地理信息系统在测绘工程中的作用

文／李祥昌 江苏方洋水务有限公司 江苏连云港 222000

孙红杰 连云港市勘察测绘院有限公司 江苏连云港 222000

引言：

目前，我国的社会和经济发展势头强劲，各种工程项目的不断发展，对测绘工作的需求也越来越大。GIS是一种能够最大限度地提高测绘成果的技术方法，其独特的优越性是毋庸置疑的。GIS信息系统可以高效地收集、整理、计算和显示信息，为测绘工作提供了一种支持，可以提高测绘工作者整理资料的效率，减轻测量工作者的工作量，降低测量误差；GIS数据库的建设为地理信息系统的建设和使用奠定了基础，确保了其精度，需要通过实施相应的技术手段来不断增强其使用的效力。

1、地理信息系统概述

测绘与 GIS有着紧密的联系，两者互相补充，互相补充。GIS的产生和发展离不开当今的网络技术和通信技术的发展。随着我国经济和社会的持续高速发展，城市建设和工程建设的发展，对工程建设的需求越来越强烈，对高精度的测量技术的需求也越来越迫切。GIS实质上是一个以真实的事物为基础，对各种数据进行查询、分析和显示，并提供科学的决策基础。GIS以采集一个具体地区为对象，从点到面，形成一个山，隧道，公路等的地理空间实体；桥梁，城市建筑物等的计量。GIS能够对地区和其它的空间进行分区，在灾害监测、环境评价、城市规划等领域有着重要的作用。GIS系统一般由硬件系统、软件系统、数据库和必要的系统模块构成，它是一个完整的、过程的、立体化的系统。GIS的整体架构包括表示层、业务逻辑层和资料状况，见图1。测绘工程所研究的主体对象涵盖地貌、地物、矿藏、水文地质等类型，通过将测绘信息绘制成图，为相关工程的规划、设计与决策提供参考依据。测绘工程的工作范围大体分为两方面：（1）地理形态方面，需结合不同工程项目的地形、地质特点确定测绘需求目标，保障获得良好的测绘效果；（2）平面测绘方面，应结合待测区域的建筑参照物、地形状况等条件，确定测量目标与具体的测量工作点，保障平面测绘工作的顺利开展。

图1 地理信息系统总体架构

2、地理信息系统的应用优势

2.1 提高数据精准度

在常规的测量方法中，由于各种因素的影响，导致测量结果出现了一定的偏差，从而导致了测量结果的价值下降；利用GIS技术可以避免许多外部因素对测量精度的干扰，从而增加测量精度。在此期间，卫星在数据传输和反馈、数据扫描等领域发挥了巨大的优势，可以对毫米级的测量精度进行精确的控制，并克服了常规的人工差错。

2.2 测量效率高

GIS的使用不需要额外的调平、观测和估算，不受自然、气候、地形等外部因素的干扰，因此，该系统工作高效、快速、有效，可在更少的时间里完成更多工程量；尤其是在地势较高、地势较高的地区，采用多个GIS仪器进行联合作业，保证了测得精度，在测绘项目中，测控点的选取和设定比较消极；要把测量范围内的实际情况与实际情况相联系，大大地提升了测量工作的工作效率。GIS具有很好的连续性和适应性，能够在不同的情况下进行各种测绘工作。

2.3 外部因素影响小

在常规条件下进行的全面选择，如果不满足测量控制的条件，将会给测量带来很大的难度。GIS则彻底解决了以上问题，即使是在极端的气候和复杂的地形中，也能起到很好的效果，运行过程和工作效率都没有受到太大的限制；每一个绘图工作都可以有序进行。

3、地理信息系统的功能模块

地理信息系统的功能体现在以下 5个层面：（1）数据输入与编辑，将图形数据、属性数据经由数字化处理后输入系统中，由系统提供错误检查、编辑交互、结果验证等功能，且在输入图形后完成拓扑关系的建立，形成直观的图形特征；（2）数据库建立与管理，涵盖图形附加与拼接、数据格式转换、图形注记、建立图库等；（3）数据检索，用于查询任意或指定属性的数据与逻辑运算的检索等；（4）数据分析与处理，用于实现对地图等空间实体中点、线、面等拓扑关系的分析；（5）数据输出，可提供符号生成、矢量汉字标记功能，输出二维或三维彩色图形，将输出结果显示在屏幕端，满足不同图件的拷贝、绘图要求。

3.1 地图管理功能模块

在GIS中，地图的管理是一个非常关键的环节。利用GIS技术，可以将某些图谱的数据按照特定的格式进行存储，并进行分析、比较，生成具有高准确度和标识的电子地图和分析地图。在实际工作中，可以将以上所列的图按要求的形式，进行相应的变换，并对误差进行校正。

3.2 设备管理功能

GIS装备管理是GIS装备运行和维护的核心功能，实现了GIS各个功能的同步运行、维护和管理，实现了GIS的有效协同运行。在地图装备的使用中，要根据地图的实施范围、目标、路线等要素，设置模糊检索、路线模拟、图形打印等细分的内容，达到最优的效果，提高工作的工作效果。

