李安慶

摘 要：地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)與發(fā)展不僅大大減少了工程測量工作的工作量，而且工作效率的提升也很明顯，是工程測繪技術發(fā)展過程中的里程碑，其所產(chǎn)生的社會效益、經(jīng)濟效益十分顯著。當然現(xiàn)階段地理信息系統(tǒng)還有待進一步完善，相信GIS的發(fā)展與優(yōu)化，能夠進一步推動控制測量技術的變革。本文主要介紹地理信息系統(tǒng)的一些特點和功能，及其在城市測繪領域的應用。

關鍵詞：地理信息系統(tǒng)；城市測繪；數(shù)據(jù)；坐標

地理信息系統(tǒng)簡稱為GIS，它是建立在測繪測量的基礎上，應用數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，是管理和研究數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)。它提供地理分布有關的數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)，具體過程可以看成是，對地球表面與空間地理進行信息數(shù)據(jù)采集、貯存、管理和分析的連續(xù)操作。在測繪方面的應用主要依賴于通過計算機建立存儲，檢索，顯示以及制圖的過程。在當今的信息社會，GIS因為有著基于它本身特點的優(yōu)勢。即是一種結合地理空間特征和統(tǒng)計信息的信息系統(tǒng)。使得它成為了信息高速公路上的信息節(jié)點和基礎設施之一。

一、GIS的工作原理和功能

1.GIS的工作原理

GIS主要是通過對不同來源不同形式數(shù)據(jù)進行分析，確定原變量的坐標位置，比如可以利用經(jīng)緯度以及海拔來對變量位置進行標注，有時也利用類似于ZIP地理編碼系統(tǒng)來定位變量在GIS系統(tǒng)中的坐標，再組織生成能夠直接訪問GIS的計算機數(shù)據(jù)庫，通過不同的運營商將地圖形式的數(shù)字信息轉換成可以識別的圖像或信息。

2.GIS的主要功能

（1）數(shù)據(jù)采集與編輯功能：地理對象的空間位置信息采集、屬性信息采集；地理信息輸入；地理信息數(shù)字化；地理數(shù)據(jù)的編輯、驗證、編碼、規(guī)范和標準化；符號設計和地圖修飾；地理數(shù)據(jù)入庫。

（2）數(shù)據(jù)庫管理功能：地理數(shù)據(jù)庫定義、建立；地理數(shù)據(jù)庫操作，包括數(shù)據(jù)檢索、增加、修改、刪除等；地理數(shù)據(jù)庫維護、備份和安全；地理數(shù)據(jù)庫更新和變更歷史記錄。

（3）空間查詢和分析功能：圖形屬性雙向查詢。根據(jù)地理對象的圖形查詢相應的屬性信息；按照屬性信息的特點，查詢對應的地理目標。

（4）制圖功能：GIS可以根據(jù)地理數(shù)據(jù)庫地圖生成數(shù)字地圖，并對數(shù)字地圖進行整飾，添加圖例、顏色和標注，為用戶輸出全要素地圖；根據(jù)用戶需要，分層輸出各種專題地圖；可以輸出通過空間分析得到的結果圖。

（5）地形分析功能：GIS通過構造數(shù)字高程模型（DEM）進行有關的地形分析。其中包括等高線分析、透視圖分析、坡度坡向分析和斷面圖分析等。

二、GIS在測繪中的流程

1.數(shù)據(jù)的采集

GIS的操作對象是空間數(shù)據(jù)，無論是可見的還是不可見的，都是自然環(huán)境的一種表現(xiàn)模式，是數(shù)字化的現(xiàn)實世界，這是建立在對自然環(huán)境的抽象和描述基礎上。

由于計算機的數(shù)字化特征，空間對象須離散化的表達，即把空間對象抽象表達為點、線、面、體等具有位置和屬性特征的地理實體。空間地理數(shù)據(jù)無論是來源于數(shù)字數(shù)據(jù)，還是來源于模擬數(shù)據(jù)，都需要與所使用的GIS軟、硬件相兼容。模擬數(shù)據(jù)，需經(jīng)過數(shù)字化才能輸入到GIS中；常用的模擬數(shù)據(jù)輸入方法有：手工數(shù)字化、自動數(shù)字化（包括掃描）和鍵盤輸入等。計算機雖可閱讀和存儲數(shù)字數(shù)據(jù)，但輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)格式與所用的GIS軟件不一致時，要經(jīng)過數(shù)據(jù)格式轉換后才能輸錄入。GIS數(shù)據(jù)采集與輸入的同時，還實現(xiàn)數(shù)據(jù)編輯功能。數(shù)據(jù)錄入和編輯就是各圖層實體的地物要素按順序轉化為x、y坐標及對應的代碼輸入到計算機中。

數(shù)據(jù)采集方法：

（1）定位設備：野外測量：大平板、全站儀、GPS；移動測繪系統(tǒng)特點：精度高、效率較低；適合范圍：小范圍GIS數(shù)據(jù)采集或局部數(shù)據(jù)更新；

