江濤

中國(guó)水利水電第八工程局有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410000

引言

GIS集合了信息學(xué)和地理學(xué)的理論等學(xué)科內(nèi)容，能夠?qū)⒌乩韺?shí)體變?yōu)榭臻g信息出數(shù)據(jù)，通過(guò)信息采集、轉(zhuǎn)換以及處理等流程，利用系統(tǒng)功能完成視覺(jué)、邏輯以及計(jì)量多方面的模擬，建立仿真模型，制定科學(xué)的管理決策，其應(yīng)用范圍廣泛，可應(yīng)用在土地測(cè)繪領(lǐng)域，而且還能應(yīng)用在城市規(guī)劃以及災(zāi)害監(jiān)測(cè)各領(lǐng)域當(dāng)中。所以研究GIS在測(cè)繪工程中的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值較高。

1 測(cè)繪工程介紹

測(cè)繪工程主要是對(duì)于測(cè)繪區(qū)域的水文地質(zhì)、地物信息、礦產(chǎn)資源等內(nèi)容進(jìn)行研究，并根據(jù)測(cè)繪信息完成地圖繪制，為項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)以及決策各項(xiàng)工作提供參考。總體而言，測(cè)繪工程主要測(cè)繪對(duì)象分為兩方面：一方面，需要按照工程類型差異，明確測(cè)繪目標(biāo)，對(duì)于地理形態(tài)進(jìn)行測(cè)繪；另一方面，按照測(cè)繪區(qū)域地形、建筑物等特點(diǎn)，對(duì)于測(cè)繪目標(biāo)、測(cè)繪地點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，為平面測(cè)繪奠定基礎(chǔ)。

2 地理信息系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容介紹

2.1 組成介紹

GIS的組成部分包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，其中硬件系統(tǒng)包括輸入設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、輸出設(shè)備；軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、GIS軟件、分析程序，由用戶端的地理數(shù)據(jù)庫(kù)將硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進(jìn)行連接，對(duì)于測(cè)繪數(shù)據(jù)做出處理。圖1為GIS組成結(jié)構(gòu)圖：

圖1 GIS組成結(jié)構(gòu)圖

2.2 功能介紹

GIS系統(tǒng)功能主要有五方面：分別為數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)庫(kù)建立、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)輸出，具體信息如表1所示：

表1 GIS系統(tǒng)功能如表

由表1可知，利用GIS能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入以及編輯，對(duì)于測(cè)繪的屬性數(shù)據(jù)或者圖形數(shù)據(jù)展開(kāi)數(shù)字化處理，之后向系統(tǒng)內(nèi)輸入，系統(tǒng)即可自動(dòng)化完成數(shù)據(jù)檢查、編輯，最后驗(yàn)證結(jié)果，圖形輸入結(jié)束之后，建立拓?fù)潢P(guān)系，呈現(xiàn)出直觀圖形特點(diǎn)；建立數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)提供管理，主要包括編輯圖形、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的格式、拼接圖形等，之后建立圖庫(kù)；利用數(shù)據(jù)檢索功能，可對(duì)特定屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，還可完成邏輯運(yùn)算；數(shù)據(jù)處理和分析后，明確空間實(shí)體拓?fù)潢P(guān)系，主要指點(diǎn)、線、面之間的關(guān)系；通過(guò)數(shù)據(jù)輸可利用漢字標(biāo)記或者符號(hào)生成多項(xiàng)功能，輸出彩色立體圖形，并在顯示端顯示結(jié)果，滿足繪圖或者拷貝等不同使用需求[1]。

