大數(shù)據(jù)時代地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用分析

賴山東

江西省自然資源測繪與監(jiān)測院 江西 南昌 330009

引言

在城市建設(shè)工程中，城市測繪工作一直扮演著非常重要的角色，如若想順利開展城市測繪工作，期間離不開地理信息系統(tǒng)的輔助?，F(xiàn)階段，中國城市化進程的不斷推進對城市規(guī)劃、城市測量的要求越來越高，傳統(tǒng)的城市測繪技術(shù)已經(jīng)無法滿足當前要求。因此，以地理信息技術(shù)為核心的城市測繪方案更加科學可行，近年來得到了廣泛的應(yīng)用。由此可見，地理信息系統(tǒng)在城市測繪中的使用是非常必要的，對該系統(tǒng)進行的應(yīng)用與開發(fā)具有重大的現(xiàn)實與經(jīng)濟意義。

1 地理信息系統(tǒng)的具體內(nèi)容

地理信息系統(tǒng)的內(nèi)容比較復雜，主要通過計算機進行操作，因為數(shù)據(jù)量比較大，所以需要計算機系統(tǒng)的整合和分析，然后再以一種人們便于理解的方式傳達出來，比如，圖形傳達。地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用也十分廣泛，在各項大型建筑和小型建筑如建橋、修路等工程中普遍存在。操作流程主要有以下3個步驟：一，前期準備工作。地理信息系統(tǒng)需要大量的數(shù)據(jù)來對現(xiàn)有的各項信息數(shù)據(jù)進行分析比對，因此第一步就是收集數(shù)據(jù)，然后再對數(shù)據(jù)進行分析，最后進行展現(xiàn)。二，如果將這些信息以數(shù)據(jù)的形式展現(xiàn)出來，那么絕大部分人難以看懂，因此就需要把收集匯總好的數(shù)據(jù)以模型的方式予以展現(xiàn)。三，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)量十分巨大，僅依靠人力去計算是十分困難的，因此，就需要借助計算機來對這些相關(guān)數(shù)據(jù)進行管理控制。

2 大數(shù)據(jù)對測繪地理信息工作的影響

大數(shù)據(jù)對測繪地理信息工作的影響包括以下3點。一是提高工作能力。在新的發(fā)展階段，測繪地理信息企業(yè)需要全面地提高自身的工作能力，以便更好地滿足客戶的需求，贏得客戶的信任。為了實現(xiàn)該目標，測繪地理信息企業(yè)可以應(yīng)用大數(shù)據(jù)開展測繪地理信息的存儲、管理、利用等多項工作。二是構(gòu)建新的工作模式。大數(shù)據(jù)為人類生產(chǎn)、生活帶來了便利。測繪地理信息企業(yè)需要認識到大數(shù)據(jù)對于提高自身發(fā)展水平的意義，積極地應(yīng)用大數(shù)據(jù)構(gòu)建新的工作模式，進而科學指導測繪地理信息處理工作[1]。三是升級信息系統(tǒng)。隨著用戶對測繪地理信息工作要求的提升，測繪地理信息企業(yè)需要優(yōu)化發(fā)展自我。其中，可以通過利用大數(shù)據(jù)完成信息系統(tǒng)的升級改造，提高自身工作效率與質(zhì)量。若是測繪地理信息企業(yè)不注重應(yīng)用大數(shù)據(jù)優(yōu)化信息系統(tǒng)，就容易制約自身可持續(xù)發(fā)展。可見，測繪地理信息企業(yè)需要認真地研究大數(shù)據(jù)與信息系統(tǒng)改造升級的關(guān)系，增強大數(shù)據(jù)利用能力，以打造優(yōu)質(zhì)的信息系統(tǒng)。

3 大數(shù)據(jù)在測繪地理信息中的應(yīng)用要點

3.1 現(xiàn)代數(shù)字化城市測繪技術(shù)

