芻議工程測量中的地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)

張李平

福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 福建 南平 353000

工程測量通常是指在工程建設(shè)前期通過實地勘測加上一些資料設(shè)計出圖紙、設(shè)計出施工計劃（包括施工前期的準(zhǔn)備工作、施工過程中應(yīng)該注意的事項等），在施工過程中運(yùn)用各種工程測量知識、工程測量的理論、工程測量的技術(shù)方法讓工程順利完成的總稱。傳統(tǒng)工程測量技術(shù)服務(wù)包括采礦、各類建筑工程、大型水力發(fā)電站、各類道路交通（鐵路、公路、橋梁）等傳統(tǒng)的部門，現(xiàn)在的工程測量技術(shù)的服務(wù)領(lǐng)域也在擴(kuò)大，除傳統(tǒng)部門外更多的是城市建設(shè)需要“智慧城市”“數(shù)字城市”等等與高科技相結(jié)合的城市建設(shè)需要。

1 地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)概述

1.1 地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)核心

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)的本質(zhì)與核心是以實地勘測、實地考察為基礎(chǔ)，加上與之相對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)源，然后利用計算機(jī)技術(shù)對全球性空間數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析的方法。

物質(zhì)世界中的任何事物都烙有時空的印跡。人們的生產(chǎn)和生活中大部分的信息都與地理空間位置有關(guān)。地理信息系統(tǒng)（GIS）作為獲取、存儲、分析和管理地理空間數(shù)據(jù)的重要工具、技術(shù)和學(xué)科，近年來得到了廣泛應(yīng)用和迅猛發(fā)展。由于信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字時代即將來臨，從理論上來說，GIS技術(shù)限制可以應(yīng)用于當(dāng)今社會的任何行業(yè)。從技術(shù)和應(yīng)用的角度，GIS是解決空間數(shù)據(jù)問題的技術(shù)方法，同時更是非常重要的工具；從理論學(xué)科的角度來講，GIS技術(shù)是在空間地理學(xué)、地圖學(xué)、測繪工程學(xué)、土木工程學(xué)和計算機(jī)學(xué)等多種學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門綜合性學(xué)科，GIS技術(shù)本身又具有獨(dú)立的學(xué)科體系，具有獨(dú)立的學(xué)習(xí)方法與技術(shù)；從GIS技術(shù)的使用功能上來說，GIS技術(shù)具有空間數(shù)據(jù)的獲取、收集、存儲、顯示、編輯處理、系統(tǒng)分析等功能，還有吧分析的數(shù)據(jù)輸出和應(yīng)用實施等功能；從系統(tǒng)學(xué)的角度來說，GIS技術(shù)是一個完整的系統(tǒng)，是多種結(jié)構(gòu)、多種功能的結(jié)合體，這就要求我們要從多方面看待GIS技術(shù)，不能片面的看待應(yīng)用GIS技術(shù)。

