在城市測(cè)繪中地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用

李榮

摘 要：城市發(fā)展越來越快，在城市發(fā)展過程中，離不開良好科學(xué)的規(guī)劃，為了確保城市規(guī)劃、建設(shè)、發(fā)展更合理，則需要先進(jìn)的技術(shù)做支撐，有效利用好城市的各類資源，推動(dòng)城市快速發(fā)展建設(shè)。當(dāng)前，地理信息系統(tǒng)是最為方便有效的方法，在城市測(cè)繪工作中有著重要的地位，隨著應(yīng)用的廣泛深入，其推廣前景更加可觀。本文主要通過對(duì)地理信息系統(tǒng)相關(guān)概念和系統(tǒng)架構(gòu)的介紹，提出城市測(cè)繪中利用地理信息系統(tǒng)的方法，以此，為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；城市測(cè)繪；數(shù)據(jù)；測(cè)量

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展和物質(zhì)生活水平的不斷提升，人們對(duì)城市的發(fā)展建設(shè)更加關(guān)注，同時(shí)，也提出了更高的追求，這也為城市高質(zhì)量建設(shè)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前，城市發(fā)展建設(shè)過程中，先進(jìn)的技術(shù)已經(jīng)得以全面應(yīng)用，并取得了良好的推廣效果，特別是大數(shù)據(jù)和云計(jì)算的推廣，使城市規(guī)劃發(fā)展更加科學(xué)。在科技的支撐下，城市測(cè)繪已經(jīng)全方位地引入了地理信息系統(tǒng)，在城市測(cè)繪、用地布局、信息定位方面體現(xiàn)了較好的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，精準(zhǔn)的信息也為城市快速發(fā)展提供了保障，為城市地理信息數(shù)據(jù)的積累奠定了基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的測(cè)繪主要依靠人力來完成，其測(cè)繪的質(zhì)量并不高，但是在科技的支撐下，數(shù)據(jù)更加可行精準(zhǔn)，城市測(cè)繪應(yīng)用了更多的先進(jìn)工具，提高測(cè)繪工作效率，可以說，在城市測(cè)繪中引入地理信息系統(tǒng)，是最為高效的測(cè)繪手段，通過地理空間三維數(shù)字建模，能夠直接分配城市模塊，使城市建設(shè)更加科學(xué)。

一、相關(guān)概念

（一）地理信息系統(tǒng)概念及功能

地理信息系統(tǒng)簡稱GIS，通過技術(shù)應(yīng)用，能夠有效保證包括大氣在內(nèi)的所有自然資源得以正確的測(cè)算，對(duì)廣泛分布的資源資料進(jìn)行收集與匯總，應(yīng)用時(shí)，主要是根據(jù)位置和地理的相關(guān)信息數(shù)據(jù)，對(duì)周邊所有涉及自然的數(shù)據(jù)綜合搜集、存儲(chǔ)、控制、核算、分析、外顯和概述，主要是利用特定設(shè)備工作。可以說，GIS 是地理信息的采集、處理和顯示，其特點(diǎn)就是精準(zhǔn)度高、節(jié)省時(shí)間成本、數(shù)據(jù)來源可靠。GIS系統(tǒng)是現(xiàn)代技術(shù)的延伸，主要是利用了當(dāng)前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)，通過對(duì)周邊數(shù)據(jù)的采集與分類，形成最終的統(tǒng)計(jì)和分析數(shù)據(jù)，為工程應(yīng)用提供良好保障。從目前的技術(shù)范圍看，GIS 能全方位采集大量地理數(shù)據(jù)，同時(shí)，也能對(duì)地面物體做好精準(zhǔn)定位，以此，為城市建設(shè)者提供良好的城市開發(fā)規(guī)劃數(shù)據(jù)，完成城市建設(shè)。隨著應(yīng)用的廣泛推廣，GIS 地理空間參數(shù)類型和形態(tài)豐富多彩，其內(nèi)容涵蓋城市地形、地貌、區(qū)域、網(wǎng)絡(luò)等布局，整體數(shù)據(jù)信息量大，得到的數(shù)據(jù)能夠擴(kuò)展，通過選項(xiàng)可以形成單項(xiàng)數(shù)據(jù)，對(duì)單一方面的資源分析，為城市建設(shè)規(guī)劃人員提供了豐富的數(shù)據(jù)參考、查詢和借鑒。我國的城市發(fā)展越來越快，從目前看，很多城市規(guī)劃都使用了地理信息測(cè)繪技術(shù)，特別是在對(duì)地下管道和新區(qū)建設(shè)時(shí)，均需要提前做好 GIS檢測(cè)和模型撞擊試驗(yàn)，這樣才能科學(xué)做好城市建設(shè)與設(shè)計(jì)，提高規(guī)劃的科學(xué)性。GIS最大的優(yōu)勢(shì)是解決了人工數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題，工作時(shí)，需要使用工具與設(shè)備快速繪制，對(duì)精細(xì)的節(jié)點(diǎn)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(chǔ)和獲取更加精準(zhǔn)快捷。GIS包含了地理學(xué)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、遙感技術(shù)等多種信息技術(shù)，是一項(xiàng)綜合技術(shù)的應(yīng)用[1]。

