淺析測繪中地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用

張 偉

工程的建設(shè)與發(fā)展往往需要涉及大量地理信息數(shù)據(jù)，包括工程分布、道路、管線和井衛(wèi)等，因此，做好工程測繪工作十分重要。近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程建設(shè)數(shù)量與規(guī)模都有了較大提升，建設(shè)難度也越來越大，傳統(tǒng)的測繪模式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代社會的需求，特別是野外施工和大型高精度地標(biāo)建筑的測量放線工作，新型測繪技術(shù)隨即誕生并得到了越來越快的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)就是其中一項重要技術(shù)，它可以實現(xiàn)對地表信息數(shù)據(jù)的采集、管理、檢索、表達(dá)和分析，對于現(xiàn)代測繪具有重要意義。本文主要探討地理信息系統(tǒng)在測繪中的應(yīng)用。

1 地理信息系統(tǒng)優(yōu)勢特點及功能

1.1 地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢特點

1.1.1 數(shù)據(jù)測量精度高

在工程建設(shè)過程中，傳統(tǒng)的測量方式不論等級是一等還是二等，都存在一定的誤差，這種誤差是毫米級的。此外，測量結(jié)果還受到測量人員操作熟練程度和操作方式的影響，如果在操作上出現(xiàn)失誤現(xiàn)象，很可能會造成最終結(jié)果的重大誤差。運(yùn)用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行測量，可以利用環(huán)繞地球的24顆衛(wèi)星組成掃描平面，測量人員在安裝完設(shè)備之后，就可以向衛(wèi)星發(fā)送測量信號，由衛(wèi)星實現(xiàn)相關(guān)測量數(shù)據(jù)的獲取，并向操作者反饋信息。現(xiàn)階段，衛(wèi)星拍攝技術(shù)在精度上已經(jīng)大大超過傳統(tǒng)的測量設(shè)備，甚至可以在百公里之外的太空區(qū)域拍攝到地面的一只螞蟻。同時，利用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行測量，可以對人為操作誤差進(jìn)行有效避免，相較于傳統(tǒng)的測量技術(shù)，地理信息技術(shù)可以實現(xiàn)0.01mm級的測量精度，大大提升了測量的準(zhǔn)確性[2]。

1.1.2 受外界因素影響小

在傳統(tǒng)的工程測量中，測量與控制點的選擇受地形、地貌、地質(zhì)和氣候等因素影響較大，在山區(qū)或高原的某些地區(qū)，甚至無法開展測量工作，只能利用等高線模式或者插入法對該區(qū)域進(jìn)行估測。除此之外，工程測量與施工控制還受大風(fēng)、雨雪等惡劣天氣的影響，如果天氣的惡劣狀況達(dá)到一定程度，甚至無法開展要求較高的測量工作，嚴(yán)重影響測量工作效率。地理信息系統(tǒng)是在大氣層外部進(jìn)行測量的，其測量結(jié)果不受惡劣天氣影響。此外，運(yùn)用GIS技術(shù)進(jìn)行工程測量和監(jiān)控，只要在測量位置上放置發(fā)射接收一體設(shè)備即可，不需要進(jìn)行調(diào)平等操作，相較于傳統(tǒng)測量技術(shù)，GIS技術(shù)測量工作面小，因此受地形、地貌和地質(zhì)等因素影響較小。

1.1.3 測量效率高

傳統(tǒng)測量需要進(jìn)行調(diào)平、調(diào)節(jié)、觀測、估讀等一系列環(huán)節(jié)，而地理信息系統(tǒng)則省略了這些步驟，并且受外界因素影響小，因此，地理信息系統(tǒng)的測量效率得到了有效提升。特別是在勘測地形、地貌時，利用數(shù)臺GIS 測量儀進(jìn)行分組掃描，可以對所測地形進(jìn)行快速繪制，實現(xiàn)了測繪效率的大大提升。