（2）數(shù)字化設備：數(shù)字化儀、掃描儀；攝影測量設備特點：范圍大，速度快；使用范圍：大面積GIS數(shù)據(jù)采集、資源普查等；

（3）數(shù)據(jù)交換：針對GIS數(shù)據(jù)采集中屬性信息采用手工調查和數(shù)據(jù)處理工作復雜等導致效率低下的問題，提出了基于AUTOCAD數(shù)字化采集GIS數(shù)據(jù)的方法。研究了將實體的屬性信息編碼進行數(shù)字化調查的方法，解決了GIS數(shù)據(jù)在AUTOCAD圖形數(shù)據(jù)庫中存儲的問題，以及將AUTOCAD下的GIS數(shù)據(jù)轉入GIS的問題，將大大提高了GIS數(shù)據(jù)采集的工作效率。

2.數(shù)據(jù)的處理

GIS數(shù)據(jù)的編輯處理主要包括：

（1）誤差識別與糾正，包括地圖和相片數(shù)字化過程中產(chǎn)生的誤差，以及由于地圖或相片變形引起的誤差；（2）地圖投影和坐標系統(tǒng)的轉換，以保證所有的地理數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一的投影和坐標系統(tǒng)；（3）數(shù)據(jù)結構轉換，即根據(jù)數(shù)據(jù)輸入格式和分析的需要，實現(xiàn)矢量到柵格或柵格到矢量的轉換；（4）數(shù)據(jù)的綜合概括，以刪去數(shù)據(jù)中不必要的細節(jié)；（5）圖幅邊緣匹配，以便于相鄰圖幅數(shù)據(jù)的合并或跨圖幅的空間分析。

3.GIS系統(tǒng)的空間分析

空間分析是基于地理對象的位置和形態(tài)特征的空間數(shù)據(jù)分析技術，其目的在于提取和傳輸空間信息。GIS與一般的計算機輔助制圖（CAC/CAD）系統(tǒng)的主要區(qū)別在于GIS具有空間分析功能。GIS的空間分析是指以地理事物的空間位置和形態(tài)為基礎，以地學原理為依托，以空間數(shù)據(jù)運算、為特征，提取與產(chǎn)生新的空間信息的技術和過程，如獲取關于空間分布、空間形成以及空間演變的信息。做好數(shù)據(jù)處理的預處理工作之后，GIS便可以利用得到的數(shù)據(jù)來進行空間分析，對圖形數(shù)據(jù)進行分析計算，從空間物體的空間位置以及相互關聯(lián)去對空間事物進行研究以及定量描述。

空間分析的步驟：建立分析的目的和標準；準備空間操作的數(shù)據(jù)；進行空間分析操作；結合分析的目的和任務，對獲得的新空間數(shù)據(jù)進行分析；結果評價和解釋；產(chǎn)生最終的結果圖和報表模型。

三、GIS在城市測繪中的具體應用

傳統(tǒng)的城市規(guī)劃設計方法缺少快速、準確地輔助分析平臺，規(guī)劃設計者在工作中難以避免地從主觀出發(fā)，感性地分析處理基礎數(shù)據(jù)和信息，這種規(guī)劃設計手法，一方面效率低、工作量大、易出現(xiàn)錯誤，另一方面也導致了規(guī)劃設計中重結果、輕過程，重物質規(guī)劃、輕社會經(jīng)濟因素分析現(xiàn)象的產(chǎn)生，致使規(guī)劃成果內涵不足、科學性難以準確把握。

而GIS快捷的數(shù)據(jù)獲取能力、強大的空間數(shù)據(jù)處理和分析功能正是城市規(guī)劃業(yè)務所需要的。它與城市規(guī)劃緊密聯(lián)系在一起，已經(jīng)成為現(xiàn)代城市規(guī)劃設計不可或缺的輔助決策工具。GIS在城市規(guī)劃中不僅是數(shù)據(jù)庫，也是強大的工具箱。

使用了GIS系統(tǒng)，由此所得到的城市測繪數(shù)據(jù)十分的詳盡和準確，極大地提高城市測繪工作的科學性。與以往的城市測繪工作相比較，具有很大的進步。而且，這種測繪方式是基于計算機的，計算機具有高速的運算能力和極強的邏輯能力，能夠在比較短的時間內提供多種方案進行比較和選擇，增加城市測繪方案的合理性。

另外，因為是基于計算機的，它能夠自動生成表格和報告.數(shù)據(jù)庫的使用又使得刪補和更新變得十分的容易。GIS的使用也增強測繪人員對自身工作目的的準確把握，即了結了如何做好測繪工作才能使得城市規(guī)劃得以順利進行。

四、小結

GIS依托于地理學和測繪學，利用其算法和理論對數(shù)據(jù)進行抽象變換和處理，對城市測繪工作的精度和效率都有很大的提升。本文對GIS在城市測繪中的應用作了詳細的分析，闡述了它在城市規(guī)劃過程中的重要性，隨著GIS技術的優(yōu)化和發(fā)展不僅給測繪工作打來了很大的方便，而且進一步推動了控制測量技術的變革，極大地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展。

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（作者單位：杭州建德自來水有限公司）