（二）地理信息系統(tǒng)原理及架構(gòu)

GIS數(shù)據(jù)在收集和加工時(shí)，主要依靠的是空間衛(wèi)星和遙感技術(shù)進(jìn)行，當(dāng)目標(biāo)鎖定后，則需要利用遙感影像和波長對(duì)地面的數(shù)據(jù)獲取，再通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)所獲得數(shù)據(jù)和影像整合，繼而建立 GIS數(shù)據(jù)庫，對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析，形成網(wǎng)格狀三維空間。通過電磁輻射的遙感技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，不受天氣、環(huán)境干擾，精準(zhǔn)快捷，使用時(shí)更容易、更方便操作?？梢哉f，地理信息系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)處理和測(cè)繪軟件設(shè)計(jì)兩部分。其中的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)處理能夠?qū)?shù)據(jù)最大量地保存，使城市地理信息系統(tǒng)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(shù)據(jù)要有不同的計(jì)算方式接收，這樣才能最大量地挖掘有用信息，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的前臺(tái)處理，使業(yè)務(wù)處理、數(shù)據(jù)采集、信息輸入更加可視化，建立可行的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模塊。測(cè)繪軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是將計(jì)算機(jī)前端錄入的GIS 數(shù)據(jù)做好軟件比較、匹配、整理和處理，由軟件功能進(jìn)行控制，包含計(jì)算層、檢索層、數(shù)據(jù)處理層和數(shù)據(jù)交互層。通過對(duì)少量數(shù)據(jù)的計(jì)算優(yōu)化，使重復(fù)和冗余的數(shù)據(jù)得以提煉，提升數(shù)據(jù)的集群穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和靈活性，同時(shí)，所計(jì)算的數(shù)據(jù)要與其他平臺(tái)數(shù)據(jù)兼容，這樣才能保證數(shù)據(jù)的完整性和延展性，更好地廣泛利用。

二、城市測(cè)繪中應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的意義

（一）空間分析和查詢

城市測(cè)繪是一項(xiàng)精細(xì)的工作，要保證數(shù)據(jù)精準(zhǔn)才能進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，GIS 應(yīng)用于城市測(cè)繪，能夠通過層次化方式的處理實(shí)現(xiàn)地圖的建模，以此保證了城市建設(shè)與管理的科學(xué)化。層次化技術(shù)能迅速將生成的影像資料進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，形成功能性檢索，有效提高數(shù)據(jù)人員的分析效率。

（二）模糊預(yù)測(cè)和分析評(píng)價(jià)