1.2 地理信息系統(tǒng)的功能

1.2.1 輸出功能

繪制地形圖時地理信息系統(tǒng)的重要功能之一，地形圖的繪制就是地理信息系統(tǒng)的輸出功能。相較于手工制圖，地理信息系統(tǒng)可以利用衛(wèi)星進(jìn)行地形圖的繪制，使得地形圖繪制自動化得以實現(xiàn)，不僅大大提升了地形圖繪制的精度，更提高了繪制效率。繪制地形圖就是地理信息系統(tǒng)開發(fā)的最初目的，這一強(qiáng)大的輸出功能也為地形數(shù)據(jù)庫提供了全面有效的技術(shù)保障[3]。

1.2.2 數(shù)據(jù)管理與控制功能

地理信息系統(tǒng)能夠運(yùn)用多種方式對地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入，此外，對于數(shù)據(jù)庫進(jìn)行直接管理、控制和維護(hù)也可以通過地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，地理信息系統(tǒng)能夠?qū)Ω黝愃枰男畔?shù)據(jù)進(jìn)行檢索和準(zhǔn)確查詢，方便了決策人員通過地理信息系統(tǒng)對所需要的空間、地理數(shù)據(jù)信息進(jìn)行準(zhǔn)確而快速地查找，為監(jiān)測工作者提供了全面的一手資料，便于后續(xù)工作的開展?？偠灾ㄟ^運(yùn)用地理信息系統(tǒng)，能夠有效利用并管理測量信息數(shù)據(jù)。

1.2.3 遙感影像處理功能

遙感技術(shù)是地理信息系統(tǒng)獲取各類數(shù)據(jù)信息的主要技術(shù)手段?，F(xiàn)階段，遙感技術(shù)具備影響處理功能，因此，地理信息系統(tǒng)也具備處理圖像的重要功能。一般情況下，遙感數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)內(nèi)部的一個子模塊，通過遙感影像技術(shù)中的自動影像匹配技術(shù)，可以處理相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2 測繪中地理信息系統(tǒng)的實際應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)屬于一項新型技術(shù)，它從發(fā)展到目前應(yīng)用也只是經(jīng)過了四十年左右的時間，在地理信息系統(tǒng)的發(fā)展過程中，隨著科技水平的不斷提升，人們在信息的精確度方面也提出的更高的要求?，F(xiàn)在，地理信息系統(tǒng)正在逐步發(fā)展與完善，在工程測繪中的應(yīng)用也越來越普遍。

2.1 數(shù)據(jù)信息的采集

在測繪工作開展的初期，需要采取不同的方式對客觀世界中的各類現(xiàn)實對象進(jìn)行抽象、離散處理。在地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，對于連續(xù)對象實體進(jìn)行儲存一般采取柵格和矢量這兩種方法。柵格數(shù)據(jù)包含以下內(nèi)容：存儲單位的行與列、存儲單元存放唯一值，對于柵格數(shù)據(jù)集的分辨率，則是通過地面單位的網(wǎng)格寬度進(jìn)行確定的。矢量存儲就是利用幾何圖形中的點、線、面等元素來表示客觀存在的對象。除了以上兩種方式，空間數(shù)據(jù)要進(jìn)行非空間數(shù)據(jù)的存儲，還可以通過將其他附加數(shù)據(jù)作為對象屬性實現(xiàn)。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集中，數(shù)字信息一般是通過現(xiàn)有數(shù)據(jù)，或?qū)埘ケ∧さ貓D進(jìn)行掃描而產(chǎn)生的。利用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，首先是通過全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)對相應(yīng)的位置坐標(biāo)進(jìn)行獲取，然后在地理信息系統(tǒng)中輸入坐標(biāo)信息，由系統(tǒng)對其進(jìn)行處理。由于傳感裝置，如攝像機(jī)、激光雷達(dá)、數(shù)字掃描儀等在許多平臺上都有設(shè)置，而這些傳感裝置又是互相連接的，在這種情況下，傳感裝置結(jié)合了航空器、衛(wèi)星所搭建的數(shù)據(jù)處理平臺，根據(jù)航空照片、圖片判讀數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的特征對數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇，在進(jìn)行數(shù)據(jù)捕捉時，可以利用二維或三維形式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)向?qū)?yīng)軟拷貝系統(tǒng)的傳輸。除此之外，遙感技術(shù)也可以應(yīng)用到數(shù)據(jù)信息的采集中來，通過主動傳感器向傳感器包發(fā)射電磁波或無線電波，不同的傳感器包可以實現(xiàn)其反射系數(shù)的被動測量，最后在地理信息系統(tǒng)中實現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)的輸出。

