地理信息系统GIS在测绘工程中的应用

摘  要：在地理空间信息不断完善、发展规划更加科学的大环境下，多运用信息化的手段收集更加精确的工程测量数据能够更好地帮助技术人员掌握基础的地质信息，在城市的规划发展和立体交互式的产品当中都具有较强的应用价值和发展前景。GIS系统中对于地理信息数据的应用显示更为灵活，也是3S技术当中重要的组成之一。本文将系统性地介绍地理信息系统的基本概念与功能，结合其工作流程和运用意义，详细讨论在测绘工程当中的具体应用和发展趋势。

关键词：测绘工程;GIS系统;应用分析

中图分类号：TP39    文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）14-0079-04

Abstract： In the environment of geospatial information continuously improving and development planning becoming more and more scientific， more use of informatization means to collect more accurate engineering survey data can better help technician master basic geological information. It has strong application value and development prospects in urban planning and development and three-dimensional interactive products. The application and display of geographic information data in GIS system is more flexible， and it is also one of the important components of 3S technology. This paper will systematically introduce the basic concepts and functions of geographic information system， combined with its workflow and application significance， and discuss in detail its specific application and development trend in surveying and mapping engineering.

Key words： surveying and mapping engineering; GIS system; application analysis

0  引  言

随着互联网和云计算技术的不断发展，有效带动了测绘工程，其中的许多测量环节可以更好地依靠机器设备完成。为了提升测绘工作质量，在测绘工程中有效利用地理信息测绘系统GIS技术，能够提高测绘精准度和测绘效率，对建立三维地理模型和促进该行业的发展都具有重要价值。GIS系统当中集成了大量的地理空间信息，在实践应用当中能够形成更加可靠的数据参考，在降低人工成本和工作量的同时，在数据的精度和体量上也有了明显的提升，是地理测绘行业不断发展的重要表现之一。GIS技术的应用优势较为突出，可以借助高效的信息化处理手段实现信息分析显示，在测绘行业中有着极为广泛的应用。

1  地理信息系统GIS的概述

1.1  GIS的概念

GIS是地理空间学当中一种重要的信息采集、处理和显示技术，在信息获取的精确度和应用的便捷性上有极大的优势，能够更好地为地理空间的统筹规划和信息发展提供重要的数据参考。在GIS系统当中主要应用了计算机和云计算的方式完成集成化的数据统计与分析，在数学模型建立和地理空间坐标转换方面能够实现快速精确的处理，为有效建立三维化的地理空间模型、促进地理信息的技术化发展作出了重要贡献。在地理工程测绘行业当中，3S技术已经成为目前极具应用优势的手段，而GIS系统当中优秀的数据统筹为其他技术提供了更好的参考和保障。

1.2  GIS的功能

在GIS系统内录入的地理空间参数信息形式和类别更加多样化，包括了野外空间的地形地貌、城市区域内的资源探测和线路分布等，系统内集成的数据体量十分庞大，能够更好地为技术人员提供检索和参考。目前在许多城市的地下管线规划和新区开发建设当中都需要利用GIS系统先行进行探测和模型的碰撞测试，对于提升规划决策方案的科学性具有重要意义。在GIS系统内还可以實现多点连接快速制图，有效规避了在人工处理过程当中不精确和效率低的问题，在信息录入、存储和调取的过程当中也更加高效便捷。这些优势对于测绘工程中对精准度的要求相符，同时也后测绘工程的的信息网建立提供了可靠的保障。

1.3  GIS的原理

GIS系统当中的信息采集处理主要是依靠了空间卫星和遥感技术，在对需要探测的区域进行精确定位后能够直接利用遥感的图像拍摄和波的探测方式获取空间的地表信息参数，将采集到的数据和图像信息通过通信系统统一传输后可以建立GIS数据库，利用集成的数学模型处理模块能够快速判断出这些回传信息之间的联系性，将相同的参数点进行有效连接能够构建一个网络栅格化的立体空间模型[1]。这些遥感传感器内发射的电磁波等作为探测介质，在信息获取的过程当中受到环境的影响因素较小，在应用过程当中更具有普适性，这也是该技术的重要优势之一。

2  地理信息系统GIS在测绘工程中的重要意义

为确保在测绘工程当中获取信息的精确度，在探测技术的选择上必须要予以更高程度的重视，尽量保证获取信息参数的有效性。在传统的测绘工程当中大多需要依靠人力手段进行定点测量，在数据的读取过程当中很容易受到人为主观因素的干扰而产生偏差，对于后续的空间模型建立和方案设计会产生一定的影响，在测绘工程的开展周期上也会有一定的延误。GIS技术主要是依靠了卫星和遥感技术进行探测，其中还加载了许多智能化和自动化的分析软件，能够更好地解放技术人员的工作压力，有效促进了地理空间技术的发展进步。

