張強(qiáng)

摘要： 地理信息在我國(guó)土地資源中的地位十分重要，隨著地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，地理信息的及時(shí)更新也越來(lái)越重要，測(cè)繪是建立地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)工作，以測(cè)繪地理信息系統(tǒng)為核心的信息鏈已經(jīng)基本形成并得到了廣泛的應(yīng)用。隨著各種應(yīng)用對(duì)地理信息的精確度的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)測(cè)繪方法已經(jīng)不能滿足地理信息產(chǎn)業(yè)鏈的需求。本文簡(jiǎn)要介紹了地理信息系統(tǒng)、地理測(cè)繪系統(tǒng)和及其應(yīng)用，并指出了地理測(cè)繪信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

Abstract： The status of geographic information in China's land resources is very important. As the application of geographic information system becomes more and more widespread， it is more and more important to update the geographical information in time. Surveying and mapping is the basic work to establish geographic information system. The information chain whose core is surveying and mapping geographic information system has been basically formed and widely used. With the increasing demands of various applications for the accuracy of geographic information， the traditional surveying and mapping methods have been unable to meet the needs of the geographic information industry chain. This article briefly introduces the GIS and geographic mapping system and their applications， and points out the design priorities of surveying and mapping geographic information system.

關(guān)鍵詞： 測(cè)繪；地理信息系統(tǒng)；建設(shè)

Key words： surveying and mapping；geographic information system；construction

中圖分類號(hào)：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）04-0173-02

0 引言

地理信息是指與地面空間有關(guān)的信息，將這些信息進(jìn)行有組織的構(gòu)建便得到地理信息系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)涉及測(cè)量、制圖、地理、遙感等多個(gè)學(xué)科。測(cè)繪地理信息系統(tǒng)就是利用測(cè)繪技術(shù)對(duì)地面空間相關(guān)信息進(jìn)行處理和測(cè)量，建立測(cè)繪地理信息系統(tǒng)可以高效的管理地理信息數(shù)據(jù)，對(duì)研究地理信息系統(tǒng)和推廣地理信息有重要的意義。

1 地理信息系統(tǒng)概述

1.1 地理信息系統(tǒng)簡(jiǎn)介

地理信息系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱GIS，是以地理空間數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，采用模型法為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。它以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為支持，對(duì)地球表層所有有關(guān)于地理的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述，通過(guò)整合數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)信息，GIS可以分析出地理信息系統(tǒng)所具有的屬性和代表意義，實(shí)現(xiàn)地理決策的功能。地理信息系統(tǒng)具有空間性和動(dòng)態(tài)性，可以通過(guò)采集和分析地理空間信息分析出短時(shí)間內(nèi)地理信息的變化情況，還可以通過(guò)對(duì)部分地理空間數(shù)據(jù)的分析推斷出與之相連的部分的地理信息；地理信息系統(tǒng)的研究對(duì)象是地理，其主要工作就是利用高科技手段對(duì)多種地理要素進(jìn)行分析，形成地理模型，從而預(yù)測(cè)出多種地理信息的變化情況、提出地理決策，產(chǎn)生高層次的地理信息；地理信息系統(tǒng)的所有工作都是依賴于計(jì)算機(jī)程序完成的，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)進(jìn)行地理數(shù)據(jù)信息的管理并形成地理模型，模擬地形變化情況。綜上所述，地理信息系統(tǒng)的本質(zhì)就是以計(jì)算機(jī)軟硬件為支撐、以地理數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)的由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模擬出的動(dòng)態(tài)地理模型，其構(gòu)成元素就是人員、數(shù)據(jù)、硬件、軟件、計(jì)算過(guò)程，其中，支撐整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟硬件最為重要，硬件包括數(shù)據(jù)采集裝置、人機(jī)圖形交互裝置、中央處理裝置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、圖形輸出設(shè)備，軟件包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)等系統(tǒng)軟件和地理信息程序、應(yīng)用繪圖程序等應(yīng)用軟件。

