對(duì)非空間信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和科學(xué)處理，在收集信息的過程中提高衛(wèi)星定位和遙感技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用效果。在測(cè)繪過程中需要對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行空間量算，以完成對(duì)地理空間信息的幾何量算、距離量算等內(nèi)容，幾何量算具體可以指目標(biāo)的長(zhǎng)度、方向、面積、體積量算、曲率量算等方面，在應(yīng)用GIS地理信息系統(tǒng)時(shí)對(duì)指定點(diǎn)位的地理空間坐標(biāo)進(jìn)行確定，自動(dòng)完成幾何量算的處理工作[5]。距離量算中需要考慮很多方面，如城市路況信息、交通工具、運(yùn)行距離、阻力等等，在應(yīng)用GIS地理信息系統(tǒng)后就可以運(yùn)用格柵分析、矢量分析等功能，提高相關(guān)計(jì)算的處理速度和準(zhǔn)確性。與此同時(shí)，還能夠?qū)|(zhì)心量算中的地理目標(biāo)半徑范圍數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤測(cè)量，主要包括區(qū)域性人口密度的變化、地類型的變化等動(dòng)態(tài)信息，簡(jiǎn)化復(fù)雜目標(biāo)的計(jì)算和分析過程。除此之外，GIS系統(tǒng)也可以對(duì)一些外觀變化且無(wú)法量化描述的目標(biāo)物進(jìn)行形狀量算，從而滿足了現(xiàn)代城市測(cè)繪工作的復(fù)雜性要求，并為城市建設(shè)和未來(lái)發(fā)展創(chuàng)造數(shù)據(jù)支持和條件保障[6]。

3.2 繪制城市信息地圖

在城市測(cè)量工程中，采集數(shù)據(jù)是一個(gè)相對(duì)繁重的工作內(nèi)容，容易受到很多因素的限制，比如地理位置、天氣情況、氣候條件等等，如果應(yīng)用了GIS系統(tǒng)可以避免工程測(cè)繪采集中過程中一些不利因素的影響。通過利用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)可以對(duì)定點(diǎn)坐標(biāo)的位置進(jìn)行準(zhǔn)確獲取，再輸入GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)并配合數(shù)字掃描儀和激光雷達(dá)等設(shè)備的應(yīng)用，在航天器和衛(wèi)星數(shù)據(jù)庫(kù)的支持下完成相關(guān)數(shù)據(jù)的采集工作。而且地理信息系統(tǒng) GIS可以對(duì)城市區(qū)域的地理環(huán)境、結(jié)構(gòu)布局、地理屬性等方面進(jìn)行有效采集，在編輯和處理相關(guān)信息的基礎(chǔ)上，通過建立地理信息數(shù)據(jù)資源庫(kù)，結(jié)合資源數(shù)據(jù)并防止出現(xiàn)重復(fù)性工作流程，提高信息處理的靈敏度和反應(yīng)速度。除此之外，通過城市信息地圖繪制還可以對(duì)地圖進(jìn)行編輯、縮放，通過分層編輯合理保留不同地圖中的內(nèi)容要求，以滿足不同形式下的城市測(cè)繪目標(biāo)，促進(jìn)城市測(cè)繪工作的高效開展[7]。

3.3 建立資源信息庫(kù)

由于城市規(guī)劃中需要開展的測(cè)繪工作很多，通過利用地理信息系統(tǒng) GIS可以建立測(cè)繪信息庫(kù)，從地理環(huán)境、資源開發(fā)、土地勘察等層面實(shí)現(xiàn)城市建設(shè)的規(guī)?；芾?，以便呈現(xiàn)出更加完整、準(zhǔn)確的地理信息資源，促進(jìn)地理信息數(shù)據(jù)的有效整合，實(shí)現(xiàn)城市測(cè)繪工作的精準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、共享化發(fā)展。

3.4 精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)顯示與資源調(diào)查

地理信息系統(tǒng) GIS可以滿足用戶對(duì)地形圖的獲取要求，一般地形圖的特征圖像會(huì)呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)，包含了符號(hào)、圖形、字段特性、數(shù)量表示等內(nèi)容，在獲取和呈現(xiàn)地形圖時(shí)，要充分考慮對(duì)地形圖數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確獲取[8]。城市測(cè)繪工作中在調(diào)查不同區(qū)域人口的居住情況時(shí)，會(huì)用“點(diǎn)”進(jìn)行表示，通過分析“點(diǎn)”的分布可以直觀呈現(xiàn)出該區(qū)域人口的密集性，利用相同的方法可以運(yùn)用“線段”進(jìn)行表示，用以呈現(xiàn)出城市道路的分布特征和分布密集性。在測(cè)量和明確人口密集度后，可以對(duì)不同區(qū)域人口的總量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，并使用不同的顏色、符號(hào)標(biāo)注，代表城市各個(gè)區(qū)域的人口分布情況。現(xiàn)階段城市資源調(diào)查工作隨著城市建設(shè)化進(jìn)程的加快，也在不斷提高對(duì)資源利用的需求，要想使城市建設(shè)更好的符合資源節(jié)約的相關(guān)要求，必須要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)城市各項(xiàng)資源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、測(cè)繪、分析，利用GIS 等現(xiàn)代化信息技術(shù)開展大范圍的資源采集作業(yè)，準(zhǔn)確分析資源分布和城市建設(shè)之間的關(guān)聯(lián)，緩解人類發(fā)展與資源節(jié)約的矛盾，提高對(duì)城市土地資源的利用率，實(shí)現(xiàn)有效土地的合理分配[9]。通過構(gòu)建信息化數(shù)字系統(tǒng)，可以保證數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)度、效率性。