目前，中國已經(jīng)逐步進入到了新的發(fā)展階段，城市化建設(shè)進程也在不斷加快，人們對于中國城市規(guī)劃的測繪整體的發(fā)展要求也在變得越來越高，為了確保人們的主觀期望能夠得到充分滿足，行業(yè)內(nèi)及相關(guān)部門工作人員也都應(yīng)該積極對各種城市規(guī)劃測繪新型信息技術(shù)產(chǎn)品進行研究開發(fā)，以此來有效保證社會對于城市化規(guī)劃發(fā)展的整體需求。隨著當前中國測繪科學信息技術(shù)的不斷進步發(fā)展，傳統(tǒng)的地理測量技術(shù)已經(jīng)很難真正滿足現(xiàn)階段測繪工作的實際需要，傳統(tǒng)的測繪工作在初期展開的很多時候主要目的還是以人工圖繪測量工作為主，加以現(xiàn)代設(shè)備測量輔助的工作方式，這種測繪工作方式不僅測繪工作效率低下，其中的整體測繪工作服務(wù)質(zhì)量也很難真正得到有效保證。

3.2 利用大數(shù)據(jù)存儲方式，優(yōu)化地理信息系統(tǒng)存儲模式

盡管GIS軟件在實際應(yīng)用過程中可以借由對象關(guān)系模型拓展RDBMS的性能，使其實現(xiàn)對圖形、屬性數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)的并行管理，還能達到多比例尺空間數(shù)據(jù)存儲的目的。但這種數(shù)據(jù)存儲方式無法通過當時現(xiàn)有的技術(shù)實現(xiàn)，并且這種方式在某種程度上還限制了地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)的自動綜合能力。與此同時，基于C/S架構(gòu)的GIS系統(tǒng)還會受到自身封閉性的影響，使其數(shù)據(jù)共享能力過于薄弱，無法保證批量數(shù)據(jù)處理后的存儲和同步更新能力，這也是借由大數(shù)據(jù)存儲方式革新傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲方式的主要原因。在數(shù)據(jù)信息存儲過程中，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方式主要是通過RDBMS進行存儲，而大數(shù)據(jù)處理方式是以NoSQL為主，這也是2種數(shù)據(jù)處理方式存在差別的根本原因。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方式中的RDBMS在結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲方面具有明顯優(yōu)勢，但大數(shù)據(jù)處理方式可以有效應(yīng)對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與半結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)化的存儲問題，并且利用大數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)存儲時還可以實現(xiàn)分布式計算集群或分布式數(shù)據(jù)庫等多種方式，而這種數(shù)據(jù)庫存儲形式就是所謂的NoSQL云存儲技術(shù)。實際上，盡管傳統(tǒng)RDBMS也包含了分布式數(shù)據(jù)庫，但其仍以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主，并且還有著較高的精確度和一致性要求，在一定程度上弱化了其拓展功能。而NoSQL存儲技術(shù)則并不過多地要求精確度和一致性，在功能拓展方面也有著明顯優(yōu)勢。相比于RDBMS，NoSQL的連接特性并不強，因此在NoSQL數(shù)據(jù)存儲過程中其有著良好的可延展性，極大地提高了數(shù)據(jù)存儲模型的靈活多樣性，還節(jié)約了數(shù)據(jù)存儲和更新過程中可能產(chǎn)生的開銷[2]。例如，MongoDB存儲方式就是將RDBMS中“行”的概念用“文檔”模型進行替換，以此為文檔數(shù)據(jù)庫管理奠定了良好基礎(chǔ)，使其存儲形式達到了多元化和可兼容的目的，還形成了良好的拓展性功能。實際上這種文檔形式的替換為數(shù)據(jù)存儲過程中數(shù)組或文檔的嵌套創(chuàng)造了良好的先決條件，真正意義上實現(xiàn)了復雜層次關(guān)系單一存儲記錄的目的。與此同時，這種存儲方式下的數(shù)據(jù)還具有結(jié)構(gòu)松散的特點，有效提高了該數(shù)據(jù)存儲模型的靈活性和多樣性，極大地簡化了其數(shù)據(jù)模型的復雜層次關(guān)系，使得復雜屬性下的數(shù)據(jù)查詢和索引功能有著良好的簡便性，真正為RDBMS查詢功能的實現(xiàn)提供了大力支持。