GIS應(yīng)用于城市地理測(cè)繪，能夠快速地對(duì)數(shù)據(jù)收集、整理、分析，最終形成科學(xué)的評(píng)估與反饋，最后將數(shù)據(jù)由函數(shù)指令形式呈現(xiàn)在使用者面前，有效保證了數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，為后期的其他測(cè)算提供依據(jù)。GIS數(shù)據(jù)處理后，可以清晰地預(yù)報(bào)出可能發(fā)生的問題，為后期的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供了參考，這樣，技術(shù)工作者就能夠采取必要手段預(yù)防，確保運(yùn)行安全穩(wěn)定。

（三）具有更高的測(cè)量效率

地理信息系統(tǒng)在城市測(cè)繪中應(yīng)用，方便快捷，不需對(duì)資料整理、不需調(diào)整設(shè)備、不受氣候地形影響，保證了工作效率。特別是城市復(fù)雜的地形處理中，其對(duì)地形地貌勘察精準(zhǔn)，大大提升測(cè)量速度，后臺(tái)的數(shù)據(jù)分析能夠快速繪制想要的地圖形式。

（四）抗干擾性強(qiáng)

GIS 作為一種現(xiàn)代技術(shù)，綜合了各種技術(shù)的先進(jìn)性，是現(xiàn)代信息化技術(shù)最完整的綜合運(yùn)用，其優(yōu)勢(shì)超越了常規(guī)技術(shù)形態(tài)，和其他技術(shù)比，GIS應(yīng)用抗干擾性更加強(qiáng)大，周邊環(huán)境影響小，特別是對(duì)電磁、微波的防干擾性更加強(qiáng)大，能夠提高測(cè)繪工作質(zhì)量[2] 。

三、地理信息系統(tǒng)在城市測(cè)繪中的應(yīng)用分析

（一）地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用

一是低空攝影測(cè)量系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)是現(xiàn)代技術(shù)的結(jié)合體，是一種類型較為新穎的空間技術(shù)，結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、地球科學(xué)技術(shù)、遙感技術(shù)、全球衛(wèi)星定位技術(shù)等，各種技術(shù)能夠互補(bǔ)，大大提高了技術(shù)應(yīng)用的效果。遙感數(shù)據(jù)和全球衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)是信息重要平臺(tái)，通過平臺(tái)建立的一體化信息收集和處理，平臺(tái)大大提高了整體數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度、可靠性。計(jì)算機(jī)功能能夠把海量數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的存儲(chǔ)，做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)處理，不斷疊加各種數(shù)據(jù)，輸出地圖結(jié)果，保證了城市測(cè)繪的效率，提高了對(duì)自然資源測(cè)繪工作質(zhì)量。目前看，GIS 在城市測(cè)繪中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，最常用的是低空攝影測(cè)量，主要是利用了攝像頭和自動(dòng)駕駛無人機(jī)對(duì)周邊情形勘查攝影，對(duì)后期的圖片進(jìn)行拼接組裝，以照片上細(xì)節(jié)為根本，做好地圖的選項(xiàng)繪制。通過低空攝影測(cè)量技術(shù)，能夠進(jìn)行城市的三維建模，通過影像資料建立立體都市形態(tài)，通過數(shù)據(jù)調(diào)整，最后構(gòu)成城市整體。二是傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)。是攝影技術(shù)的一部分，是新技術(shù)的創(chuàng)新使用，通過傾斜成像技術(shù)基礎(chǔ)，并有效結(jié)合遙感、信息、航天技術(shù)等，通過在高空架設(shè)攝像機(jī)的方式，對(duì)各種自然資源進(jìn)行多角度、多層面、全維度的數(shù)據(jù)獲取，形成可利用的地圖信息，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型。應(yīng)用時(shí)，需要把握兩個(gè)方面的步驟：首先是拍攝過程的操作。利用無人機(jī)操作，所攝制的影像需要是真實(shí)彩色數(shù)碼影像；其次是處理好重疊信息。對(duì)各區(qū)域數(shù)據(jù)采集時(shí)，難免會(huì)出現(xiàn)重疊的影像，此時(shí)需要影像的分別處理，對(duì)采集到的真實(shí)數(shù)碼影像本身進(jìn)行分辨處理，在確保清晰度和對(duì)比度的前提下，要符合實(shí)際物像條件，拍照過程重疊度與數(shù)據(jù)分析相契合。傾斜照相技術(shù)對(duì)大空間測(cè)量有著良好的效果，整體看，其優(yōu)勢(shì)在于造價(jià)低、測(cè)繪高、質(zhì)量好，在城市設(shè)計(jì)規(guī)劃中應(yīng)用較廣泛。三是LIDAR系統(tǒng)。這項(xiàng)技術(shù)廣泛用于一些傳感器，主要是利用測(cè)量激光波段不同的體現(xiàn)狀態(tài)，對(duì)波段進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，回波信號(hào)計(jì)算能夠有效得出的數(shù)據(jù)信息，從而有針對(duì)性地進(jìn)行地面物體測(cè)量。當(dāng)前，進(jìn)行城市規(guī)劃時(shí)主要是由專門人員調(diào)查，對(duì)相關(guān)的信息研究分析、有效加工，通過 LIDAR技術(shù)對(duì)特定頻譜做好良性解析。

