智能城市測(cè)繪中地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用分析

趙懷利

ZHAO Huai-li

（山東省國(guó)土測(cè)繪院）

(Land Surveying and Mapping Institute of Shandong Province)

1 引言

在數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展和創(chuàng)新下，圖形數(shù)據(jù)處理愈加便捷，可以更加鮮明、直觀的展示地理坐標(biāo)在圖形中的關(guān)系。在城市測(cè)繪中，通過(guò)地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，可以將地理坐標(biāo)和信息有機(jī)整合在一起，獲得有效的數(shù)字圖像，為后續(xù)的工程建設(shè)和城市規(guī)劃建設(shè)提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，制定科學(xué)合理的建設(shè)方案。地理信息系統(tǒng)在我國(guó)的廣泛推廣和應(yīng)用，除了城市測(cè)繪工作以外，在防災(zāi)抗災(zāi)、天氣預(yù)測(cè)和交通管理方面同樣取得了取得了可觀的成效，加強(qiáng)對(duì)其研究，對(duì)于城市建設(shè)和發(fā)展具有一定促進(jìn)作用。

2 地理信息系統(tǒng)概述

地理信息系統(tǒng)是指將實(shí)際地理測(cè)繪的數(shù)據(jù)匯總處理，建立測(cè)繪數(shù)據(jù)地理模型。通過(guò)地理信息系統(tǒng)，可以更加直觀的把握測(cè)繪數(shù)據(jù)，將測(cè)繪得到的地理信息輸入到地理信息系統(tǒng)中，便于后續(xù)管理和決策。通過(guò)地理信息系統(tǒng)，采集、分析和處理地理測(cè)繪信息，建立地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，在此基礎(chǔ)上整合輸出，輸出更具動(dòng)感的圖像，為后續(xù)工作提供可靠數(shù)據(jù)依據(jù)。在地理信息系統(tǒng)應(yīng)用中，對(duì)地理數(shù)據(jù)有效整理，建立地理信息模型進(jìn)行地理決策，地理信息系統(tǒng)需要借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和分析，同時(shí)對(duì)地理信息系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理，整合地理信息數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)[1]。

3 地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能

3.1 地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)

1）抗干擾能力強(qiáng)

地理信息系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，相較于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)而言優(yōu)勢(shì)較為突出，可以有效降低外界因素的影響，抗干擾能力較強(qiáng)。諸如，在很多地形較為復(fù)雜的高山區(qū)域，或是雨雪天氣，可以利用GIS技術(shù)開(kāi)展工作，可以有效降低外界因素影響，將測(cè)量結(jié)果誤差控制在可接受范圍內(nèi)，提升測(cè)繪工作有效性。GIS技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，主要是借助衛(wèi)星監(jiān)測(cè)，所以只需要接收衛(wèi)星監(jiān)測(cè)的信息即可，操作更為便捷[2]。

2）測(cè)繪效率高

借助GIS技術(shù)進(jìn)行測(cè)繪工作，在地面上按照信號(hào)接收裝置，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化觀測(cè)、調(diào)節(jié)和估讀工作，相較于以往的人工方式可以有效提升工作效率。在一些復(fù)雜的地形測(cè)繪中，結(jié)合實(shí)際情況使用多種儀器設(shè)備組合測(cè)量，取長(zhǎng)補(bǔ)短，可以繪制更加詳細(xì)、直觀的地形圖，降低人工勞動(dòng)量，縮短工作時(shí)間，相較于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)而言效率更高。

