地理信息系統(tǒng)在測繪工程中的應(yīng)用分析

孫曉偉

【摘 要】隨著現(xiàn)代化事業(yè)的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)代工程建設(shè)對精度和功能的要求越來越高，尤其是測繪工程，逐漸朝著模塊化、自動(dòng)化和數(shù)字化的方向發(fā)展。地理信息系統(tǒng)作為測繪工程的技術(shù)支撐，能在很大程度上實(shí)現(xiàn)綜合評價(jià)分析、空間查詢、空間分析等功能，提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，促進(jìn)測繪工程質(zhì)量和作業(yè)效率的提升。本文就對地理信息系統(tǒng)在測繪工程中的應(yīng)用觀察進(jìn)行分析和探究。

【關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng)；測繪工程；應(yīng)用分析

引言

近年來，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)不斷地完善，全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都廣泛地用于地理系統(tǒng)當(dāng)中?，F(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展為地理信息技術(shù)提供了重要的技術(shù)支持，提高了測繪工程的作業(yè)效率和質(zhì)量，提高了結(jié)果的精確度。

1工程測繪技術(shù)的發(fā)展

工程測繪技術(shù)具有較悠久的發(fā)展歷史，在傳統(tǒng)測量技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過現(xiàn)代化的技術(shù)，慢慢轉(zhuǎn)向數(shù)字化測量，逐步實(shí)現(xiàn)工程測量內(nèi)業(yè)與外業(yè)一體化。目前工程測繪服務(wù)的范圍越來越廣，為多個(gè)行業(yè)提供了科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。尤其是新型的數(shù)字技術(shù)可以通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬信號(hào)，將成果直接表現(xiàn)出來，在使用、維護(hù)以及更新方面更為便捷，還能保持信息產(chǎn)品的現(xiàn)勢性。

2地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)本質(zhì)與組成

地理信息系統(tǒng)的本質(zhì)是在以直觀的方式表達(dá)真實(shí)世界的基礎(chǔ)上，對各種信息進(jìn)行查詢、分析、處理和顯示，使人們能夠做出科學(xué)的決策。地理信息系統(tǒng)操作的對象是地理空間數(shù)據(jù)，即由三基本元素組成的地理實(shí)體：點(diǎn)、線和面。地理實(shí)體是指相對永久存在的地表物體，如山地、道路、城市等。描述一條道路，我們會(huì)提到它的位置（在哪里）和它的特征（名稱、長度、方向等）。地理信息系統(tǒng)具有處理帶有地理參照的空間數(shù)據(jù)的能力，使其有別于其他的信息系統(tǒng)，從而被廣泛應(yīng)用于災(zāi)害監(jiān)測、環(huán)境評估、城市與區(qū)域規(guī)劃等行業(yè)中[1]。從應(yīng)用操作的角度來看，地理信息系統(tǒng)由硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員和應(yīng)用程序模型組成。地理信息系統(tǒng)可分為五部分：a.人員，是地理信息系統(tǒng)最重要的組成部分。開發(fā)人員必須定義在GIS中執(zhí)行的各種任務(wù)并開發(fā)處理程序，熟練的操作人員通常可以克服GIS軟件功能的不足，但事實(shí)恰恰相反最好的軟件不能彌補(bǔ)運(yùn)營商對GIS一無所知的副作用。b.數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確和可用數(shù)據(jù)會(huì)影響查詢和分析結(jié)果。c.硬件，硬件的性能影響軟件的處理速度、易用性和可能的輸出方法。d.軟件，不僅包含GIS軟件，還包括各種數(shù)據(jù)庫、繪圖、統(tǒng)計(jì)、圖像處理等程序。e.過程，地理信息系統(tǒng)需要明確的定義，并使用一致的方法生成正確的、可驗(yàn)證的結(jié)果。

3地理信息系統(tǒng)在測繪工程中的應(yīng)用

3.1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理是建立GIS數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵步驟，涉及空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的組織。存儲(chǔ)方法與數(shù)據(jù)文件的組織結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇決定了系統(tǒng)在一定程度上可以執(zhí)行的數(shù)據(jù)分析功能。在地理數(shù)據(jù)的組織與管理中，最關(guān)鍵的是如何將空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)相結(jié)合。目前，大多數(shù)系統(tǒng)分別存儲(chǔ)兩個(gè)，它們通過共同項(xiàng)（一般定義為地物標(biāo)識(shí)碼）來連接?？臻g數(shù)據(jù)管理是GIS數(shù)據(jù)管理的核心。

3.2虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)急

作為一種新型測繪技術(shù)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)立足于計(jì)算機(jī)，對一種虛擬的三維空間進(jìn)行模擬，其能夠給應(yīng)用者帶來觸覺、聽覺、視覺上的模擬，進(jìn)而讓其可以實(shí)時(shí)地判斷事物的現(xiàn)狀。在此過程當(dāng)中，系統(tǒng)根據(jù)測繪數(shù)據(jù)融合、測繪數(shù)據(jù)采集制作三維的電子地圖。對于應(yīng)急演練而言，該技術(shù)創(chuàng)設(shè)了一種新型的模式，可以在虛擬的情境中模擬場地事故，對一系列的事故現(xiàn)象進(jìn)行人為地制造，讓參與演練的工作者積極地響應(yīng)。如此的演練體現(xiàn)了培訓(xùn)和演練的功能，也減少了成本的投入。這個(gè)系統(tǒng)可以模擬和分析事件，并且虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)跟其它技術(shù)相統(tǒng)一，能夠發(fā)揮更大的實(shí)際作用，像是跟室內(nèi)定位系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)相集成，在虛擬現(xiàn)實(shí)情境當(dāng)中呈現(xiàn)救援者的位置信息，方便救援指揮與救援方案的制定；跟物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控視頻的信息相集成，能夠通過三維情境對視頻信息進(jìn)行查看和調(diào)用，以深入把握場地的實(shí)際現(xiàn)狀。