1.2 地理信息系統(tǒng)的內(nèi)容和功能

根據(jù)應(yīng)用對(duì)象劃分，系統(tǒng)建設(shè)的內(nèi)容可以分為大地測(cè)量數(shù)據(jù)系統(tǒng)、城市測(cè)繪數(shù)據(jù)系統(tǒng)、海洋測(cè)繪數(shù)據(jù)系統(tǒng)三部分。大地測(cè)量數(shù)據(jù)系統(tǒng)是國(guó)家大地測(cè)量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括國(guó)家大地水準(zhǔn)網(wǎng)和控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)，主要應(yīng)用于大地測(cè)量數(shù)據(jù)的管理和存儲(chǔ)；城市測(cè)繪數(shù)據(jù)系統(tǒng)存儲(chǔ)城市地理的各種信息，包括城市地圖、地籍圖、綠化圖等，應(yīng)用于城市規(guī)劃、市政建設(shè)等；海洋測(cè)繪系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)包括海洋的控制網(wǎng)、水深測(cè)量、海洋重力測(cè)量情況等，應(yīng)用于導(dǎo)航和海洋地理變化監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)，各個(gè)系統(tǒng)不是相互獨(dú)立的，各系統(tǒng)相互支持，其信息都能相互調(diào)用。地理測(cè)繪系統(tǒng)主要有數(shù)據(jù)輸入和編輯、數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和管理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)分析與處理和數(shù)據(jù)輸出的功能，地理測(cè)繪系統(tǒng)將通過(guò)測(cè)繪技術(shù)得到的地理信息轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的交互編輯和修飾即可建立拓?fù)潢P(guān)系；數(shù)據(jù)庫(kù)是GIS的核心，系統(tǒng)對(duì)圖形進(jìn)行拼接處理、把不同格式的數(shù)據(jù)統(tǒng)一化、管理圖庫(kù)和系統(tǒng)中的地圖德國(guó)都需要數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)可以在數(shù)據(jù)之間建立一種聯(lián)系，根據(jù)數(shù)據(jù)的屬性和結(jié)構(gòu)把它們分成矢量結(jié)構(gòu)與柵格結(jié)構(gòu)兩類，矢量結(jié)構(gòu)精確性好，地圖美觀，但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可操作性低，柵格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但精度較差，在GIS中，這兩種結(jié)構(gòu)通常是并行的，相互協(xié)同；數(shù)據(jù)件數(shù)能力是為了是用戶快速找到所需的地理信息，數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)可以查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中任意地區(qū)的數(shù)據(jù)，其自身的邏輯操作方式還可以自動(dòng)跳過(guò)冗余數(shù)據(jù)，提高檢索速度和精確度；數(shù)據(jù)輸出的媒介一般會(huì)屏幕顯示繪圖、制表紙等，系統(tǒng)提供圖像編輯、符號(hào)生成等服務(wù)，用戶還能自主選擇二維或三維圖像，滿足不同的制圖要求。endprint