2.2 數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)換和處理

在對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面、細(xì)致收集的同時，地理信息系統(tǒng)還具備數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)換與處理功能，對所收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行直接轉(zhuǎn)換，從而將其轉(zhuǎn)換成可以直接利用的數(shù)據(jù)資料。地理信息系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了數(shù)據(jù)精確性和全面性的有效提升，而且大大提高了測繪工作的效率。地理信息系統(tǒng)在對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理時，其工作步驟如下：首先，在將數(shù)據(jù)信息輸入到地理信息系統(tǒng)內(nèi)部，這時地理信息系統(tǒng)就對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動處理；其次，地理信息系統(tǒng)會利用拓?fù)浣５姆绞竭M(jìn)行圖形的疊加，對于已存在于地理信息系統(tǒng)內(nèi)部測量圖形和通過數(shù)據(jù)收集得到的測量圖形，將其相同部分進(jìn)行疊加；最后，地理信息系統(tǒng)還要根據(jù)數(shù)據(jù)信息特點進(jìn)行相應(yīng)的分析。在對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理的過程中，地理信息系統(tǒng)能夠?qū)?shù)字化空間信息資料條件下屬性不同條件之間的空間關(guān)系進(jìn)行自動識別，為地理信息系統(tǒng)的后續(xù)分析工作提供基礎(chǔ)。除此之外，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)還能實現(xiàn)所收集數(shù)據(jù)的重構(gòu)，轉(zhuǎn)變所收集數(shù)據(jù)的格式，使其能夠被設(shè)備識別，以此實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)源之間的兼容。

2.3 地理信息系統(tǒng)的空間處理

數(shù)據(jù)信息的收集、轉(zhuǎn)換與處理都屬于數(shù)據(jù)處理的預(yù)處理。當(dāng)預(yù)處理完成之后，地理信息系統(tǒng)就可以開展圖形數(shù)據(jù)的分析計算工作。由于地理信息系統(tǒng)具有較強(qiáng)的空間分析能力，能夠?qū)崿F(xiàn)對已獲取數(shù)據(jù)有效而可靠的空間分析，利用地理測繪系統(tǒng)對圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行探究、計算，或定量描述空間物體的空間位置，從而研究與計算空間事物之間的關(guān)系?？臻g分析是地理信息系統(tǒng)的核心功能，其過程也具有復(fù)雜性的特點。在通常情況下，空間分析是對區(qū)域科學(xué)、地理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、地球物理學(xué)等多個學(xué)科的綜合運(yùn)用，并且利用拓?fù)鋵W(xué)、圖論和空間統(tǒng)計學(xué)等，對空間構(gòu)成進(jìn)行分析，以此獲取、了解并描述空間數(shù)據(jù)，然后對空間過程進(jìn)行模擬和預(yù)測，以此實現(xiàn)對地理空間事件的調(diào)度與掌控。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著科技水平的不斷提升，地理信息系統(tǒng)也得到了不斷發(fā)展，在各個領(lǐng)域中都有了廣泛的應(yīng)用，特別是在測繪領(lǐng)域。地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信息收集、處理和輸出能力，對于工程測繪具有非常重要的意義。將地理信息系統(tǒng)應(yīng)用到測繪工作中，不僅可以有效提升測繪工作效率與測繪精度，而且使得工程測繪工作量大大減少。當(dāng)然，目前地理信息系統(tǒng)還不夠完善，在地理信息系統(tǒng)的利用上，相關(guān)技術(shù)人員還需要不斷借鑒，不斷創(chuàng)新，將測繪系統(tǒng)與先進(jìn)技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，不斷提升工程測繪水平，推動社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展。

[1] 劉健聲. 工程測繪中地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J]. 建筑知識，2016（12）：52.

[2] 張建輝. 工程測繪中地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J]. 黑龍江科技信息，2016（6）：6.

[3] 龐國俊. 測繪中地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用探討[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（15）：281.