3）測(cè)量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性高

智慧城市測(cè)繪工作中，以往主要是采用人工測(cè)量方式，借助儀器設(shè)備開(kāi)展測(cè)量工作，但是無(wú)論是什么樣的方法，都無(wú)法做到完全準(zhǔn)確，很小的誤差都可能出現(xiàn)較大的問(wèn)題，影響到測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度。但是，相較于傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)而言，GIS技術(shù)主要是通過(guò)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)，同遙感技術(shù)結(jié)合使用，即便是一些高樓大廈也可以實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)度的測(cè)量。測(cè)量精度方面，通過(guò)衛(wèi)星定位，衛(wèi)星直接在距離地球120km以外軌道面上監(jiān)測(cè)，圍繞地球進(jìn)行平面掃描，將收集得到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，誤差無(wú)限接近于零[3]。

3.2 地理信息系統(tǒng)的功能

1）空間分析和查詢

GIS技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，在數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建中運(yùn)用分層處理方法，便于后續(xù)的GIS開(kāi)發(fā)和管理。通過(guò)此種模式，輸出原始圖，進(jìn)行空間分析和查詢，將查詢結(jié)果通過(guò)原始圖表現(xiàn)出來(lái)，經(jīng)過(guò)處理的圖像和原圖相一致?？臻g變換的內(nèi)容包括空間查詢、重疊和空集合分析等等。

2）模擬預(yù)測(cè)和分析評(píng)價(jià)

地理信息系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的分析、提取和存儲(chǔ)，還可以根據(jù)地形地貌實(shí)際情況，選擇有效算法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為后續(xù)的測(cè)量工作提供可靠依據(jù)。評(píng)價(jià)結(jié)果主要是通過(guò)函數(shù)和命令形式表現(xiàn)出來(lái)，預(yù)測(cè)測(cè)量趨勢(shì)，提升預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度。與此同時(shí)，借助地理信息系統(tǒng)可以分析可能出現(xiàn)的后果，尋求合理對(duì)策予以解決，盡可能降低風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)[4]。

3）圖像輸出

GIS技術(shù)可以輸出更加直觀的數(shù)字化圖像，建立地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，相較于以往人工繪制方法而言，工作效率可以大大提升，降低人工勞動(dòng)量的同時(shí)，圖像繪制成本隨之降低，帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

4 智慧城市測(cè)繪中地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1 數(shù)據(jù)采集

在智慧城市測(cè)繪工作開(kāi)展中，通過(guò)地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，相較于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)而言優(yōu)勢(shì)更為突出。在數(shù)據(jù)采集中，為了可以獲得連續(xù)對(duì)像實(shí)體，在測(cè)繪工作中應(yīng)該采用不同的離散和抽象。柵格數(shù)據(jù)集分辨率和矢量存儲(chǔ)方式選擇中，通過(guò)地面單位網(wǎng)格寬度和點(diǎn)線面三要素來(lái)表示，采集和存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。除此之外，還可以通過(guò)其他方法來(lái)采集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。以往的數(shù)據(jù)采集中，通過(guò)人工測(cè)量方式來(lái)采集數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)字化處理得到數(shù)據(jù)。較為前沿的技術(shù)中，利用GPS全球定位系統(tǒng)來(lái)確定地理坐標(biāo)，輸入到地理信息系統(tǒng)中進(jìn)行處理[5]。

4.2 數(shù)據(jù)處理

地理信息系統(tǒng)在城市測(cè)繪工作中，將采集得到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理時(shí)，具有時(shí)間特征、空間特征和屬性特征。就屬性特征來(lái)看，主要是對(duì)城市道路和建筑進(jìn)行測(cè)量。城市道路和道路交叉口交通量是主觀屬性，而道路名稱和交叉口形狀則是客觀屬性。將信息輸入到地理信息系統(tǒng)中進(jìn)行處理，提升信息精準(zhǔn)性和可靠性，為后續(xù)的工作開(kāi)展提供可靠依據(jù)。

云計(jì)算對(duì)于城市測(cè)繪具有重要促進(jìn)作用，促使地理信息產(chǎn)業(yè)空間數(shù)據(jù)量高速增長(zhǎng)，逐漸從GB級(jí)、TB級(jí)發(fā)展到PB級(jí)或EB級(jí)，數(shù)據(jù)處理難度較高。而云計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模和更深數(shù)據(jù)的處理，如遙感云和位置云。不需要搭建專用環(huán)境即可采集地理信息數(shù)據(jù)；位置云借助手機(jī)信號(hào)解算實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航和定位。

