楊紹純

摘要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國在地理信息測繪領(lǐng)域也取得了一些進展，但與國外相比仍存在著較大差距。本文主要針對煙臺市當?shù)貙嶋H情況進行研究和分析，以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)建立一個完善、有效的用于城市測量數(shù)據(jù)系統(tǒng)平臺。該平臺輔助地圖應用軟件對城市坐標點提供空間圖形化，同時結(jié)合地理信息系統(tǒng)中導航定位、地形圖繪制及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等多方面內(nèi)容，以及地理信息系統(tǒng)中導航定位、地形圖繪制及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的應用，可在測繪領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；測繪；地圖勘測；GIS

目前國內(nèi)地圖勘測技術(shù)還不是很成熟，而且信息量也比較小，但是地理信息系統(tǒng)卻有著巨大的市場潛力和應用前景，在測繪領(lǐng)域應用到的地圖勘測技術(shù)是利用GPS定位系統(tǒng)以及地理信息采集與傳輸?shù)饶K對地物進行測量和分析。

一、地理信息系統(tǒng)概述

（一）地理信息系統(tǒng)的發(fā)展

地理信息系統(tǒng)GIS是以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)建立起來的地表空間地理數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，通過與地表探測相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通實現(xiàn)地表空間數(shù)據(jù)信息的采集、儲存、運算、分析、管理、顯示和描述等功能。GIS技術(shù)綜合了地理學、地圖學、計算機科學等眾多技術(shù)，而且該技術(shù)常與其它應用技術(shù)融合，廣泛用于環(huán)境與地質(zhì)災害管理、礦山資源勘探、地質(zhì)測繪、城市規(guī)劃等諸多領(lǐng)域。隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及傳感器技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)發(fā)展向多媒體地理數(shù)據(jù)信息、數(shù)字制圖、“3S”集成、空間可視化與虛擬現(xiàn)實、三維和時態(tài)GIS等技術(shù)方向發(fā)展。1995年，煙臺市建設(shè)局建立了第一個基于地理信息的計算機應用系統(tǒng)，主要是用于城市地理數(shù)據(jù)信息的管理和分析。當下，隨著GIS技術(shù)與各行各業(yè)深度融合，尤其與人工智能的融合等，為GIS應用發(fā)展提供了諸多可能。

在城市建設(shè)方面，利用地理信息系統(tǒng)可以對全市進行統(tǒng)一控制。例如，城市坐標、道路地形圖等地物地圖通過GIS軟件可生成交通路線圖并實時顯示。公路測量數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)可以通過GIS軟件的接口，將采集到的各類原始資料傳輸至道路地圖上，方便工作人員隨時查看和修正。

在測繪領(lǐng)域中，GIS可對城鎮(zhèn)建設(shè)用地區(qū)域內(nèi)各種建筑物、構(gòu)筑物情況進行測量；利用地質(zhì)地貌特征與水文條件以及氣象因素可確定工程的地理位置；通過遙感技術(shù)獲取地下水位信息，可確定工程的地址；通過GIS技術(shù)建立起地物信息數(shù)據(jù)庫，可實現(xiàn)對土地資源狀況進行分析與共享。不難看出，地理信息系統(tǒng)在測繪領(lǐng)域中應用非常廣泛。

（二）地理信息系統(tǒng)的特點

1.GIS系統(tǒng)的組成

GIS系統(tǒng)由數(shù)據(jù)信息采集、處理的各類硬件系統(tǒng)設(shè)備、軟件平臺、以及采集到的各類數(shù)據(jù)信息、系統(tǒng)維護與應用的技術(shù)人員以及各類數(shù)據(jù)信息處理模型和方法組成。

2.GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理

基于GIS相關(guān)硬件設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)信息將通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)傳輸?shù)接嬎銠C硬件和軟件系統(tǒng)平臺上，并通過計算機大數(shù)據(jù)技術(shù)、分布式運算技術(shù)、分析建模技術(shù)等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的采集、傳輸、篩選、分析建模、可視化呈現(xiàn)、傳輸以及應用和管理等功能。GIS系統(tǒng)可以建立基于時間、空間、時態(tài)等多維度空間數(shù)據(jù)信息和屬性數(shù)據(jù)信息。通過空間分區(qū)、專題分層等數(shù)據(jù)組織方法，建立廣泛的基于空間地理信息的數(shù)據(jù)庫資源信息。