1.2 地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)數(shù)據(jù)源

GIS數(shù)據(jù)源是指建立的地理數(shù)據(jù)庫所需的各種數(shù)據(jù)來源，主要包括地理地圖、遙感技術(shù)生成的圖像、歷史資料、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、實地勘察數(shù)據(jù)、多媒體統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。（1）地理地圖：水體、地形地貌、土質(zhì)和植被覆蓋情況等自然。（2）遙感技術(shù)生成圖像：遙感技術(shù)原理主要依據(jù)電磁波理論，應(yīng)用各種傳感儀器對遠(yuǎn)距離目標(biāo)所輻射和反射的電磁波信息，將所收集到的信息進(jìn)行處理后成像，是一種對各種景物進(jìn)行識別和探測的技術(shù)，在當(dāng)下屬于功能較為全面的綜合性技術(shù)。遙感技術(shù)是通過收集到的信息，將一些特征記錄下來，收集信息的渠道多是通過人造衛(wèi)星、飛行器等設(shè)備，供相關(guān)部門識別和判斷數(shù)據(jù)。世界上任何物體都具有光譜特性，具體地說，就是它們都要具有不同的吸收、反射、折射光譜等特性。遙感技術(shù)利用不同的光譜對物體做出判斷，然后通過不同的顏色來區(qū)分地形地貌、森林綠地、海洋等。遙感技術(shù)是地理信息系統(tǒng)技術(shù)的重要數(shù)據(jù)來源。（3）歷史資料：《徐霞客游記》、《水經(jīng)注》《山海經(jīng)》等許多關(guān)于地理著作；各行各業(yè)一些關(guān)于人文歷史、法律法規(guī)、行業(yè)準(zhǔn)則、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，這些都可以成為GIS的數(shù)據(jù)來源。（4）統(tǒng)計數(shù)據(jù)：國家基本信息（面積、人口、貨幣、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、GDP等）、相關(guān)組織機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)（耕地面積、林地面積、海洋河流、城市發(fā)展情況等）這些都是GIS的數(shù)據(jù)源。（5）實地勘查數(shù)據(jù)：在野外通過三通一平、周圍環(huán)境、地質(zhì)條件、水質(zhì)水文等信息，把收集到的信息通過計算機(jī)記錄存儲、轉(zhuǎn)換到GIS數(shù)據(jù)庫，實地勘察所取得的數(shù)據(jù)是GIS 數(shù)據(jù)庫的重要來源。（6）多媒體統(tǒng)計數(shù)據(jù)：在計算機(jī)中通過文字、圖片、照片、聲音、動畫、視頻等多種方式，記錄地理人文歷史等信息，這些信息是GIS數(shù)據(jù)的來源之一。

1.3 地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)原理

GIS的核心原理是空間性，其在計算機(jī)軟件上地理空間的位置和地理空間屬性，在技術(shù)上表現(xiàn)為地理坐標(biāo)，也就是我們常說的X軸、Y軸、Z軸。這些是通過經(jīng)度、緯度表示地面點位置的球面座標(biāo)。只要具備其中二個屬性，在利用特定的算法進(jìn)行計算如道格拉斯-普克法（Douglas-Peucker），光欄法，掃描矢量化去除毛刺、空洞（模板法）等。空間分析常用的方法和技術(shù)有疊置分析(Overlay Analysis)，緩沖區(qū)分析(Buffer Analysis)，空間統(tǒng)計分析(Spacial Analysis)，趨勢分析，趨勢分析，空間自相關(guān)分析等，這些計算和分析方法都是通過對原始資料的觀察和實驗，得出新的經(jīng)驗知識，并以此作為空間行為的決策依據(jù)。

1.4 地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)特點

（1）開放性。不同的地理空間中數(shù)據(jù)之間、數(shù)據(jù)處理功能之間可以互相操作，不同系統(tǒng)、不同部門之間資源共享。如分布在不同數(shù)據(jù)庫中的資料信息，是可以通過一定渠道共享，不同地理信息的軟件連接方便，信息交換便捷沒有障礙。有些開放的思想可以對不同用戶公開，通過不同的語言、編程代碼分享給世界各地的用戶。隨著操作系統(tǒng)、通訊技術(shù)的全面發(fā)展，GIS技術(shù)可以通過多種渠道開放相應(yīng)的信息。（2）兼容性.通過先進(jìn)計算機(jī)技術(shù)，利用無縫集成技術(shù)保護(hù)用戶原有資料信息的同時，將現(xiàn)有的信息技術(shù)和已有的相關(guān)知識融為一體，還能兼容新的信息資料，更新原有用戶信息資料。(3)廣泛性。GIS用途廣泛如農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國土資源、礦產(chǎn)資源、軍事、交通道路、水利工程、房屋建筑、通訊電力、公安、社區(qū)、教育、能源統(tǒng)計等幾乎所有行業(yè)，并且GIS正在走進(jìn)人們的日常生活、工作、學(xué)習(xí).開車需要導(dǎo)航；旅游需要最優(yōu)路線等。（4）發(fā)展性。GIS已經(jīng)是一個全球擁有數(shù)十萬人員和數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)，在全世界的著名大學(xué)里被設(shè)立學(xué)科，有無數(shù)的大學(xué)教授在講授這門學(xué)科，有無數(shù)的技術(shù)研究人員在研究這門技術(shù)，在每個領(lǐng)域GIS都在大踏步的進(jìn)入，用途的廣泛性也預(yù)示著它的發(fā)展空間巨大，GIS的發(fā)展解決許多現(xiàn)實問題，讓我們更加的了解地球，了解每個國家的生活習(xí)性，縮短了我們彼此了解的距離。