3.3 工程變形監(jiān)測中的應(yīng)用

在工程建設(shè)中如果部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形情況，會對整體建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成嚴重威脅。因此需要綜合利用地理信息系統(tǒng)對其進行實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)工程變形情況并采取有效措施進行處理，保障整體工程施工質(zhì)量。此外，還可以與GPS技術(shù)進行融合應(yīng)用，對監(jiān)測數(shù)據(jù)開展系統(tǒng)性分析，方便工作人員對工程變形情況進行全過程掌控。工程變形主要是在地殼運動作用下引起的，如，大壩變形、地表沉降變形，非常不利于工程安全性和可靠性。利用地理信息技術(shù)以及多種現(xiàn)代化技術(shù)的融合應(yīng)用，可以實現(xiàn)動態(tài)性跟蹤監(jiān)測，確保變形信息的及時獲取、傳遞和分析，并幫助工作人員優(yōu)化和調(diào)整設(shè)計方案，強化整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少工程危險系數(shù)，減少經(jīng)濟損失。

3.4 在構(gòu)建測繪地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

在競爭激烈的社會背景下，地理信息企業(yè)需要升級業(yè)務(wù)，加快信息化發(fā)展速度，切實增強自身在行業(yè)中的競爭力?，F(xiàn)今，大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)進入了新的發(fā)展階段，通過將大數(shù)據(jù)技術(shù)與地理信息工作進行融合，可以強化地理信息工作效果。基于此，地理信息企業(yè)需要認識到大數(shù)據(jù)技術(shù)對于提升自身發(fā)展的積極意義，進而主動地推進大數(shù)據(jù)技術(shù)與地理信息工作的融合發(fā)展。比如，可以應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建測繪地理信息系統(tǒng)，并針對客戶需求創(chuàng)建個性化服務(wù)，滿足客戶對地理信息搜集、分析、使用等多方面的需求，保證提升地理規(guī)劃設(shè)計水平。

3.5 在資源調(diào)查中的應(yīng)用

當前中國城市發(fā)展十分迅速，人們生活品質(zhì)在顯著提升的同時，對于資源的消耗和利用也更加巨大，這導致資源承載力不斷提升，迫切需要通過測繪的方式進行資源調(diào)查，更好地滿足人們的現(xiàn)實需求[3]。在實際開展城市資源調(diào)查測繪時，工作人員需要利用先進的技術(shù)手段，同時結(jié)合實際情況，開展資源的探測、調(diào)查等作業(yè)，利用現(xiàn)代化的地理信息系統(tǒng)，采集相關(guān)的資源數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)的分析工作高效開展提供數(shù)據(jù)指導，有效緩解人們與資源匱乏之間的緊張關(guān)系，實現(xiàn)城市建設(shè)的可持續(xù)性發(fā)展。對于資源調(diào)查工作中的相關(guān)測繪工作者而言，為了提升資源調(diào)查和探測水平，需要對現(xiàn)有的地理信息系統(tǒng)進行不斷的優(yōu)化和完善，讓資源信息采集和搜索的水平進一步提升，為資源調(diào)查工作的高效開展奠定堅實基礎(chǔ)。除此之外，作為測繪工作人員，還需要加強對于資源調(diào)查工作的重視力度，結(jié)合城市資源利用現(xiàn)狀，通過開展一系列測繪作業(yè)，為資源保護工作的進行提供參考。