4.3 數(shù)據(jù)管理

在智慧城市測(cè)繪工作開(kāi)展中，通過(guò)地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)于城市道路的橋梁、道路或是交叉口，均可以通過(guò)點(diǎn)表示，城市的建筑物用面表示，城市道路中線則是用線表示。將這些數(shù)據(jù)整合在一起，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行處理。

諸如，某城市地鐵工程在住宅小區(qū)工地施工，由于工地地質(zhì)條件較差，工程地基施工完成后，進(jìn)行樁施工，發(fā)現(xiàn)住宅小區(qū)周邊存在不同程度上的沉降現(xiàn)象。地鐵采用盾構(gòu)施工，工程樁中間穿行，最近距離大概在1.7m～1.8m，出現(xiàn)工程樁位移和建筑物沉降現(xiàn)象。為了保證工程安全，需要加強(qiáng)變形監(jiān)測(cè)，在每棟建筑物周邊設(shè)立2～12個(gè)基礎(chǔ)沉降觀測(cè)點(diǎn)和4個(gè)地面沉降觀測(cè)點(diǎn)，隧道和止水幕墻交叉位置設(shè)置6～8個(gè)地面沉降觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)之間間距大概在15m～30m左右。同時(shí)，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)和三維測(cè)繪技術(shù)，搭建三維數(shù)字模型，有效進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)管理，為后續(xù)的管理提供可靠依據(jù)。

4.4 數(shù)據(jù)顯示

通常情況下，在大中型城市測(cè)繪工作開(kāi)展中，單一的符號(hào)和地圖等表達(dá)方式集合在一起，在地形圖中可以清楚的揭示地理特征。通過(guò)對(duì)地圖上單一符號(hào)的分析，可以了解監(jiān)測(cè)對(duì)象的密集程度；顏色可以表示密集等級(jí)。如果是用來(lái)揭示城市居民居住情況，地圖上可以直觀的揭示，為后續(xù)的城市建設(shè)和規(guī)劃提供可靠依據(jù)。

地理信息系統(tǒng)憑借自身獨(dú)特的功能優(yōu)勢(shì)，在智慧城市測(cè)繪工作中得到了廣泛應(yīng)用，可以有效改善傳統(tǒng)工作中的缺陷和不足，滿足地理數(shù)據(jù)信息分析需求。GIS地理信息系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展中，將與SDA技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合和創(chuàng)新，提升測(cè)繪智能化水平。

5 結(jié)論

綜上所述，在智慧城市測(cè)繪工作中，相較于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)而言，通過(guò)地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用，可以將地理坐標(biāo)和信息有機(jī)整合在一起，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集和處理，獲得有效的數(shù)字圖像，為后續(xù)的工程建設(shè)和城市規(guī)劃建設(shè)提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，推動(dòng)城市建設(shè)和發(fā)展。

[1]劉宗波.淺析測(cè)繪與地理信息新技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用[J/OL].世界有色金屬,2017，36(23):42-43.

[2]何丹青,楊春光,陳建忠,高玉苓.試析航空攝影測(cè)量在GIS數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù),2018，10(03):122.

[3]劉宗波.大數(shù)據(jù)發(fā)展下礦山測(cè)繪地理信息服務(wù)分析[J].世界有色金屬,2017，15(20):52+54.

[4]熊光國(guó),朱經(jīng)龍.地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)在工程測(cè)量中的實(shí)踐[J].江西建材,2017，22(24):216.

[5]方靖.大數(shù)據(jù)對(duì)人民生活影響分析——以測(cè)繪地理信息為例[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017，12(36):177+179.