2.3 應(yīng)用價(jià)值

應(yīng)用GIS的優(yōu)勢(shì)主要有三方面，一是效率高，二是精度高，三是抗干擾性強(qiáng)，具體信息如表2所示：

表2 GIS應(yīng)用優(yōu)勢(shì)表

通過(guò)表2可以看出，利用GIS展開(kāi)測(cè)繪工程能夠同時(shí)選擇多個(gè)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行分組測(cè)繪，在此期間不必進(jìn)行調(diào)平、觀測(cè)以及估讀等，即可高效完成測(cè)量；測(cè)量精度高主要體現(xiàn)在和GPS融合應(yīng)用方面，為地物賦予具體坐標(biāo)值，之后通過(guò)GIS將位置信息表達(dá)出來(lái)，無(wú)論是計(jì)算地物面積，還是測(cè)量地物長(zhǎng)度，都有較高的準(zhǔn)確性；在抗干擾性方面，可利用無(wú)人機(jī)和GPS相關(guān)技術(shù)，完成復(fù)雜環(huán)境中實(shí)地測(cè)量，還可利用遙感數(shù)據(jù)，融合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)測(cè)繪地物信息的變化。

3 地理信息系統(tǒng)在測(cè)繪工程中的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用GIS采集存儲(chǔ)數(shù)據(jù)

在測(cè)繪工作開(kāi)展過(guò)程，借助GIS，通過(guò)矢量存儲(chǔ)、柵格等多種方法融合空間數(shù)據(jù)以及非線性數(shù)據(jù)，對(duì)空間數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。矢量存儲(chǔ)主要是借助測(cè)繪對(duì)象的幾何數(shù)據(jù)，包括點(diǎn)、線，面等數(shù)據(jù)，測(cè)繪期間，可對(duì)聚酯薄膜地圖進(jìn)行掃描，獲取相關(guān)數(shù)字信息，利用GPS將信息傳遞出去，定位坐標(biāo)，還可利用遙感技術(shù)輔助數(shù)據(jù)采集；格柵存儲(chǔ)包括存儲(chǔ)單元內(nèi)部行、列所有信息數(shù)據(jù)，按照地面網(wǎng)格的寬度，對(duì)于數(shù)據(jù)分辨率進(jìn)行確認(rèn)[2]。

比如：土地測(cè)繪階段，可根據(jù)測(cè)繪目標(biāo)，對(duì)于測(cè)繪數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式進(jìn)行選取，針對(duì)斑塊尺寸建設(shè)用地、耕地或者宗地等類型數(shù)據(jù)，優(yōu)先選擇矢量數(shù)據(jù)這一存儲(chǔ)形式，可較為準(zhǔn)確對(duì)于位置信息展開(kāi)描述。同時(shí)，呈現(xiàn)土地的利用現(xiàn)狀、權(quán)屬以及變動(dòng)信息等。對(duì)于區(qū)域尺度的土地信息數(shù)據(jù)，可利用柵格數(shù)據(jù)完成存儲(chǔ)，融合GPS和遙感數(shù)據(jù)完成數(shù)據(jù)調(diào)整，獲取土地變動(dòng)信息情況。

3.2 應(yīng)用GIS對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)的管理

GIS應(yīng)用下，數(shù)據(jù)管理主要是按照空間、屬性等數(shù)據(jù)層面安全管理，重通過(guò)標(biāo)識(shí)地物空間信息對(duì)于空間數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)管理，評(píng)價(jià)土地資源的開(kāi)發(fā)潛力，還可以用在森林普查以及礦產(chǎn)管理多個(gè)方面，和資源開(kāi)發(fā)以及決策制定等需求高度相符。

比如：利用GIS展開(kāi)國(guó)土資源的信息管理，對(duì)于我國(guó)在西南地區(qū)土地資源相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一化收集，能夠存儲(chǔ)超過(guò)1500個(gè)項(xiàng)目，對(duì)300萬(wàn)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行管理，還能結(jié)合上述資源建立土地評(píng)價(jià)模型、開(kāi)發(fā)模型、分析模型和預(yù)報(bào)模型，最終生成資源的分布圖，還可生成交通規(guī)劃圖，發(fā)揮GIS管理數(shù)據(jù)資源方面的價(jià)值。