（二）實(shí)現(xiàn)對(duì)城市空間的分析

城市化不斷加速，我國的城市發(fā)展越來越快，只有依靠先進(jìn)的技術(shù)支撐，才能更加有效地保證城市規(guī)劃設(shè)計(jì)的合理性。城市不僅是工作生活的場(chǎng)所，更需要有相關(guān)的配套，保證人們精神需求，在這樣的城市發(fā)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(zhì)量，人們對(duì)城市的期望越來越高，這也給城市規(guī)劃設(shè)計(jì)提出了更高要求。利用GIS進(jìn)行城市測(cè)繪，大大提高了城市設(shè)計(jì)質(zhì)量，通過收集、分析和處理大量資源數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確處理，真實(shí)反映城市全貌。GIS 可以把一個(gè)城市物理對(duì)象分類，城市建筑、街道是有形實(shí)體，通過對(duì)有形實(shí)體的連續(xù)測(cè)量，提取物像有高度長度數(shù)據(jù)，為后期的地圖繪制提供良好保障。空間測(cè)量資料是城市發(fā)展的基礎(chǔ)資料，需要對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行大量存儲(chǔ)，才能系統(tǒng)分析目前所具備的條件。保存包括兩種，一種是行列型網(wǎng)格存儲(chǔ)，另一種是點(diǎn)、線、面存儲(chǔ)。GIS具有優(yōu)秀的數(shù)據(jù)處理能力，根據(jù)空間統(tǒng)計(jì)學(xué)、幾何學(xué)對(duì)數(shù)據(jù)的分類、分析，同時(shí)，也能夠按照設(shè)計(jì)者需求修訂，保證數(shù)據(jù)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(yōu)越于傳統(tǒng)電腦繪圖技術(shù)。整體看，GIS數(shù)據(jù)處理功能更加強(qiáng)大，能夠快速把地理信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字空間[3] 。

（三）實(shí)現(xiàn)測(cè)繪數(shù)據(jù)重組

所獲取的信息量巨大，要想在短時(shí)間內(nèi)完成統(tǒng)籌利用，必須有技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用。為了克服城市測(cè)繪所面臨的各種數(shù)據(jù)處理問題，已經(jīng)從計(jì)算方式上進(jìn)行更新，目前看，已經(jīng)開發(fā)出大量的結(jié)構(gòu)模型，比如統(tǒng)計(jì)分析模型、位置定位模型、啟發(fā)式算法等。地理測(cè)繪時(shí)，只要選擇好模型，并符合GIS技術(shù)要求，就能把各種數(shù)據(jù)代入到管理體系，確保各種信息均能夠得到有效的使用。實(shí)際應(yīng)用中，GIS 數(shù)據(jù)平臺(tái)具有良好的可操作性，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)整合重組，連接、拼接、拓?fù)涫侵匾闹亟M方式，最終根據(jù)模型選擇最合適的方式，最大化發(fā)揮出數(shù)據(jù)功能。