3.5 應(yīng)用GIS系統(tǒng)查詢城市測(cè)繪信息

GIS系統(tǒng)還具有多樣化的查詢功能，可以根據(jù)查詢屬性進(jìn)行混合查詢或針對(duì)性查詢。查詢時(shí)需要相關(guān)工作人員在系統(tǒng)中準(zhǔn)確輸入查詢條件，該系統(tǒng)就會(huì)按照?qǐng)D形條件產(chǎn)生與之對(duì)應(yīng)的查詢關(guān)系，明確具體的地理信息位置，并及時(shí)反饋標(biāo)準(zhǔn)的地理位置信息。工作人員同樣也可以在系統(tǒng)中選擇某個(gè)特定空間位置，并利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)特定區(qū)域的自動(dòng)查詢和信息反饋功能。

3.6 應(yīng)用GIS系統(tǒng)管理城市資源數(shù)據(jù)

現(xiàn)代城市土地的資源條件相對(duì)復(fù)雜，城市測(cè)繪工作的主要任務(wù)是給城市土地資源管理提供參考依據(jù)，所以必須要大量采集和管理地理空間數(shù)據(jù)信息。傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)很明顯已經(jīng)不能滿足如今城市建設(shè)的需求，通過應(yīng)用GIS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)城市土地資源的清查，對(duì)各種測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換和分析處理，在形成統(tǒng)一的格式數(shù)據(jù)后便自動(dòng)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中[10]。此外，GIS系統(tǒng)也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)城市土地資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)功能，并自動(dòng)更新、完善數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息分析，強(qiáng)化城市土地資源的管理和決策作用。

3.7 應(yīng)用GIS系統(tǒng)立體輸出測(cè)繪數(shù)據(jù)

城市測(cè)繪工作中，繪制城市地圖是最重要的工作內(nèi)容之一，運(yùn)用GIS系統(tǒng)進(jìn)行城市地圖的繪制，可以充分調(diào)用所需數(shù)據(jù)，在自動(dòng)測(cè)繪下對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等，以便可以快速完成信息圖的建立[11]。測(cè)繪工作人員也可以在GIS系統(tǒng)中編輯信息圖數(shù)據(jù)，標(biāo)注地圖各層面的地理空間信息和一些權(quán)屬信息，使其與實(shí)際情況相符合。同時(shí)也可以根據(jù)比例需要合理縮放信息圖，生成相應(yīng)比例的可視圖，并自動(dòng)輸出編輯完成的城市地圖，實(shí)現(xiàn)了地圖測(cè)繪數(shù)據(jù)的及時(shí)更新和完善。在城市地圖繪制中運(yùn)用GIS系統(tǒng)，不僅可以提高城市地圖繪制的效率和質(zhì)量，也可以降低測(cè)繪技術(shù)人員的工作難度，減少人為失誤產(chǎn)生的數(shù)據(jù)誤差，從而提高了城市地圖繪制的精確度。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，GIS系統(tǒng)具有強(qiáng)大的精確定位等各項(xiàng)功能，可以在城市測(cè)繪工作中得到廣泛的引入和應(yīng)用。專業(yè)技術(shù)人員需要明確該技術(shù)的使用范圍，科學(xué)選取相適應(yīng)的測(cè)量技術(shù)，在投入使用前結(jié)合實(shí)際充分發(fā)揮出 GIS測(cè)繪技術(shù)的實(shí)效性。從數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示、管理等功能方面來(lái)說，GIS技術(shù)可以更好地符合城市測(cè)繪工作的相關(guān)要求，提高測(cè)繪作業(yè)的精確度，有利于推動(dòng)城市建設(shè)的良好發(fā)展。目前隨著GIS地理空間信息技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛，這為測(cè)繪數(shù)據(jù)的查詢創(chuàng)造了極大的便利條件，而且也可以自動(dòng)完成對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)的管理分析、地圖繪制等工作，在提高測(cè)繪效率的基礎(chǔ)上，可以更好的滿足我國(guó)城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)。因此，城市測(cè)繪部門需要針對(duì)GIS地理信息測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行深入研究，分析并掌握GIS技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)，全面提升GIS地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用質(zhì)量及效率。