3.3數(shù)據(jù)的采集

測繪人員實(shí)施測繪工程時(shí)，對真實(shí)世界中的物象進(jìn)行重點(diǎn)離散和抽象，地理信息系統(tǒng)是利用數(shù)量存儲(chǔ)與柵格的方式連續(xù)對象實(shí)體，具體表現(xiàn)為：①柵格存儲(chǔ)涉及單元儲(chǔ)存的列、行，旨在利用地面單位網(wǎng)格的寬度來確定柵格數(shù)據(jù)集分辨率；②矢量儲(chǔ)存則是根據(jù)幾何圖形的點(diǎn)、線、面等，對實(shí)際面臨的對象予以體現(xiàn)。就地理信息系統(tǒng)來說，空間數(shù)據(jù)能與其他非附加性數(shù)據(jù)相結(jié)合，對非空間數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，如在測量中與固有的聚脂薄膜地圖和數(shù)據(jù)視線相結(jié)合，通過掃描形成數(shù)字信息。值得注意的是，地理信息系統(tǒng)的重點(diǎn)在于與全球定位系統(tǒng)相結(jié)合來確定位置坐標(biāo)，然后將數(shù)據(jù)信息傳至系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析；或者是與遙感技術(shù)相結(jié)合，對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。在測量工作中采用地理信息系統(tǒng)時(shí)，大多平臺(tái)都具備傳感設(shè)備，其中涉及數(shù)字掃描儀、激光雷達(dá)、攝像機(jī)等，并且傳輸設(shè)備與其他設(shè)備有一定的聯(lián)系，與衛(wèi)星、航空器等平臺(tái)相互統(tǒng)一，通過其特征和航空圖片的選用，借助三維技術(shù)捕捉所需數(shù)據(jù)，然后將其傳輸?shù)娇截愊到y(tǒng)中，以獲得測量的信息數(shù)據(jù)。

3.4數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和處理

對于地理信息系統(tǒng)而言，其數(shù)據(jù)處理的模式主要就是利用數(shù)據(jù)處理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯和處理，以便預(yù)處理數(shù)據(jù)。一般系統(tǒng)軟件能對屬性不同的數(shù)字化空間數(shù)據(jù)間的關(guān)系進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，且對復(fù)雜空間的實(shí)體進(jìn)行連接，根據(jù)包含或臨近及向量數(shù)據(jù)實(shí)施數(shù)據(jù)分析。同時(shí)在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，尤其是控制測量過程中，極易出現(xiàn)線與交叉點(diǎn)分離的情況，降低測量結(jié)果的精確度，并且原地圖上出現(xiàn)污點(diǎn)也會(huì)對結(jié)果的精度造成影響，但采用地理信息系統(tǒng)則可避免上述問題。此外，數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換之前需變換整合處理坐標(biāo)投影，確保模型的適用性；在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中，應(yīng)利用數(shù)據(jù)重建的方式將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為系統(tǒng)能識(shí)別的格式，以此兼容不同的數(shù)據(jù)源。

3.5其他功能應(yīng)用

查詢和空間分析的功能是GIS的主要優(yōu)勢，也是區(qū)別于一般地圖制作系統(tǒng)的主要特征。實(shí)際上，在人們的日常生活中，衣、食、住、行等諸多實(shí)際問題都與 GIS的應(yīng)用密切相關(guān)。地理信息系統(tǒng)的空間分析著重于地球物理學(xué)，經(jīng)濟(jì)學(xué)，地理學(xué)，其他學(xué)科的有效統(tǒng)一，空間組成的空間統(tǒng)計(jì)和拓?fù)涮剿?，然后識(shí)別和獲取空間數(shù)據(jù)，以促進(jìn)模擬和預(yù)測。地理信息系統(tǒng)具有可視化功能，它是將已獲得的各種地理空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)的二維圖形和圖像。地理信息系統(tǒng)還可以在屏幕上以地圖、報(bào)表、統(tǒng)計(jì)圖表等形式顯示空間地理信息，還可以通過繪圖儀、硬拷貝機(jī)、打印機(jī)等輸出模擬地圖。屏幕上顯示的地圖通常稱為電子地圖。與模擬地圖相比，它有許多優(yōu)點(diǎn)：窗口縮放工具可用于連續(xù)縮放顯示地圖中的任何位置和范圍，直到達(dá)到最佳視覺效果為止。

結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)的測量方式受諸多因素的影響，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代測繪工程的實(shí)際需要，而地理信息技術(shù)的發(fā)展能滿足測繪需要，促進(jìn)測量精度的提高。地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的信息處理與收集功能，在測繪工程中獲得了廣泛的應(yīng)用，隨著系統(tǒng)的不斷完善，能更好地便利測量施工作業(yè)，發(fā)展為現(xiàn)代工程建設(shè)的主流趨勢，進(jìn)一步推動(dòng)測繪工程的可持續(xù)發(fā)展。

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（作者單位：中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院有限公司）