（四）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)化測(cè)量

城市建設(shè)主要是對(duì)街路、建筑物、附屬設(shè)施、公園綠地的匹配設(shè)計(jì)，為了保證物像的合理布局，必須要用到GIS測(cè)繪。通過良好的測(cè)繪顯現(xiàn)，能夠真實(shí)反映平面規(guī)劃，科學(xué)細(xì)致的測(cè)繪也為相關(guān)的建筑單位提供更加準(zhǔn)確、豐富的資料，這樣，城市規(guī)劃設(shè)計(jì)才更加合理，為人們工作生活提供良好的環(huán)境。傳統(tǒng)測(cè)繪工作主要是由人工來完成，大量的數(shù)據(jù)處理很容易出現(xiàn)失誤，也就是說，常規(guī)測(cè)繪對(duì)資料的處理與分析并不精準(zhǔn)，能夠用到的信息價(jià)值不大，但是通過 GIS 技術(shù)就能夠有效化解錯(cuò)誤，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)失誤，使問題最小化，為人們規(guī)劃設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)資料。城市發(fā)展建設(shè)要有多種地圖支持，不同的地圖有不同的應(yīng)用功能，地圖信息是一個(gè)城市發(fā)展最為基礎(chǔ)的內(nèi)容，數(shù)據(jù)是地圖的保障，根據(jù)地理數(shù)據(jù)保證位置的精度，整合實(shí)現(xiàn)相互關(guān)聯(lián)。GIS為城市數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)推理和數(shù)據(jù)使用提供了強(qiáng)大的支撐，各種數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)表達(dá)更直觀，后期的數(shù)據(jù)分析和仿真才能實(shí)現(xiàn)共享。

（五）數(shù)據(jù)倉庫與空間數(shù)據(jù)挖掘

隨著GIS技術(shù)的成熟與拓展，當(dāng)前的技術(shù)已經(jīng)越來越全面，其中使用的主要是自動(dòng)化資料收集工具，各種軟件的支持得以建模，形成數(shù)據(jù)庫。在城市測(cè)繪過程中，能夠得到少量的數(shù)據(jù)信息，對(duì)這些信息保存到數(shù)據(jù)庫中，有效構(gòu)建少量數(shù)據(jù)倉庫，再通過不同的需求對(duì)數(shù)據(jù)系統(tǒng)挖掘，對(duì)所需要的數(shù)據(jù)信息抽取出來，使 GIS 從操作模式走向分析模式。可以說，數(shù)據(jù)倉庫建設(shè)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(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)提取，可以形成不同的地理信息系統(tǒng)，這樣，各區(qū)域空間單位就能夠按照各自的需要進(jìn)行信息數(shù)據(jù)分組分類。劃分方法是以二進(jìn)制邏輯為程序，劃分明確邊界、空間單位網(wǎng)格?？臻g分類方式是以空間認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)進(jìn)行的，數(shù)據(jù)提取主要就是由GIS空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中抽取，提高了數(shù)據(jù)應(yīng)用能力與范圍，大量空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為更具價(jià)值的實(shí)用信息。

結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)代城市發(fā)展對(duì)測(cè)繪工作提出更高要求，要利用好現(xiàn)代技術(shù)，通過地理信息系統(tǒng)能夠提高整體測(cè)繪工作效率、簡化流程。地理空間系統(tǒng)的應(yīng)用大大解決了傳統(tǒng)技術(shù)難題，所獲取的信息數(shù)據(jù)完整可靠，操作過程中也不受天氣、空間、時(shí)間、地形等影響，最終的數(shù)據(jù)更真實(shí)可信。技術(shù)的良好推廣對(duì)城市高質(zhì)量設(shè)計(jì)、建設(shè)有著重要的意義，對(duì)城市空間統(tǒng)籌布局起到了重要的保障。

參考文獻(xiàn)：

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