3.3 應(yīng)用GIS完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

測(cè)繪項(xiàng)目開(kāi)展過(guò)程，通過(guò)GIS系統(tǒng)內(nèi)部處理軟件可對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)及時(shí)編輯，并展開(kāi)預(yù)處理，對(duì)于多種屬性的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，找出數(shù)據(jù)之前關(guān)聯(lián)度，融合向量、包含以及臨近多重關(guān)系，對(duì)于數(shù)據(jù)總體分析，并加以轉(zhuǎn)換，可在一定程度上保證測(cè)量精度。在數(shù)據(jù)處理期間，應(yīng)該先整合相關(guān)坐標(biāo)投影，以確保模型之間匹配程度，嚴(yán)格按照數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的方式將其轉(zhuǎn)化為特定格式，確保系統(tǒng)內(nèi)部各項(xiàng)數(shù)據(jù)之間能夠兼容。

例如：土地?cái)?shù)據(jù)的測(cè)繪環(huán)節(jié)，可利用GIS將測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并且通過(guò)預(yù)處理和查詢，對(duì)其展開(kāi)空間分析，將空間數(shù)據(jù)、模型有效結(jié)合，并將價(jià)值信息提取出來(lái)，最終利用系統(tǒng)對(duì)土地位置、土地面積、權(quán)屬和利用情況進(jìn)行分析和處理。

3.4 應(yīng)用GIS虛擬現(xiàn)實(shí)

測(cè)繪工程中，可融合GIS、虛擬現(xiàn)實(shí)多種技術(shù)，建立虛擬化的空間模型，為使用者提供更多視覺(jué)方面的體驗(yàn)。對(duì)于事物現(xiàn)狀進(jìn)行再現(xiàn)和模擬，并展開(kāi)精準(zhǔn)化判斷。通過(guò)GIS完成測(cè)繪數(shù)據(jù)的采集，之后制作可視化電子地圖，能夠應(yīng)用在應(yīng)急演練活動(dòng)當(dāng)中，還能為救援方案的制定提供依據(jù)。

比如：可將GIS和虛擬技術(shù)配合應(yīng)用，針對(duì)事故見(jiàn)現(xiàn)場(chǎng)模擬情境，為相關(guān)人員參與演練營(yíng)造真實(shí)場(chǎng)景，使演練過(guò)程的融入感強(qiáng)烈，降低成本投入，保證演練實(shí)效。配合GPS的應(yīng)用，還能精準(zhǔn)定位救援人員實(shí)際位置，指揮現(xiàn)場(chǎng)的救援工作，還能輔助救援方案的制定[3]。

3.5 應(yīng)用GIS參與應(yīng)急測(cè)繪

在應(yīng)急測(cè)繪工作開(kāi)展過(guò)程，可將GIS應(yīng)用其中，制定應(yīng)急預(yù)案，完成應(yīng)急組織的建立，制定相關(guān)管理措施，完成應(yīng)急數(shù)據(jù)庫(kù)以及應(yīng)用系統(tǒng)的建立，發(fā)揮GIS應(yīng)用價(jià)值，為應(yīng)急測(cè)繪相關(guān)工作的開(kāi)展提供良好的服務(wù)保障。具體應(yīng)用主要體現(xiàn)在如下幾方面：第一，借助GIS系統(tǒng)，展開(kāi)基本圖形繪制操作，能夠?qū)?zāi)害場(chǎng)所地貌和地質(zhì)信息直觀展示出來(lái)，還能明確地區(qū)的社會(huì)屬性，為應(yīng)急預(yù)案的編制提供針對(duì)性依據(jù)；第二，利用GIS展開(kāi)空間信息分析，定位災(zāi)害發(fā)生區(qū)域，并計(jì)算出受災(zāi)面積，評(píng)估受災(zāi)損失，為預(yù)案編制提供參考；第三，使用GIS完成專題分析，提取專項(xiàng)數(shù)據(jù)，融合地形圖，最后生成分析圖，有助于緊急疏散工作的開(kāi)展；第四，將GIS和實(shí)景圖片加以結(jié)合，能夠受災(zāi)區(qū)域三維地圖呈現(xiàn)出來(lái)，輔助修測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，保證數(shù)據(jù)真實(shí)有效，救援人員和指揮人員把握受災(zāi)情況；第五，發(fā)揮GIS數(shù)據(jù)自動(dòng)化更新的功能，實(shí)時(shí)發(fā)布受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)信息，使救援工作更加及時(shí)。