1.3 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用

目前，測(cè)繪地理信息新系統(tǒng)主要應(yīng)用于資源清查、城鄉(xiāng)規(guī)劃、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、環(huán)境管理等方面。地理信息系統(tǒng)的定義是以地理空間數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，采用模型法為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，所以，資源清查是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)也是基本功能，在資源清查方面，GIS的主要任務(wù)就是匯集測(cè)繪得到的信息，并通過(guò)系統(tǒng)的分析功能提供資源統(tǒng)計(jì)服務(wù)，在土地的利用方面，GIS可以通過(guò)系統(tǒng)的分析輸出工作所需的土地信息，如土地類型、土地利用現(xiàn)狀、土地地理信息變化等，在中國(guó)國(guó)土資源信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)、輔助決策、圖形編輯三個(gè)子系統(tǒng)就可以完成所有的資源存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)輸出等工作，并模擬出所有的地理地形，給資源的合理開發(fā)提供了很大的幫助。GIS的數(shù)據(jù)庫(kù)還可以把城市和鄉(xiāng)村的各種資源、環(huán)境、人口、綠化、交通等數(shù)據(jù)統(tǒng)一歸類并通過(guò)其空間搜索和信息疊加處理等功能模擬對(duì)城市的合理規(guī)劃和對(duì)鄉(xiāng)村的開發(fā)，對(duì)推進(jìn)城市化進(jìn)程、加強(qiáng)鄉(xiāng)村建設(shè)有重要的意義。地理信息系統(tǒng)可以通過(guò)搜集遙感數(shù)據(jù)并分析達(dá)到預(yù)測(cè)森林火災(zāi)、洪水、干旱等災(zāi)害的目的，以森林火災(zāi)為例，搜集森林的氣溫、風(fēng)速、氣壓、降水等氣象數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)植被覆蓋率、植物生長(zhǎng)率、死亡率等因子，建立數(shù)學(xué)模型，就可以通過(guò)GIS預(yù)測(cè)森林火險(xiǎn)并能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出火災(zāi)等級(jí)，這個(gè)功能給救災(zāi)搶險(xiǎn)提供了極大的便利。與以上三方面相同，環(huán)境管理也是通過(guò)搜集和檢測(cè)環(huán)境數(shù)據(jù)并分析達(dá)到環(huán)境管理的目的，GIS針對(duì)其在環(huán)境管理方面的應(yīng)用有一個(gè)名為環(huán)境管理信息系統(tǒng)的分支，它的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中只儲(chǔ)存與環(huán)境管理有關(guān)的數(shù)據(jù)信息，并提供與環(huán)境管理有關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、報(bào)表和圖形編制方法，以海量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立環(huán)境模型，模擬環(huán)境變化情況為環(huán)境管理提供分析和決策等服務(wù)。

2 測(cè)繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)設(shè)計(jì)

2.1 地圖數(shù)據(jù)的搜集

地圖數(shù)據(jù)的搜集是建立測(cè)繪地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，地理信息數(shù)據(jù)的采集過(guò)程大都是將原有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一格式輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，包括衛(wèi)星、遙感裝置、航空器等儀器搜集到的數(shù)據(jù)。測(cè)繪工程的開張過(guò)程中一般只需GIS的測(cè)量、處理與儲(chǔ)存功能，目前采集地圖數(shù)據(jù)主要依據(jù)地圖矢量化原理，利用手扶跟蹤數(shù)字化采集和掃描矢量化采集兩種方法采集數(shù)據(jù)，再通過(guò)地圖掃描矢量化法將地圖矢量與所得數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，完成數(shù)據(jù)的搜集。地圖矢量化是指將目標(biāo)看做單個(gè)矢量單位或多個(gè)矢量單位的結(jié)合，與傳統(tǒng)的掃描紙質(zhì)地圖并將數(shù)據(jù)保存為柵格圖像的方式相比，矢量化方法可以隨時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)淝蠼獠⒂行П苊饬穗A梯效應(yīng)，提高了地圖數(shù)據(jù)采集工作準(zhǔn)確性。手扶跟蹤數(shù)字化采集方法是指利用固定設(shè)備跟蹤地圖數(shù)據(jù)，具體操作為先將地圖固定在數(shù)字桌面上并連接數(shù)字化儀器，然后定向地圖中的控制點(diǎn)和輪廓點(diǎn)，利用最小二乘法接觸變化參數(shù)，最后將圖形圖像數(shù)字化。掃描矢量化采集方法是指將地形圖掃描后導(dǎo)入其數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)內(nèi)再進(jìn)行矢量化處理，具體操作為利用光電轉(zhuǎn)化和圖像反射用散射光源掃描圖像后將反射光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)錄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，然后利用應(yīng)用繪圖程序細(xì)化圖像，剔除矢量單位中多于的點(diǎn)，最后將圖像分為多層矢量。采集數(shù)據(jù)之后要進(jìn)行地圖矢量化與地圖數(shù)據(jù)的結(jié)合，先計(jì)算圖像和數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系和換算比例，在利用采集數(shù)據(jù)時(shí)求出的變化參數(shù)和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式將坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)換成高斯直角坐標(biāo)系，通過(guò)GIS的人機(jī)圖形交互裝置將數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，最后將圖片和測(cè)圖定向填寫到文檔簿中并簽名存檔。在整個(gè)地圖搜集過(guò)程中，要注意基礎(chǔ)資料的完整性和規(guī)范化，掃描地圖時(shí)要存檔，在進(jìn)行地圖矢量化與地圖數(shù)據(jù)的結(jié)合時(shí)保證矢量數(shù)據(jù)與柵格圖像獨(dú)立存在進(jìn)而保證數(shù)據(jù)之間拓?fù)潢P(guān)系的準(zhǔn)確性。