3.3 辅助作图功能

GIS的辅助绘图功能可以帮助技术人员在地图上进行绘图，降低作业的困难，简化了比较繁琐的绘图流程，降低了绘图中的一般错误。同时，本系统还可以方便地将资料输入到数据库中，减少技术工人的工作负担。

3.4 分析功能模块

GIS在实际工作中采集到的数据，必须经过加工和分析，才能成为下一步工作的重要依据，这时就必须使用GIS的解析功能。通过分析功能，可以实现对空间分析、空间分析等方面的分析，从而得出更为科学、精确的分析结论，为测绘技术工作者提供科学的决策依据。

4、当前测绘技术应用实践中存在的问题

4.1 自然因素对测绘技术的影响

气候、温度和地形是对测绘项目产生直接作用的主要自然因子；由于地形、大气、空气对流等原因，一些测绘项目处于较为复杂、条件较差的地区，其测量结果具有较高的精度和非可控特性。纵观目前的测绘工作实践，一般都有一些一般性问题，如自然因素控制不当，忽视了自然因素的作用，从而限制了测绘资料的精确度。

4.2 人为因素对测绘技术的影响

测绘工程师是实施有关技术措施和实施有关的测绘系统的实际操作和操作，他们的职业素质与其测量的精度有很大的关系。一些测绘工作者缺乏专业知识，缺乏系统化、层次化的理论知识结构，缺乏专业性和技术性，从而使测量资料的准确度受到制约。另一方面，一些测量工作者对测量仪器的运用还不够娴熟，对测量过程和过程的把握也不够科学，有的还出现了一些违法的情况；最后造成了测量资料的偏差。

4.3 测绘仪器对测绘技术的影响

测量仪器在测量项目中起着举足轻重的作用。在测量仪器的操作和运用中，难免会出现一些差错，但是，若操作不当或忽视仪器设备的调整，可能会产生很大的偏差。从目前的测绘工作实际情况来看，一些测量设备存在着过时、老化、质量差、无法适应新时期经济发展对测绘项目的强烈要求；制约了我国测绘行业的高水平发展。为此，要从实践出发，积极引入现代、先进的测量设备，并适时地进行更新和升级；这样才能在任何时候都符合测绘项目的目标要求。

4.4 平面控制测量技术

平面控制测量技术是测绘技术中的一个重要环节，它往往涉及到三角测量、导线测量、定点测量等技术手段，这些技术手段的使用特点和作用也不尽相同。由于天气因素、电离层和电磁波等因素的作用，地面控制法测得的结果也存在着一定的偏差，造成了信息失真和不平衡，造成人力、物力、财力等资源的损失，有时还必须进行反复的反复测定。

5、地理信息系统在测绘工程中的具体应用

5.1 数据采集与存储

GIS技术在地理信息系统的开发中，利用栅格和矢量存储技术对无添加的线性和空间的信息进行集成，从而达到存储非空间信息的目的。在此，光栅储存包含了储存单元的资料行和资料，必须与地上的网格线宽相配合来决定资料的解析度；而向量库是以点、线、面为基础的立体实体。利用PET图像进行数字化信息的采集，并与GPS系统相结合，确定位置坐标，或与卫星技术相结合。以土地测绘为例，要根据土地测绘的目标和尺度选择数据的储存方法，比如耕地、宗地、建设用地等，应当选择向量数据的形式进行储存，以便准确地反映土地的权属、使用状况和变动情况；对于地区范围内的数据，应当以网格数据的方式进行储存，并与地面 GPS信息和遥感数据相结合，从而准确监控国土空间变化。

5.2 数据管理

数据的处理，围绕属性数据和空间数据展开，识别物体的空间定位，并对空间资料进行处理。管理，评估矿产资源潜力，管理森林资源在人口普查等方面已被大量使用，以适应资源的发展和决策。请求。举例来说，在我国西南部土地资源的应用可实现对1500多项、300多项的数据进行管理。资源分析、评价、预测预报和资源发展运用该模式可产生各种不同的职业图，如资源分布图、交通规划图等。

5.3 数据转换与处理

采用GIS中的资料处理软件进行数据的编辑和预后，对各种属性的空间资料进行相关性的辨识，并将矢量、临近、包含等关系结合起来，进行数据的分析、处理和转化，保证了测量的准确性。但是，在进行资料的转换和加工时，需要事先对坐标进行映射，保证模式之间的一致性，并通过数据重构方法来进行数据的格式转换；保证了各种数据在体系中的相容性。以土地测量数据的加工为实例，GIS可以对数据进行汇总、裁剪和检索，通过它的空间解析能力将数据和模型结合起来，提取出有效信息，实现区域、面积和位置；土地使用方式，土地权属等方面的资料。