2 地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

2.1 建立地理信息數(shù)據(jù)庫

為了了解我國的國土資源，特別是耕地、淡水資源，依據(jù)2016年度土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)、農(nóng)村土地整治監(jiān)測監(jiān)管系統(tǒng)、耕地占補(bǔ)平衡動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)等，對質(zhì)量性狀突變的耕地開展質(zhì)量等別年度更新，對耕地質(zhì)量的漸變性狀按漸變類型開展年度監(jiān)測。除了相關(guān)部門提供的資料，還要通過網(wǎng)絡(luò)、信息、遙感等新技術(shù)的作用，利用大數(shù)據(jù)在每個省市建立動態(tài)日常地籍管理、淡水資源管理的數(shù)據(jù)庫，然后在建立一個統(tǒng)一的全國性的數(shù)據(jù)庫，每年按一定比例完成數(shù)據(jù)變更統(tǒng)計。通過土地、淡水資源的統(tǒng)計情況，可以很好的了解當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)資源詳情，進(jìn)一步了解我國的家底，為全國的資源利用規(guī)劃、資源開發(fā)與管理 提供科學(xué)基礎(chǔ)。

2.2 三維GIS技術(shù)

三維GIS技術(shù)是一項地理信息系統(tǒng)技術(shù),目前應(yīng)用范圍廣泛，主要應(yīng)用在石油開采、地質(zhì)勘查、采礦、林業(yè)資源等方面。簡單說三維GIS比傳統(tǒng)的二維要先進(jìn)，二維是只有X軸、Y軸兩方面，不能處理垂直Z軸的方面。隨著三維GIS技術(shù)的發(fā)展，第三維度的信息越來越重要，三維GIS是把有用信息結(jié)合在一起，如專家意見、數(shù)據(jù)資料、實地勘察數(shù)據(jù)等通過地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行計算分析，為解決實際問題提供科學(xué)支持。

2.3 成為資源分析與監(jiān)測的工具

隨著GIS技術(shù)的成熟與廣泛應(yīng)用，GIS以不僅僅是制圖、空間數(shù)據(jù)查詢，更多的是根據(jù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)變化特點，通過分析出變化的可能性、變化過程中可能產(chǎn)生的問題，為決策者提供科學(xué)依據(jù)。在監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是通過各個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)實時采集、傳輸?shù)奖O(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中心，必要的時候會發(fā)出警告信息等，并且對于監(jiān)測數(shù)據(jù)會定時存入數(shù)據(jù)庫，供數(shù)據(jù)分析使用。如三峽水利樞紐工程規(guī)模較大，且需要檢測的項目內(nèi)容較為繁復(fù)，因其涉及到各種各樣的檢測儀器、先進(jìn)技術(shù)，在工程施工前后均需進(jìn)行測量，在測量過程前后不斷改進(jìn)現(xiàn)有方法，提升技術(shù)。

3 結(jié)束語

綜上所述，地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)在工程測量中的作用會越來越大，地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，不僅僅在工程測量中有很大作用，在未來的城市規(guī)劃、交通道路、電力通訊等等中都會起到很大作用，應(yīng)用空間廣泛，除了航海、航空、太空等高端領(lǐng)域；還包括建筑用地、濕地保護(hù)、耕地面積等資源統(tǒng)計方面；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展中GIS還會影響物流運(yùn)輸領(lǐng)域 ，“數(shù)字城市”“智慧城市”“數(shù)字中國”等概念的提出都體現(xiàn)了國家對于GIS、GPS等新技術(shù)的重視。

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