2.2 開發(fā)平臺(tái)和工具的選擇

在進(jìn)行地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前首先要選擇合適的開發(fā)平臺(tái)與開發(fā)工具，開發(fā)平臺(tái)和開發(fā)工具的選擇關(guān)系到測(cè)繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)的效率和最終結(jié)果。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對(duì)地理信息系統(tǒng)的重視度不斷提高，相關(guān)行業(yè)已經(jīng)陸續(xù)開發(fā)出很多GIS 開發(fā)平臺(tái)與設(shè)計(jì)軟件，商業(yè)化GIS開發(fā)工具軟件已經(jīng)臻于成熟，據(jù)調(diào)查行業(yè)內(nèi)公布的GIS 設(shè)計(jì)軟件已超過(guò)四百種，我國(guó)也已經(jīng)開發(fā)出諸如MAPGIS、Geo Star、Super Map等優(yōu)秀的設(shè)計(jì)軟件。選擇開發(fā)平臺(tái)和開發(fā)工具時(shí)，要謹(jǐn)記按需選擇的原則，首先要能夠流暢的支持測(cè)繪地理信息系統(tǒng)的五種基本功能的設(shè)計(jì)，并具有一定的靈活性可以二次開發(fā)。在此基礎(chǔ)上，最好可以滿足以下要求：支持中文系統(tǒng)，硬件配置快速、靈活、方便，配置滿足微機(jī)、工作站、服務(wù)器等多種復(fù)雜的環(huán)境要求。另外，一般測(cè)繪地理信息系統(tǒng)都用于國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)，所以必須保證開發(fā)平臺(tái)和開發(fā)軟件具有極高的安全性，Geo Star、Super Map都是非?？煽康?，若測(cè)繪系統(tǒng)對(duì)開發(fā)功能有很高的要求，可以選擇VC++作為開發(fā)平臺(tái)，若對(duì)系統(tǒng)集成有較高的要求則可以選擇Visual。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)關(guān)乎整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，其基本設(shè)計(jì)原則是保持最小數(shù)據(jù)冗余度和最小單元化、滿足測(cè)繪產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。數(shù)據(jù)庫(kù)分為總數(shù)據(jù)庫(kù)和子數(shù)據(jù)庫(kù)，如大地測(cè)量數(shù)據(jù)、海洋數(shù)據(jù)和城市測(cè)繪數(shù)據(jù)屬性不同應(yīng)分別存儲(chǔ)到空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中，并根據(jù)其屬性生成不同的數(shù)據(jù)表。數(shù)據(jù)庫(kù)必須統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)編碼等標(biāo)準(zhǔn)，以便于數(shù)據(jù)的錄入、分析、管理、計(jì)算和輸出，還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、減少空間占用、方便數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)。另外，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)必須重視數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性，加強(qiáng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)合的同時(shí)賦予不同需求的用戶不同的權(quán)限，以維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全。

3 結(jié)語(yǔ)

整個(gè)測(cè)繪地理信息系統(tǒng)的開發(fā)和建設(shè)是個(gè)復(fù)雜且工程量大的任務(wù)，而且我國(guó)地形復(fù)雜、地理信息繁多，所以測(cè)繪GIS系統(tǒng)的建設(shè)不可能一蹴而就，應(yīng)先進(jìn)行地理數(shù)據(jù)的搜集，再選用適合的開發(fā)工具和開發(fā)平臺(tái)建立地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。近些年來(lái)我國(guó)測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了測(cè)繪數(shù)據(jù)的智能化管理，先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)如激光掃描、多點(diǎn)定位、慣性測(cè)量有效提高了地理信息的準(zhǔn)確度和實(shí)用性，我國(guó)地理信息系統(tǒng)的建設(shè)和推廣起到了不可替代的作用。

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