5.4 虚拟现实应急处理

利用 GIS技术和虚拟现实技术，可以在一定程度上提供视觉、听觉、触觉等感官层次的仿真，从而达到对物体状态的真实再现和准确的判别。通过 GIS采集测绘数据，制作三维电子地图，可以为突发事件模拟提供一种新的模型。比如，利用地理信息技术和虚拟技术在事故现场构建了一个模拟事件的虚拟环境，可以让演练的参与者模拟出一个接近于真实的事件，增强了演练的可视化程度和反应速度，减少成本投入，提升演练与培训效果，通过GPS定位系统显示出救援人员所处的具体位置，为救援现场指挥与救援方案制定工作提供重要参考依据。

5.5 应急测绘保障体系

在应急测绘工作中，需要提供应急预案，建立应急组织机构，制定具体的管理对策，建立相关的数据库和应用体系，为应急测绘提供安全保障。在特定的运用上：（1）使用GIS进行基础图形的运算，以便于直观的反映地质地貌、社会属性特征，并制定相应的应急方案；（2）通过GIS进行地理位置的空间解析，确定灾害的具体位置，确定受灾面积，完成灾害损失的评价，为制定相应的应急方案打下基础；（3）可以使用GIS进行主题解析，将一种或多种主题资料抽取出来，并将其与地图相融合，形成诸如密度分析图等灾情专题图，并完成紧急撤离计划；（4）通过GIS与实地照片相结合，可以产生灾难区域的立体影像，通过修测量技术来增强资料的可信度和正确性，保证了应急指挥部对灾区的真实状况的掌握；（5）通过GIS系统的自动升级，及时地将地震现场的情况及时地公布出来。以某省级地质环境应急遥感监控系统为实例，应用GIS系统和遥感技术，实现了对2500平方公里面积的遥感监控，在2小时之内采集到20km2的5-20cm的遥感图像。与以前相比，卫星图像的成像周期比以前减少了21小时，不同区域的原始航片数据的处理速度也有了显著的提高。利用倾斜照相技术构建了灾区实际场景的立体模型，使其细节更加丰富清晰，三维可视效果更加逼真，能提供属性查询、面积测量、缓冲等功能；采用了淹没分析、剖面分析、矢量叠加分析等技术实现了立体显示。通过工程实例验证，该体系对空天地一体化、全流程的紧急测绘工作具有技术支撑和支撑，其应急测绘保障能力能满足使用需求，在该省数次重大自然灾害中的应急响应速度较快，具有良好的应用价值。

5.6 监测与预警服务

GIS是对城市生态环境监控与治理的有力支撑。以城市环保信息化建设为实例。本平台采用 GIS技术构建环境监控数据库，包含污染源、环境质量、环境标准等多种数据，并具有数据分享功能，能够对环境质量数据进行统计、分析、评价和预测，并具有数据浏览、打印等功能，为环境质量评价和污染防治管理工作的技术支撑和服务。GIS技术还具有对城市道路的病害进行安全预警的作用，它具有如下的分析作用：（1）对路面的危害程度进行了评价；（2）对容易发生的道路地质灾害进行了分析；（3）多阶段的比较和分析；（4）管道故障的原因；（5）对各区域的相关性进行了研究。

6、地理信息系统的发展趋势

目前，GIS技术和技术发展迅速，软体和软体的更新速度不断加速，并逐步向更多的现代技术和技术手段融合；比如大数据、人工智能等技术，加速了GIS大规模的推广。

6.1 地理信息建模系统

在测绘工程中，有些地方的空间分析工作很难用GIS进行，有些地区具有多个领域的数据模式，这就要求GIS进行二次开发和更新。GIS在今后的发展中，将提供基于定制的数据模式，使各行业的模式能够高效的进行转化和连接，并在各种社会中持续进行着整合。在进行模式变换和对接时，常用的方法有两种：松散耦合式与嵌入式两种。

6.2 地理信息系统的三维模型

在GIS中，建立三维模式是基础的，目前GIS只能提供一些较低层次的显示和运行，而3D GIS则需要能支撑真实的3D数据模式；并基于这些技术的一些领域的空间数据库。在GIS的立体建模中，数据结构探索、数据管理、数据显示等是GIS的关键部分，并将重点放在今后的发展和运用上。

6.3 地理信息系统面向对象

GIS最明显的发展方向是对数据进行数据的加工，能够提供更为清楚的方法来表示对空间信息的描述。GIS最大的优点就是可以按照一定的格式来包装地表的物体，而非按照一定的结构来存储，所以它的体系结构相对稳定，表现清晰；对表面的复杂对象进行加工和分析。

结语：

总之，GIS广泛使用，包括使用远距离的卫星来实现移动电话的预先测量，在这一进程中，不仅能获取精确的测量资料，而且能将所获取的资料与实测资料进行更深入的整合；通过使用影像技术，可以实现对资料图的迅速和自动化。然而，由于受技术手段、管理模式和操作过程等因素的限制，GIS在实际应用中仍有许多问题和问题，从而限制了GIS总体效益的最佳和提高。为此，技术工作者要根据测绘项目的客观需要，充分尊重GIS的基本原理，多措并举，综合施策，提高测绘质量，为国民经济持续、稳定、健康发展打下基础。