3.GIS數(shù)據(jù)信息的可視化表達與輸出

基于空間和時間信息，可以建立完整的地理信息數(shù)據(jù)庫并實現(xiàn)可視化。通過計算機技術(shù)以及應用分析建?？梢詫崿F(xiàn)各類數(shù)據(jù)信息結(jié)果展現(xiàn)以及信息處理過程的可視化，方便快捷地實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果、分析結(jié)果、展現(xiàn)結(jié)果等的數(shù)字化輸出和打印。

4.數(shù)據(jù)庫資源的查詢、分析、利用與開發(fā)

通過GIS系統(tǒng)建立的是一個系統(tǒng)的、動態(tài)的、多維度的、關(guān)于地理信息和空間結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)資源庫。各類采集到的單一數(shù)據(jù)本身并沒有太多的實際意義，需要對各類數(shù)據(jù)進行計算機化的篩選、處理等，以信息資源的形式應用在具體的工作中才能發(fā)揮出GIS數(shù)據(jù)資源的作用。因而，對GIS數(shù)據(jù)信息的查詢、建模分析、可視化顯示，以及對數(shù)據(jù)資源相應的預警、決策處理等，只有通過數(shù)據(jù)資源的開發(fā)和利用，才能將GIS系統(tǒng)價值發(fā)揮到最大。

二、煙臺地理信息系統(tǒng)應用研究

（一）煙臺地理信息系統(tǒng)的開發(fā)過程

通過對計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及GIS軟件等知識內(nèi)容進行簡單介紹，初步了解地理信息系統(tǒng)。同時，在設(shè)計中應充分考慮到不同地區(qū)地理數(shù)據(jù)資源差異性和地域差別。

根據(jù)需要將其分為多個模塊，每個功能模塊都有相應對應的接口，各部分之間也有不同之處但又相互聯(lián)系。數(shù)據(jù)采集、處理和顯示系統(tǒng)是以模塊化的方式進行設(shè)計，由不同功能模塊形成一個整體，以實現(xiàn)信息共享。例如，將地觀測站分為若干個單元，根據(jù)需要可設(shè)置觀測點坐標及相關(guān)參數(shù)等指標。

各子系統(tǒng)間建立起相互關(guān)聯(lián)的信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)流系統(tǒng)。該模型由兩個主要部分組成：第一部分是對各種類型、數(shù)量和質(zhì)量進行分析與描述；第二部分則為在上述條件下，各子系統(tǒng)間建立起相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系。

（二）總結(jié)

地理信息系統(tǒng)是對測繪技術(shù)的一種應用，可以實現(xiàn)信息共享，能夠?qū)λ@得的數(shù)據(jù)資料進行分析。而這種功能則需要借助計算機來完成。通過計算機網(wǎng)絡(luò)平臺來建立起完善且有效的數(shù)據(jù)庫。我們要利用GPS系統(tǒng)與RTK系統(tǒng)等相關(guān)軟件建立起一套完整并且高效地地理信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，對其應用范圍以及具體操作方式做出合理化處理，以便能夠更好地滿足測繪作業(yè)需求，同時還要對地理信息進行查詢和分析，為測繪作業(yè)提供更多的便利。

三、GIS在測繪領(lǐng)域的應用

（一）測繪領(lǐng)域介紹

測繪即測量和繪圖，現(xiàn)代測繪技術(shù)融合了GPS、RS、GIS（3S）以及RTK等技術(shù)，以多學科的技術(shù)交叉為基礎(chǔ)，實現(xiàn)基于地理信息的測繪結(jié)果在計算機系統(tǒng)上的多維度、多時態(tài)的測繪結(jié)果呈現(xiàn)。

在傳統(tǒng)的坐標系基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，將衛(wèi)星信息轉(zhuǎn)換為平面坐標、高程數(shù)據(jù)以及其他空間參數(shù)。通過計算機對這些數(shù)據(jù)進行處理分析可以得到所需的導航位置和路線。該方法不僅能提高測繪效率，而且能減少工作量，保證測量精度與質(zhì)量水平，還可實現(xiàn)多方位觀測定位（X-Y方向）及遠程監(jiān)控（NH），確保在對多點實施精準跟蹤時獲得更為準確地坐標信息。地理信息系統(tǒng)能夠有效地對測繪數(shù)據(jù)進行處理分析，提供更為準確的信息，同時還可實現(xiàn)導航系統(tǒng)、衛(wèi)星定位和全球定位等功能。

（二）測繪技術(shù)