3  地理信息系统GIS的工作流程分析

3.1  數据信息采集

在进行地理空间信息数据的采集过程当中主要有离散和连续两种数据类型，在存储时要根据其特点选择不同的存储类别便于后续的转换处理。如一些离散的地表参数就可以以栅格的方式进行存储，能够更好地节约系统空间保证采集时的数据体量。在一些地表海拔具有起伏和连续性的数据存储当中必须要按照矢量点的方式依次记录，在系统进行转换处理时就能够更好地根据采集的时间性和方向性进行快速恢复并形成三维模型[2]。GIS系统当中对于地理空间信息的获取主要是依靠卫星系统调整数据采集的角度和高度来获得更加全面地测量结果，并结合遥感技术进行空间二维图像的采集和拍摄，将其作为辅助数据处理的参考指标，使整个数据采集的前期工作更具可靠性。图1为离散型数据信息采集效果显示图。

3.2  数据转换处理

GIS系统当中具有集成化的数据转换和处理模块，不需要技术人员在进行读取时重新进行计算，有效提升了系统运行的工作效率和便捷性。GIS的通讯模块会将储存的数据和图像共同进行传输，集成系统在处理过程当中可以将这些图层按照参数的矢量性进行有效叠加，将其转变为三维地理空间模型的前提，将图层当中具有关联性的数据信息和图像要点结合在一起，使一些较为复杂的城市空间或野外空间能够实现综合化的实体连接[3]。由于每个卫星在进行数据探测和实拍时的角度有一定差异，在进行转换时必须要根据卫星定位的结果进行数学模型的计算处理，确保坐标转换和空间投影具有一致性后再将获得的整体数据进行有效输出和显示。GIS数据投影处理的过程如图2所示。

3.3  数据显示管理

在GIS系统内实现的数据显示的类别有很多，包括了点线结合到二维平面和立体化的空间结构模型等，且在每一个数据点处都可以显示所有采集到的相关信息，有效确保了技术人员在阅读GIS系统模型时信息获取的全面性。在遥感技术采集到的图像信息加载数据的过程当中要提前进行数学计算和转换，这个显示管理的过程可通过GIS系统内的集成模块进行自动化处理，技术人员也可根据工作需求选取在立体化模型当中某一高度平面上的截图概况，使数据的显示和管理功能更加完善，并进一步突出了地理信息系统的智能化和科技化发展，使其能够在地理测绘工程行业发挥更大的应用价值。

4  地理信息系统GIS的测绘应用分析

4.1  地理资源调查

在许多城市规模不断扩张的大背景下，利用GIS系统提前收集城市周边的地质环境资料能够更好地掌握相关资源的分布情况，为建立新的发展区域形成重要的参考和指导[4]。如在山西地区由于蕴藏着丰富的煤矿资源不断进行开挖和采煤作业，导致了城区的地表环境更为脆弱，很容易出现地面沉降等危险问题，对于丰富矿产资源的开发和确定也存在着不均匀和不合理的问题。在利用GIS技术作为山西煤矿开采方案和发展新区确定的过程当中可以帮助技术人员和政府人员更加直观地判断下一步城市发展的规划，在保障城市生态环境和地理环境的同时，也能够更好地根据资源数量和分布实现更加均衡协调的发展。包括空气质量、台风灾害等都可以利用GIS系统进行有效识别，为城市发展和避灾提供翔实信息和数据变化。

4.2  高精度测绘法

在测绘工程当中对于地理数据信息的精度有着较高的需求，这也是确保在后续的方案制定等过程当中能够形成更多的参考，GIS系统当中就可以有效实现高精度的工程测绘，利用了设备的定点调频和自动化特点能够实现大体量和高精度的数据采集，且对于气候和环境等因素的影响与限制更小，在工作效率方面有了明显的提升。GIS系统当中连接的定位卫星共有24颗，这也有效促进了再进行地理平面信息测量时的全面性，且在一定地表深度内的测量需求当中也可以予以有效地满足[5]。在GIS系统当中有自动读数的集成模块，技术人员在获取相关信息时可以直接根据数据显示结果进行记录，不需要再根据海拔高度、测量角度等环境参数进行调校，使整个测绘过程更加简便有效。

4.3  立体信息输出

在GIS系统当中采集到的地理空间数据信息是一个立体化的模式，在进行输出和显示时也会出现数据叠加的问题，系统能够自动根据不同的需求采用对应的颜色进行错落标志，使用户在进行数据读取时更加醒目。在进行立体的数据信息输出时要提前根据设良好的密度阈值进行分层，并根据预设好的区域属性特征确定在GIS系统内具体采集的信息指标如图3、图4、图5所示，使整个采集，分析和立体显示的过程更加高效[6]。如在一些城市道路车流量的统计当中可以根据分析得到的结果采用红绿两种颜色分别代表拥堵和畅通，这一数据的立体输出也是实时更新和变化的，能够更好地帮助用户选择最优的道路规划。GIS系统的图像显示是一个三维的模型，在野外工程测绘当中也可以根据测量平面的海拔高度等进行立体化的输出，特别是在山区内掌握具体的山脉分布也有重要意义。

