關(guān)于地理信息系統(tǒng)在工程測(cè)繪中應(yīng)用的探析

劉向軍

【摘要】隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，工程建設(shè)日趨增多，同時(shí)對(duì)工程測(cè)繪的要求也越來(lái)越高，因此需要測(cè)繪從業(yè)人員去研究和掌握先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)，滿足工程建設(shè)的需要。本文闡述了GIS系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和主要功能，主要對(duì)GIS在工程測(cè)繪工作中應(yīng)用進(jìn)行了探討分析，旨在提高工程測(cè)繪水平，為工程建設(shè)提供可靠的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng)；工程測(cè)繪；優(yōu)勢(shì)；功能；應(yīng)用

一.地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

1、測(cè)量數(shù)據(jù)精度高。傳統(tǒng)測(cè)繪中，無(wú)論何種測(cè)量方式，測(cè)繪人員無(wú)法做到精確無(wú)誤，極小的測(cè)量失誤都可能導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果較大的誤差。然而與傳統(tǒng)測(cè)量方式不同，GIS通過處在地球三個(gè)軌道平面上的24顆衛(wèi)星，與遙感技術(shù)緊密結(jié)合，尤其適合大型建筑（如大型商廈、摩天大樓等）的高精度測(cè)量。在測(cè)量精度上面，通過衛(wèi)星定位，GIS可以從距離地球120公里外的軌道面上輕易捕捉到地面上小型動(dòng)物。因此，系統(tǒng)在測(cè)繪時(shí)通過繞地衛(wèi)星的平面掃描，與地面接收器遙相呼應(yīng)，工作人員只需對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理便可得到相關(guān)信息，基本做到“零誤差”。

2、監(jiān)測(cè)效率高。除了不受自然條件影響外，GIS系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量只需在地面設(shè)置接收器，無(wú)需諸如觀測(cè)、調(diào)節(jié)、估讀等手動(dòng)測(cè)量，因而工作效率大大提高。改善了工作效率，GIS測(cè)量采用衛(wèi)星技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，整個(gè)過程沒有觀測(cè)、調(diào)節(jié)、調(diào)平、估讀等傳統(tǒng)測(cè)量環(huán)節(jié)，因此大大提高了測(cè)量工作的效率；尤其是地形地貌測(cè)繪工作，可以采用數(shù)臺(tái)儀器進(jìn)行同步、分組測(cè)量，大大縮短了作業(yè)時(shí)間。最后，最大程度上保證測(cè)量精度。傳統(tǒng)測(cè)量手段基本都存在毫米級(jí)的誤差，且操作人員的技術(shù)水平會(huì)對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生直接影響。.其平面掃描通過衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)，測(cè)量人員僅需正確操作接收設(shè)備即可，整個(gè)過程人為影響降至最低，最大程度上保證測(cè)量精度。

3、外部因素影響較小。與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相比，GIS技術(shù)有著無(wú)可比擬的優(yōu)越性，這一點(diǎn)主要因?yàn)閭鹘y(tǒng)測(cè)繪技術(shù)受自然條件因素影響過大，尤其是在高山密林等地形復(fù)雜區(qū)域，有時(shí)甚至無(wú)法展開測(cè)繪工作，單靠簡(jiǎn)單的等高線等方式的估測(cè)會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果誤差較大，從而使測(cè)繪工作失去科學(xué)性。此外，若遇到雨雪天氣，測(cè)繪工作將不得不被迫中止。.自然條件會(huì)對(duì)傳統(tǒng)測(cè)繪工作產(chǎn)生直接影響，特別是高地區(qū)或山區(qū)密集區(qū)等，甚至無(wú)法測(cè)量；此外，暴風(fēng)雨雪天氣也會(huì)使測(cè)量環(huán)節(jié)受到限制，故針對(duì)一些測(cè)量精度要求高的工程傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)很難滿足精度要求。而GIS采用衛(wèi)星監(jiān)測(cè)技術(shù)，地理地貌、氣候環(huán)境等均不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，并且通過接收器完成測(cè)量，大大提高了工作的便利性。

二.GIS系統(tǒng)主要功能概述

1、綜合分析評(píng)價(jià)與模擬預(yù)測(cè)功能.GIS系統(tǒng)除了可以提取、存儲(chǔ)地理信息外，還可以根據(jù)不同的地形地貌情況建立對(duì)應(yīng)的信息模式，再采用科學(xué)的算法從中得出對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)結(jié)果，為測(cè)量工作提供科學(xué)的數(shù)據(jù)參考。評(píng)價(jià)結(jié)果主要以函數(shù)及命令的形式對(duì)未來(lái)結(jié)果做出定量預(yù)測(cè)及發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)，并對(duì)自然過程的最終結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)；此外，還可以利GIS對(duì)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與特殊傾向可能出現(xiàn)的后果、對(duì)應(yīng)的解決策略產(chǎn)生的效果做出比較，提高決策的科學(xué)性與準(zhǔn)確性，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

2、空間分析與空間查詢功能.GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建過程中通常采用分層處理的方法，其主要目的是為了提高GIS開發(fā)與管理的便利性?；谠摌?gòu)建模式，在系統(tǒng)中輸出原始圖，并且系統(tǒng)分析與查詢結(jié)果是通過空間操作的原始圖表示出來(lái)，從而基于空間定位角度而言，經(jīng)過處理的圖件與原圖保持一致。這種空間變換的內(nèi)容包括分析重置、拓?fù)淇臻g查詢及分析空集合等。