測繪數(shù)字化技術(shù)包括GPS技術(shù)、GNSS技術(shù)、RS技術(shù)、RTK技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等。全球定位系統(tǒng)GPS技術(shù)為測繪的精準定位和定位標準化提供便利，遙感RS技術(shù)為測繪遠距、大范圍地理空間信息成像提供給方便，RTK技術(shù)則幫助實現(xiàn)高精度數(shù)字化的測繪和測繪管理，而網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與則為測繪數(shù)據(jù)的傳送提供了便利。

1.GPS系統(tǒng)

GPS是一種基于全球定位技術(shù)的衛(wèi)星導航設(shè)備。該系統(tǒng)能夠提供海量地形要素及其變化情況，并能自動生成地圖、三維坐標和坐標表等地理參數(shù)信息，服務(wù)于測繪工作。GPS系統(tǒng)是一種高精度的地面三維坐標測量技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對空間信息進行實時準確地觀測，并將其轉(zhuǎn)化為圖形數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)在測繪領(lǐng)域的應用，可以有效提高測繪工作效率，實現(xiàn)信息共享，為企業(yè)和政府節(jié)省大量人力、物力資源。

2.RTK系統(tǒng)

RTK系統(tǒng)是一種通過衛(wèi)星定位獲取地面點位和地理坐標以及空間位置間關(guān)系的測繪技術(shù)，是一種空間地理信息系統(tǒng)，能夠自動獲取地面點位和地物坐標，還可以通過GIS、RS技術(shù)進行數(shù)據(jù)的處理。RTK系統(tǒng)在測繪領(lǐng)域中具有廣闊應用前景。

3.網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在地理信息領(lǐng)域中的應用，為人們提供了更方便、更高品質(zhì)地獲取資源的方法。本文主要介紹利用計算機網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)對煙臺市各礦井進行定位與分析。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將礦藏內(nèi)各個位置上的地形圖和地質(zhì)資料提供給工作人員。同時也可以借助GIS軟件建立數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對空間圖形處理功能以及地理信息查詢等相關(guān)應用進行詳細展示，為人們提供更加方便、快捷、高效、實用的服務(wù)。

（三）GIS在測繪領(lǐng)域的應用

GIS和測繪有著密不可分的關(guān)系。GIS技術(shù)為測繪中的“繪圖”建立動態(tài)、多維的可視化信息呈現(xiàn)系統(tǒng)。測繪技術(shù)的發(fā)展，尤其精準測量技術(shù)，可為GIS系統(tǒng)提供精準、可靠、快速、及時、動態(tài)的數(shù)據(jù)信息。GIS與測繪融合建立起龐大的空間數(shù)據(jù)庫、基于測繪結(jié)果高可閱讀性、可分性的空間數(shù)據(jù)庫，為測繪數(shù)據(jù)的具體應用提供便利?，F(xiàn)代測繪技術(shù)基于多種交叉科學技術(shù)集成了GNSS、RS和GIS系統(tǒng)。

在測繪領(lǐng)域中，GIS技術(shù)應用的例子比較多。例如，應用地理信息系統(tǒng)軟件來進行野外地形圖、地物地貌等方面信息的采集。比如，對山區(qū)河流和丘陵地帶進行測量時利用了北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)。通過對這些資料建立起空間數(shù)據(jù)庫可以實現(xiàn)地圖定位功能以及地理數(shù)據(jù)存儲功能。還可根據(jù)需要將所需坐標點用坐標格式轉(zhuǎn)換成不同類型的GIS平臺中，實現(xiàn)地圖數(shù)據(jù)庫共享。利用地理信息系統(tǒng)軟件來進行測繪數(shù)據(jù)采集，可以有效避免人工測量帶來的誤差。

（四）空間數(shù)據(jù)庫

空間數(shù)據(jù)庫是以GIS、RS技術(shù)為基礎(chǔ)，用于對各種數(shù)據(jù)進行存儲和管理的計算機程序，可將地理信息轉(zhuǎn)換成可視化圖形或半視覺符號形式，并能通過顯示系統(tǒng)自動獲取到所需參數(shù)及結(jié)果的數(shù)字格式。空間數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量龐大且具有高可訪問性，空間數(shù)據(jù)庫根據(jù)不同的需求，將圖形圖像數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、空間關(guān)系數(shù)據(jù)等相應的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)模型、處理模式、存儲結(jié)構(gòu)和存取方法等方面進行設(shè)計，進而建立起符合需要的空間數(shù)據(jù)庫。