4.4  点线图像处理

在不同的测绘工程目标指导下，对GIS技术的应用偏向也有一定的差异，有时在进行数据的输出和显示时也会采用点线结合的二维方式予以处理，还需要技术人员根据实际需求灵活选择。点线结合的图像处理在技术难度上的要求更低，但在许多城市的规划布局当中具有重要的价值意义。如在掌握城市交通网络分布情况的需求下，可利用GIS技术对其进行探测和采集，以线路连接的方式显示出不同类型的城市轨道交通分布，并以点状结构显示出城市居民的居住分散情况，特别是在一些线路交叉的区域内能够实现更加精确地显示[7]。在这样的点线结合平面表达过程当中能够更好地掌握当前城市的布局规划情况，合理判断当前的交通网络是否能够更好地满足居民的出行需求，将城市的交通网络、通信网络和水电网络等结合在一起，并为其下一步发展规划提供重要的信息参考。城市的道路及人口分布平面图如图6所示。

4.5  野外测绘工程

在进行野外的工程测绘时大部分需要依靠人力进行定点，不仅工作技术难度要求高，有时还需要多次测量来保证数据结果的精度和有效性，在信息采集的效率方面有明显的不足。在GIS系统当中能够更好地借助卫星和集成模块的自动化处理方式完成对应工作，利用空间定位的方式更好地解决了在地表测量过程当中的一些限制因素，使野外测绘工程能够更加高效地开展[8]。GIS系统当中的地理信息测绘范围和属性更加广泛，除常见的地表信息和海拔高度等，还可以在一定程度上深入地表以下进行有效的探测和信息反馈，在数据获得体量上和类别丰富度上都有了明显的提升，也是目前野外测绘工程当中广泛应用的技术之一。

5  地理信息系统GIS的发展趋势展望

由于GIS技术具有较大的应用优势，在发展的过程当中也可以更好地利用集成模块的方式添加其他附加功能，在测绘工程领域内具有极大的发展前景。在地理信息系统的发展过程当中应当更重视和计算机、通信和云技术的有效结合，充分发挥出3S技术对于信息测量与统筹分析的综合优势，使其功能从单纯的信息获取转变为更加全面的信息服务，也为我国的地理测量测绘行业不断助力。在SDA和CI技术的结合过程当中能够更好地完善GIS系统的基础功能，在三维空间模型的建立当中，也能够更加精确并带有标注识别，使更多的地理空间信息能够集成在同一个模型显示体内，不断丰富GIS系统模型的功能性和数据性。GIS系统当中的各项集成功能也可以和移动终端的APP等结合在一起，为用户提供具有交互式的信息共享体系，使其适用范围和功能集成得到更好的发展。

6  结  论

总之，在地理信息系统的应用过程当中对于数据的采集、处理和显示已经有了较为成熟的工作流程，在实际的测量工程应用当中有了更好的技术支持。在高精度的测绘过程中，GIS系统可以利用地理模型和云计算的方式采集大量的数据信息并进行归一化处理，使最终得到的信息结果更具参考价值。在信息的输出与显示中可以根据需求指标实现立体化处理，或利用不同色彩予以错落标志，使系统信息反馈更加高效及时，也可和用户建立交互共享的模式为其选择最优方案。由此可见，利用地理测绘系统GIS技术对于测绘工程的精准度提升和完善功能性方面均具有较高价值。

参考文献：

[1] 于思妍.测绘新技术在测绘工程中应用的常见问题及对策 [J].黑龙江水利科技，2020，48（12）：186-187.

[2] 郭海涛，蒋忠祥，周权.地理信息系统在测绘工作中的应用探讨 [J].城市建设理论研究（电子版），2017（15）：154-155.

[3] 谷大勇.数字化技术在工程测量中的应用 [J].硅谷，2008（14）：98.

[4] 张梦莹，蔡立群.玉门市耕地质量等级及其养分空间分布研究 [J].国土与自然资源研究，2021（4）：1-5.

[5] 赵荷莲，王帅.当代测绘新仪器、新技术在测绘工程中的应用 [J].城市建设理论研究（电子版），2017（16）：123.

[6] 欧冲冲.数字化测绘技术在地质工程测量中的应用分析探讨 [J].当代旅游（高尔夫旅行），2017（12）：198-199.

[7] 祖延泽，宋沛键.测绘新技术在测绘工程测量中的应用分析 [J].信息记录材料，2018，19（2）：241-242.

[8] 金红刚.GIS技术和数字化测绘技术在工程測量中的应用分析 [J].工程建设与设计，2018（8）：253-254.

作者简介：唐凝（1986.04—），女，汉族，陕西汉中人，讲师，本科，研究方向：测绘工程、地理信息系统。