3、GIS輸出功能.GIS系統(tǒng)是在地圖制圖技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，因此GIS的主要功能中地圖制圖是必不可少的重要部分，利用GIS不僅可輸出數(shù)字化地圖，而且可以建立地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，相比傳統(tǒng)的手工繪圖，在大幅提高工作效率的同時(shí)，也降低了制圖成本，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

三、GIS在工程測(cè)繪工作中的應(yīng)用分析

1、采集數(shù)據(jù).測(cè)繪初期階段需對(duì)客觀世界中的物象進(jìn)行抽象、離散，在GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，通常采用柵格、矢量?jī)煞N方法存儲(chǔ)連續(xù)對(duì)象實(shí)體。其中柵格數(shù)據(jù)包括存儲(chǔ)單元的行及列，存儲(chǔ)單元存放唯一值，根據(jù)地面單位的網(wǎng)格寬度來(lái)確定柵格數(shù)據(jù)集的分辨率。矢量存儲(chǔ)則是將客觀存在的對(duì)象用幾何圖形中的點(diǎn)、線、面表示出來(lái)；當(dāng)然除上述兩種方式外，空間數(shù)據(jù)也可能通過其它附加數(shù)據(jù)作為對(duì)象屬性實(shí)現(xiàn)非空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。傳統(tǒng)收集數(shù)據(jù)的方法是掃描聚酯薄膜地圖或現(xiàn)有數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生數(shù)字信息，而利用GIS系統(tǒng)則是采用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲取對(duì)應(yīng)位置坐標(biāo)，再將其輸入GIS系統(tǒng)中進(jìn)行處理；數(shù)據(jù)采集也可以利用遙感技術(shù)來(lái)進(jìn)行。多個(gè)平臺(tái)上均附帶傳感裝置，包括攝像機(jī)、激光雷達(dá)、數(shù)字掃描儀等，這些設(shè)備互相聯(lián)連，與航空器、衛(wèi)星所搭建的數(shù)據(jù)處理平臺(tái)結(jié)合起來(lái)，把航空照片、圖片判讀數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行特征選擇，再利用二維或三維的形式捕捉數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)傳輸至對(duì)應(yīng)的軟拷貝系統(tǒng)。

2、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理.GIS系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理主要通過各種數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)浣?，把利用其它方法獲得的測(cè)量圖形與GIS圖層中相同的區(qū)域疊架起來(lái)進(jìn)行分析。GIS系統(tǒng)軟件會(huì)對(duì)屬性條件不同的各種數(shù)字化空間數(shù)據(jù)的空間關(guān)系進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜空間實(shí)體的連接，針對(duì)臨近及包含的關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)建模及分析；針對(duì)向量數(shù)據(jù)的分析，需要一個(gè)必須條件，即拓?fù)湔_。實(shí)際數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中，可能存在控制測(cè)量中出現(xiàn)線與交叉點(diǎn)分離的現(xiàn)象，或者原地圖上存在污點(diǎn)，這些均會(huì)對(duì)結(jié)果的精確度產(chǎn)生影響，因此GIS還可以針對(duì)這類情況做出選擇性清除。在GIS系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中，要通過數(shù)據(jù)重構(gòu)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS可識(shí)別的格式，才能保證不同數(shù)據(jù)源的互相兼容。需要注意一點(diǎn)，由于需求不同，其所側(cè)重的對(duì)象屬性也存在差異，所以在分析數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)前要做好投影與坐標(biāo)變換整合處理，盡管各數(shù)學(xué)模型的精度要求、復(fù)雜度均不相同，但可保證模型的適用性。

3、GIS系統(tǒng)空間分析.上述兩個(gè)環(huán)節(jié)為數(shù)據(jù)處理的預(yù)處理，完成后即可在GIS系統(tǒng)中進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)的分析計(jì)算，基于空間物體的空間位置與互相關(guān)聯(lián)性實(shí)現(xiàn)空間事物的定量描述。對(duì)于GIS而言，空間分析是其核心功能，同樣其過程也比較復(fù)雜；空間分析結(jié)合了區(qū)域科學(xué)、地理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、地球物理學(xué)等多個(gè)學(xué)科，基于拓?fù)鋵W(xué)、圖論、空間統(tǒng)計(jì)學(xué)來(lái)描述、分析空間構(gòu)成，完成對(duì)空間數(shù)據(jù)的獲取、認(rèn)知與描述，進(jìn)而模擬、預(yù)測(cè)空間過程，對(duì)地理空間事件進(jìn)行調(diào)控。總之，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(cè)量工作的工作量，而且工作效率的提升也很明顯，是工程測(cè)繪技術(shù)發(fā)展過程中的里程碑，其所產(chǎn)生的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。當(dāng)然現(xiàn)階段地理信息系統(tǒng)還有待進(jìn)一步完善，相信GIS的發(fā)展與優(yōu)化，能夠進(jìn)一步推動(dòng)控制測(cè)量技術(shù)的變革。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，地理信息系統(tǒng)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其具有強(qiáng)大的信息收集處理能力及方便快捷的輸出功能，體現(xiàn)出信息多元化及測(cè)繪結(jié)果多維化的特點(diǎn)。其信息多元化與測(cè)繪結(jié)果的多維化也成為現(xiàn)代測(cè)繪的必要發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐開明.地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)與現(xiàn)代測(cè)繪服務(wù)模式[J].地理信息世界，2011，（3）

[2]高文革，袁泉.測(cè)繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)探討[J].中國(guó)科技博覽，2010（19）.