地理信息技术在工程测绘中的应用

2017-12-09身份证号513025197601264194

大陆桥视野 2017年14期

郭森/身份证号 :513025197601264194

地理信息技术在工程测绘中的应用

郭森/身份证号 :513025197601264194

随着我国经济技术的高速发展，测绘技术也得到了巨大的发展，测绘是通过技术手段，将地表的特征和信息数据进行采集和测量，形成反应该地表特征数据的图形和数据资料，用来指导工程建设和行政规划。可以看出，测绘的工作性质是对特定地理位置的地理特征进行采集和整理分析，测绘的结果是得到直观的数字和图表信息，测绘的最终目的是管理和规划，其中地理信息系统在测绘工程中发挥了巨大的作用，地理信息系统有着高效率、高精确性等优越性，一经测绘实践，立刻显示出其强大的功能和作用，使传统测绘方式黯然失色。

地理信息；工程测绘；应用

传统测绘工作模式在精度和效率等方面越发不能满足人们的需要，尤其在野外施工和大型高精度地标建筑的测量放线工作中，新兴的测绘技术与设备支持逐渐发挥了巨大的作用。地理信息系统GIS，是3S技术的组成部分，由计算机系统、地理数据和用户组成，是通过采集、存储、管理、检索、表达地理空间数据来分析和处理海量地理信息的通用技术。地理信息系统（GIS）已在城市测绘工作中得到全面应用，是测绘工作现代化的重要表现。

一、地理信息系统特点

（一）数据精度大大提高

传统的建筑领域测量，不论是二等亦或是一等，都存在毫米级的误差，同时还和操作者的熟练程度与操作方式有着很大的关系，操作上的细微误差往往会带来最终结果的巨大误差。地理信息系统在测量方面采用与传统工程测量完全不同的模式，通过环绕地球的24颗卫星组成扫描平面，测量者将设备安装完毕之后便向卫星发射测量信号，由卫星获取相关测量数据并反馈给操作者，目前人类的卫星拍摄技术可以在百公里之外的太空区域拍摄到地面的一只蚂蚁，精度远远超越了传统测量设备，同时避免了人为操作的误差，这使得一台普通GIS工程测量仪的精度可以轻而易举的达到0.01毫米级，传统测量与GIS测量的误差对比。

（二）外部因素影响小

地形地貌、气候地质等因素都将对传统的工程测量和控制点的设置带来巨大困难，在山区或高地，某些地方甚至无法测量，只能通过插入法或等高线等模式进行估测。同时风雪、雨天等气候因素都将严重影响工程测量和施工控制，当达到一定程度时，要求较高的测量便无法进行。而GIS系统“采用的卫星平面处于太空，脱离了大气层，其测量和观测不受天气和气候影响，同时其工程测量和监控，只需将发射接收一体设备放置在测量位置即可，无需调平等操作，所需工作面小，所以其受地形影响也小”。

（三）测量效率高

由于不需要调平、调节、观测、估读等一系列环节，同时受地形和天气影响小，GIS系统在工程领域的测量效率与传统测量方式相比得到大幅提升，尤其是地形地貌勘测，可使用数台GIS测量仪分组扫描进行，可以快速绘制出所测地形，大大提高了测量效率。

二、GIS系统主要功能概述

GIS系统除了可以提取、存储地理信息外，还可以根据不同的地形地貌情况建立对应的信息模式，再采用科学的算法从中得出对应的评价结果，为测量工作提供科学的数据参考。评价结果主要以函数及命令的形式对未来结果做出定量预测及发展趋势预测，并对自然过程的最终结果进行准确预测；此外，还可以利GIS对预测数据与特殊倾向可能出现的后果、对应的解决策略产生的效果做出比较，提高决策的科学性与准确性，规避风险。

三、GIS在工程测绘工作中的应用分析

（一）采集数据

测绘初期阶段需对客观世界中的物象进行抽象、离散，在GIS系统数据库中，通常采用栅格、矢量两种方法存储连续对象实体。其中栅格数据包括存储单元的行及列，存储单元存放唯一值，根据地面单位的网格宽度来确定栅格数据集的分辨率。矢量存储则是将客观存在的对象用几何图形中的点、线、面表示出来；当然除上述两种方式外，空间数据也可能通过其它附加数据作为对象属性实现非空间数据的存储。传统收集数据的方法是扫描聚酯薄膜地图或现有数据来产生数字信息，而利用GIS系统则是采用GPS卫星定位系统获取对应位置坐标，再将其输入GIS系统中进行处理；数据采集也可以利用遥感技术来进行。多个平台上均附带传感装置，包括摄像机、激光雷达、数字扫描仪等，这些设备互相联连，与航空器、卫星所搭建的数据处理平台结合起来，把航空照片、图片判读数字数据进行特征选择，再利用二维或三维的形式捕捉数据，把数据传输至对应的软拷贝系统。

（二）数据转换与处理

GIS系统中数据处理主要通过各种数据处理软件对数据进行编辑，实现数据预处理，并对数据进行拓扑建模，把利用其它方法获得的测量图形与GIS图层中相同的区域叠架起来进行分析。GIS系统软件会对属性条件不同的各种数字化空间数据的空间关系进行自动识别，实现复杂空间实体的连接，针对临近及包含的关系进行数据建模及分析；针对向量数据的分析，需要一个必须条件，即拓扑正确。实际数据转换过程中，可能存在控制测量中出现线与交叉点分离的现象，或者原地图上存在污点，这些均会对结果的精确度产生影响，因此GIS还可以针对这类情况做出选择性清除。在GIS系统中进行数据转换过程中，要通过数据重构将数据转换为GIS可识别的格式，才能保证不同数据源的互相兼容。需要注意一点，由于需求不同，其所侧重的对象属性也存在差异，所以在分析数字数据前要做好投影与坐标变换整合处理，尽管各数学模型的精度要求、复杂度均不相同，但可保证模型的适用性。

（三）高精度测绘

GIS依赖于地球三个轨道平面的24颗卫星，将卫星定位和遥感技术良好的整合了起来，特别适合于大型建筑的高精度测绘，在GIS测绘模式下，传统的定点和调平全部由测量设备与卫星之间的信号调节自动完成，不仅速度快，而且精度高，使传统测量中的人工定位和调平中误差趋于零。在操作方面，GIS集成的计算机模块可以实现自动读数，而操作人员只需要将GIS测绘系统移动至水准点或顶点位置即可，这样读数和操作误差也趋于零。而在测绘精度方面，目前卫星定位技术可以轻易地在离地球120公里的轨道平面上捕捉到地面的一只小型动物，在目前人类所需的测量精度要求下，其误差可以忽略不计。不仅如此，GIS系统可以自动将测绘点形成回路，通过操作者输入的检测标准，对测量数据进行分析和判别，可以快速发现当中的差异数据以备进一步复查。