喻娟 陳旭

建材廣州地質(zhì)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(diǎn)，成功地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的不足，并逐漸在測(cè)繪中得到廣泛的應(yīng)用。本文介紹了GIS的工作原理，對(duì)GIS在測(cè)繪中應(yīng)用的工作流程進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并分析了GIS在測(cè)繪中的優(yōu)勢(shì)及發(fā)展展望。

關(guān)鍵詞：GIS；測(cè)繪；工作原理；工作流程

引言

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化的進(jìn)程也不斷加快，各種城市規(guī)劃建設(shè)、建筑工程建設(shè)等工程的建設(shè)也越來越多。在這些工程建設(shè)中，都要應(yīng)用到測(cè)繪技術(shù)，然而傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀測(cè)距儀等測(cè)繪方式已經(jīng)越來越難以滿足現(xiàn)代工程建設(shè)的要求，GIS的出現(xiàn)正好彌補(bǔ)這一不足。GIS在測(cè)繪領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，大大提高測(cè)繪工作效率和數(shù)據(jù)處理量，對(duì)工程建設(shè)有著重要的指導(dǎo)作用?；诖?，筆者進(jìn)行了相關(guān)介紹。

1 GIS的工作原理

隨著各種信息技術(shù)的迅速發(fā)展，相關(guān)的平臺(tái)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(duì)不同來源不同形式數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定原變量的坐標(biāo)位置，比如可以利用經(jīng)緯度以及海拔來對(duì)變量位置進(jìn)行標(biāo)注，有時(shí)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(biāo)，再組織生成能夠直接訪問GIS的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫，通過不同的運(yùn)營商將地圖形式的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成可以識(shí)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(diào)查數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成地圖形式的主題信息層。

2 GIS在測(cè)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(cè)繪的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在測(cè)繪的初期，需要對(duì)現(xiàn)實(shí)世界客觀對(duì)象進(jìn)行不同的抽象，離散，以連續(xù)對(duì)象實(shí)體在GIS中分別以柵格以及矢量?jī)煞N方式存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)方式則是利用幾何圖形中的點(diǎn)線面來表示客觀存在的對(duì)象。目前也存在其他的方式來對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行表示，通過其他的附加數(shù)據(jù)作為對(duì)象屬性來存儲(chǔ)非空間的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)收集時(shí)，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(jīng)過掃描或者數(shù)字化來產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)?，F(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(yīng)的位置坐標(biāo)，然后直接輸入到GIS中進(jìn)行相應(yīng)的處理，也可以通過遙感技術(shù)來完成數(shù)據(jù)的采集工作。在多個(gè)平臺(tái)上附帶的有攝像機(jī)，激光雷達(dá)以及數(shù)字掃描儀構(gòu)成的多個(gè)互聯(lián)的傳感裝置，并結(jié)合航空器以及衛(wèi)星所搭建的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，將主要來源于航空照片以及圖片判讀的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行特征選擇，然后以二維或者三維的形式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行捕捉，進(jìn)一步將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的軟拷貝系統(tǒng)。遙感則是利用不同的傳感器包被動(dòng)地測(cè)量由主動(dòng)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(jìn)而將屬性數(shù)據(jù)輸入到GIS系統(tǒng)中。

2.2 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)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(jìn)行編輯實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)浣?，將通過其他方式獲取的測(cè)量圖形與GIS圖層中相同的區(qū)域進(jìn)行圖層的疊加分析。GIS系統(tǒng)軟件通過識(shí)別各個(gè)屬性條件在數(shù)字化空間數(shù)據(jù)的空間關(guān)系，對(duì)于復(fù)雜的空間實(shí)體之間連接，臨近以及包含的關(guān)系進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)建模和分析，對(duì)于向量數(shù)據(jù)必須在拓?fù)湔_的條件下才能進(jìn)行進(jìn)一步的分析。對(duì)于控制測(cè)量中出現(xiàn)的線與交叉點(diǎn)分離的情況以及原地圖上污點(diǎn)等可能影響結(jié)果精確度的因素進(jìn)行針對(duì)性的處理，如選擇性清除等。同時(shí)也要對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)，轉(zhuǎn)換成GIS系統(tǒng)可以識(shí)別的數(shù)據(jù)格式，從而實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)源之間的兼容性。由于不同需求側(cè)重的對(duì)象屬性是不相同的，因此要求數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在分析之前，進(jìn)行一系列的投影與坐標(biāo)變換整合處理，得到精度要求不同復(fù)雜度不同的數(shù)學(xué)模型，從而實(shí)現(xiàn)其合適的用途。數(shù)據(jù)處理是一個(gè)復(fù)雜的過程，控制測(cè)量中用到的數(shù)據(jù)處理方式還包括數(shù)據(jù)重構(gòu)以及地理編碼等。所有的這些數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與處理操作使得數(shù)據(jù)在入庫之前保證內(nèi)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(cè)繪的前兩個(gè)階段數(shù)據(jù)處理的預(yù)處理工作之后，GIS便可以利用得到的數(shù)據(jù)來進(jìn)行空間分析，對(duì)圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，從空間物體的空間位置以及相互關(guān)聯(lián)去對(duì)空間事物進(jìn)行研究以及定量描述?？臻g分析是GIS系統(tǒng)最主要的功能，是一個(gè)復(fù)雜的過程，它是諸如區(qū)域科學(xué)、地理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)以及地球物理學(xué)多種學(xué)科的結(jié)合，依賴于拓?fù)鋵W(xué)，圖論以及空間統(tǒng)計(jì)學(xué)來對(duì)空間構(gòu)成進(jìn)行描述和分析，從而實(shí)現(xiàn)獲取，認(rèn)知以及描述空間數(shù)據(jù)的效果，進(jìn)一步對(duì)空間過程進(jìn)行模擬以及預(yù)測(cè)，調(diào)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(shí)體和關(guān)系通過專業(yè)化模型進(jìn)行簡(jiǎn)化和抽象，為系統(tǒng)進(jìn)一步分析操作埋下伏筆。

3 GIS用于測(cè)繪技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及發(fā)展展望

地理信息系統(tǒng)管理以及處理對(duì)象是多種地理空間實(shí)體數(shù)據(jù)以及關(guān)系，對(duì)一定地理區(qū)域內(nèi)分布現(xiàn)象以及過程進(jìn)行分析和處理，將復(fù)雜的規(guī)劃，決策以及管理問題簡(jiǎn)單精確化，通過依賴一系列的軟件以及硬件設(shè)施，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)綜合，模擬，分析與評(píng)價(jià)。通過這個(gè)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(shí)現(xiàn)地理空間過程演化和預(yù)測(cè)，從系統(tǒng)的觀點(diǎn)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(yīng)用有機(jī)的結(jié)合起來，涵蓋的范圍較廣，因此得到的結(jié)果較為精確。GIS獨(dú)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(dá)到空間模擬和空間決策支持的目的。

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

4 結(jié)語

綜上所述，測(cè)繪廣泛應(yīng)用于國家各個(gè)建設(shè)項(xiàng)目工程中，而GIS在測(cè)繪中的應(yīng)用能夠提高測(cè)繪的精度和效率，彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)中的不足，并且提高了測(cè)繪的數(shù)據(jù)處理量及可靠性。GIS是通過對(duì)不同來源不同形式數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定原變量的坐標(biāo)位置，具有高效可靠的特點(diǎn)和良好發(fā)展前景。相關(guān)研究人員要不斷優(yōu)化GIS技術(shù)，從而推動(dòng)測(cè)繪技術(shù)的變革，更好地服務(wù)于廣大的人民群眾。

參考文獻(xiàn)：

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