比如：某地區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，指揮中心利用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使用遙感技術(shù)和GIS對(duì)于方圓2500km2的區(qū)域進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)，在兩個(gè)小時(shí)之內(nèi)，獲取20km2區(qū)域的遙感影像，分辨率達(dá)到5～20cm，對(duì)比以往測(cè)繪的應(yīng)用，時(shí)間縮短了21h，并且在原始航片的數(shù)量，及正射影像面積等圖像傳輸速度方面也有明顯提升，利用傾斜攝影技術(shù)，對(duì)于受災(zāi)地區(qū)構(gòu)建三維模型，并生成紋理清晰要可視化圖形，并且還能提供面積、屬性、矢量疊置、緩沖區(qū)、剖面等分析功能。結(jié)果表明，GIS在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用，為應(yīng)急測(cè)繪相關(guān)工作的開(kāi)展提供有力技術(shù)保障，和實(shí)際應(yīng)用需求高度相符，現(xiàn)在重大的自然災(zāi)害發(fā)生之前能夠及時(shí)響應(yīng)，價(jià)值較高。

3.6 應(yīng)用GIS完成預(yù)警服務(wù)

在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域內(nèi)，還可利用GIS測(cè)繪，展開(kāi)預(yù)警服務(wù)。為環(huán)境質(zhì)量的評(píng)估以及污染控制和風(fēng)險(xiǎn)管理等方面提供充足的技術(shù)保障。

如：將GIS和城市的道路病害預(yù)警服務(wù)相互融合，能夠?qū)Σ『Φ燃?jí)進(jìn)行分析，應(yīng)用GIS測(cè)繪道路外貌，分析病害程度，按照風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)展開(kāi)評(píng)價(jià)。應(yīng)用過(guò)程可分為五個(gè)等級(jí)，按照病害程度差異性展開(kāi)全幅顯示，還可選擇單獨(dú)病害放大觀察。在系統(tǒng)當(dāng)中各種病害能夠按照數(shù)據(jù)集的形式存儲(chǔ)其中，使用不同顏色進(jìn)行區(qū)分。同時(shí)，還可對(duì)于地質(zhì)病害高發(fā)路段展開(kāi)全面分析，按照災(zāi)害的復(fù)發(fā)特點(diǎn)，計(jì)算出道路風(fēng)險(xiǎn)的災(zāi)害等級(jí)，結(jié)合“點(diǎn)要素”形式呈現(xiàn)出來(lái)，經(jīng)過(guò)計(jì)算，將柵格像元附近點(diǎn)要素密度輸出。還可借助核密度算法，疊加道路的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)面狀區(qū)的實(shí)際道路風(fēng)險(xiǎn)展開(kāi)精準(zhǔn)化計(jì)算，最終信息進(jìn)行渲染，將結(jié)果輸出[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，GIS在測(cè)繪工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，不但能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)存在的準(zhǔn)確度、成本等方面的問(wèn)題，而且還能將測(cè)繪范圍有效擴(kuò)大，提高測(cè)繪精度，使得信息完整性更強(qiáng)。同時(shí)，GIS的應(yīng)用能夠適應(yīng)自動(dòng)化測(cè)繪的實(shí)際要求，在復(fù)雜天氣下，具有良好的適應(yīng)性。因此，在測(cè)繪效率方面相對(duì)較高，應(yīng)用過(guò)程，需要結(jié)合測(cè)繪工程需求，合理應(yīng)用GIS對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和管理，完成轉(zhuǎn)換和處理，建立完善的保障體系，為測(cè)繪領(lǐng)域的發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。