煙臺市在發(fā)展經(jīng)濟時也存在著一些問題，比如，土地資源分布不均、土地利用率低等一系列問題都給開發(fā)區(qū)帶來了極大地壓力和挑戰(zhàn)性，而利用空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)可以有效解決這些難題。地理信息系統(tǒng)在測繪領(lǐng)域的應用使得開發(fā)區(qū)對土地信息進行高效處理和分析變得更加便捷，同時也提高了數(shù)據(jù)查詢速度，為相關(guān)部門提供更多的資料。隨著煙臺市國土資源信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的逐步建成和完善，其在地理信息系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代作用，為開發(fā)區(qū)提高土地管理效率、促進城市經(jīng)濟發(fā)展起到了一定的積極影響。

四、煙臺地理信息系統(tǒng)在測繪領(lǐng)域的擴展應用

（一）地理信息系統(tǒng)基本原理

地理信息系統(tǒng)是一種信息采集、處理和分析的系統(tǒng)，通過對各種信息進行采集、傳輸和處理，并根據(jù)需要建立起相應的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)自動檢索功能。通過對各種數(shù)據(jù)進行存儲，并利用圖形界面將其呈現(xiàn)出來，為人們提供所需要的資料。

（二）煙臺地理信息系統(tǒng)的關(guān)鍵點

煙臺市在2015年6月發(fā)布了《關(guān)于加強市容縣域空間信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和應用工作促進全市區(qū)域經(jīng)濟社會信息化發(fā)展意見》，明確提出要建立“市區(qū)”、“區(qū)（鄉(xiāng)）”兩個坐標系統(tǒng)，并將其分為三個等級，分別為市級核心控網(wǎng)、縣域控制網(wǎng)和鄉(xiāng)村關(guān)鍵點控網(wǎng)。

中心控制節(jié)點及關(guān)鍵點確認根據(jù)開發(fā)區(qū)的總體規(guī)劃要求確定煙臺GIS體系中重要位置控制樁號。根據(jù)煙臺GIS體系中的控制點和關(guān)鍵控樁號，確定其坐標系統(tǒng)，并利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)建立煙臺GPS空間軌跡模型。通過該坐標系下對全廠各分區(qū)域內(nèi)的各類信息進行整合分析及處理。在煙臺市開發(fā)區(qū)實施后實現(xiàn)了資源共享與數(shù)據(jù)共享功能、地理數(shù)據(jù)庫管理等新應用，提高了區(qū)域測繪精度以及測量效率，提升了工作人員的專業(yè)素質(zhì)水平和業(yè)務(wù)能力與服務(wù)質(zhì)量，滿足了企業(yè)需求。

（三）煙臺地理信息系統(tǒng)模型

在坐標系中，將平面地圖導入到GPS地理信息系統(tǒng)內(nèi)，并利用三維空間數(shù)據(jù)庫進行信息處理、分析和計算，其主要功能是實現(xiàn)對地面的高程控制。該模型包括三個部分：第一個是建立地物的三維立體圖，第二個部分為控制點及基準線，第三層則為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（XY方向）以及地面坐標系統(tǒng)等內(nèi)容。

在大地坐標系中，將平面地圖導入到GPS地理信息系統(tǒng)內(nèi)后，可以在地圖上顯示出各類地物信息，而這些數(shù)據(jù)的獲取是以坐標測量為基礎(chǔ)，利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)對其進行整合、分析和處理。地理信息系統(tǒng)是以GIS為基礎(chǔ)，在對其進行信息的查詢和分析時，利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊等手段實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)處理與存儲以及圖形圖像顯示。在利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)時，可以對數(shù)據(jù)進行采集、傳輸以及存儲，還可實現(xiàn)空間圖形分析與顯示功能。

五、結(jié)語

在地理信息系統(tǒng)的應用過程中，目前計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息采集及分析能力等方面仍存在不足之處以及地理數(shù)據(jù)處理與管理等環(huán)節(jié)上有待完善，因此對其進行改造和優(yōu)化是非常有必要的。通過將空間數(shù)據(jù)庫引入到測繪領(lǐng)域當中來解決當前所面臨的信息化時代下資源共享問題具有一定現(xiàn)實意義，同時也可為其他相關(guān)行業(yè)提供參考。社會公眾對地理信息系統(tǒng)的使用，在一定程度上也能夠提高人們了解、掌握和利用信息資源的效率。

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