3.6 制作應(yīng)急圖件

地理信息系統(tǒng)還可以在應(yīng)急圖件的制作中發(fā)揮極大的功能作用，可以對原始地理數(shù)據(jù)進行有效性加工處理，并制作成相關(guān)圖件，而且制作而成的圖件具有較為清晰的識別性，應(yīng)用價值較高。地理信息系統(tǒng)可以對不同的測繪系統(tǒng)進行融合應(yīng)用，從而對不同類型的數(shù)據(jù)信息進行全面性融合，以便獲得應(yīng)急數(shù)據(jù)測繪結(jié)果，方便后續(xù)工作的順利開展。其中，可以綜合利用遙感影像一體化測圖系統(tǒng)，在攝影測量技術(shù)支撐下形成序列影像，并對實物的具體形狀、定位、尺寸等實施全面性、清晰性恢復，確保數(shù)據(jù)處理效果的高質(zhì)量化；還可以融合應(yīng)用應(yīng)急快速制圖系統(tǒng)，對應(yīng)急流程中的測繪數(shù)據(jù)實施科學處理，對采集獲取的核心數(shù)據(jù)進行提取，對其加工編輯后與現(xiàn)有的地理數(shù)據(jù)進行融合，并開展符號化轉(zhuǎn)化、標注，形成應(yīng)急圖件。

3.7 優(yōu)化創(chuàng)新大數(shù)據(jù)技術(shù)

時代在發(fā)展，社會在變化，對測繪地理信息工作的要求也在發(fā)生變化。為了有效支持測繪地理信息工作的有序推進，就需要優(yōu)化創(chuàng)新大數(shù)據(jù)技術(shù)。由于大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)化與創(chuàng)新離不開資金的支持，因此有必要投入合理的資金予以支持。與此同時，需要組建大數(shù)據(jù)技術(shù)研發(fā)團隊，以便高效進行技術(shù)創(chuàng)新工作[4]。值得注意的是，在優(yōu)化創(chuàng)新大數(shù)據(jù)技術(shù)的過程中，要了解測繪地理信息工作的要求、需求等，結(jié)合該工作的需求、要求等創(chuàng)新大數(shù)據(jù)技術(shù)，保證大數(shù)據(jù)技術(shù)的實用性，提高測繪地理能立即完成整改時，責任部門應(yīng)根據(jù)“五定原則”限期進行整改，并落實到位。待隱患整改完成之后，項目分管領(lǐng)導或者專職安全管理人員要進行復查、審核并確認。如果發(fā)現(xiàn)是重大隱患的，應(yīng)立即停止施工，及時向企業(yè)安全生產(chǎn)管理部門匯報，并根據(jù)具體情況制訂重大隱患整改方案，且該方案必須在相關(guān)負責人審核且通過后方可執(zhí)行。有條件的施工企業(yè)還可以聘請專家參與其中。重大隱患的排查同樣應(yīng)該在保證施工人員人身安全的情況下實施，整改完成后組織現(xiàn)場管理人員、技術(shù)人員以及安全生產(chǎn)管理人員進行反復核查。確認隱患消除后，方可進入下一工序或者恢復施工。

3.8 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換處理

對于大型城市環(huán)境測繪而言，其通過測繪系統(tǒng)得到的應(yīng)用數(shù)據(jù)往往會因此出現(xiàn)很大的應(yīng)用差異性，數(shù)據(jù)之間的應(yīng)用屬性也并不一樣。所以，測繪技術(shù)人員還需要對實際測繪過程所得的大量數(shù)據(jù)資料進行綜合處理以及分析，進而將其綜合用于實際測繪應(yīng)用當中。測繪分析人員在充分利用GIS技術(shù)之后，可以針對測繪數(shù)據(jù)的相關(guān)地理信息建立聯(lián)系，組合成為數(shù)學分析以及模型等。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著現(xiàn)代科技手段的日益完善，大數(shù)據(jù)技術(shù)逐漸在各行業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，因而在地理信息系統(tǒng)中科學運用大數(shù)據(jù)已成為迎合新時代發(fā)展需要的必然選擇。在地理信息系統(tǒng)中正式應(yīng)用大數(shù)據(jù)前，還需要從數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理兩方面著手，研究地理信息系統(tǒng)應(yīng)用過程中存在的實際問題，并在此基礎(chǔ)上依托于大數(shù)據(jù)存儲方式革新地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲方式。與此同時，在大數(shù)據(jù)交互式處理方式的支持下，還可以從地理信息系統(tǒng)的處理和更新兩方面著手對其應(yīng)用進行創(chuàng)新。