GIS在城市测绘中的应用

段然?夏佼

摘要：随着城镇化的发展，城市规划和城市测量的需求日益迫切，传统的测绘技术已经满足不了当下快速发展的城市建设。因而，基于GIS（地理信息系统）技术的城镇制图方法具有较高的科学性和实用性，并在近几年被普遍采用。如何正确处理GIS在城市测绘中的应用，是现代人值得考虑的问题。对GIS的概念作了较为详尽的阐述，并对GIS技术在城市地形图中的应用作了较为详尽的阐述。

关键词：地理信息；城市测绘；应用技术

一、前言

测绘GIS的建设是一个十分繁杂的项目，在施工过程中要严格遵守有关部门的规章制度。随着社会以及经济的发展，GIS技术在测绘领域的应用日益广泛。GIS以其强大的信息分析与处理能力，以及便捷的输出能力，显示出信息与数据的多样性。

二、GIS理论概述

（一）GIS概念

GIS是一个以计算机为运算核心，进行测量采集、存储、保存和处理的系统。GIS数据的处理方式把测量信息分为两种类型，即空间类型数据和属性类型数据。然后，基于这两种数据，在专用的地理分析软件中，构建易于识别和分析的图层，并基于该图层构建一个整体的空间地理信息模型，并通过GPS全球定位技术和网络通信技术，实现快速实时地进行地理位置和动态跟踪，实现空间地理数据分析、动态预测和科学管理。

GIS融合了地理空间学、计算机信息技术学、统计测量学等多个专业的知识，有很强的专业性和技术性，因此，GIS的从业人员要掌握这一综合技术，就需要同时具备多个相关专业的知识，如图1所示。从具体的工作需要来看，GIS要进行具体分析，并结合实际，制定出切实可行的方案，从而达到预期的目的。从国内城市测绘的需求来看，目前城市的建筑面积和体积呈不断增大的趋势，建筑风格日趋复杂，新材料的应用不断增加，这就对地理测量的精度提出了更高的要求。而GIS则可以利用其工程量小的特点，有效简化测绘工作的流程，从而节约了时间和劳动成本。GIS具有高时效性，其借助卫星定位，视顿监测等高技术手段，实时获取测量数据成果。同时，GIS精度高，其对测绘数据信息的采集输入、运算分析和整理存储都是由计算机自动进行的，因此它一定会成为今后城市测绘的主要方法。

（二）GIS的功能

GIS是一种基于计算机技术对空间和地理数据进行多种处理的技术，它的基本功能包括：

1.对数据进行空间信息的分析与检索

GIS采用了层次处理的方法来构建一个地理数据库，将收集到的空间读库地理信息数据存储到这个数据库中，以便后期有关工作人员可以对这些数据进行查询和处理。在智能城市的测绘工作中，使用这个功能可以把收集到的城市空间测绘数据以图片的形式输出，并且可以对这些数据进行空间分析和查询，最终以原始图的方式展现出来，可以给城市规划工作人员带来更为客观的数据参考。

2.运用模糊综合评判方法进行综合评判

有关部门在进行智能城市的规划和建设的时候，除了可以运用GIS来采集、整理、分析和储存相关数据之外，还可以将采集到的数据采用不同的运算方法来进行分析和评估，并将运算结果以函数和命令的形式展现出来，为其他信息测绘工作提供数据参考。此外，还可以利用所收集到的真实空间地理数据进行模糊预测，对一定空间范围内可能出现的地理现象进行推断，从而制定相应的防范措施。

（三）地理信息系统的应用优势

1.具有可靠的抗干扰能力

GIS在实际应用中涉及地理学、地图学、计算机科学、遥感技术等多个领域，它的综合特性比较显著，突破了传统地图测绘的空间局限，并具备很强的抗干扰性。城市环境中的要素很多，许多测绘工作都是在一个复杂的环境中进行的，GIS的应用可以减少地理环境和气象因素的影响，提高城市测绘数据的精度。

2.测绘数据精准度高

GIS在获取空间地理信息的过程中，需要使用各种先进技术和设备，例如电子速测仪、遥感图像处理系统、GPS全球定位技术等，多项先进技术和设备的应用可以有效地提高空间地理信息测绘数据的精度。

三、GIS在城市测绘中的应用途径

（一）测绘数据采集

现代化城市的建设规模在持续扩大，同时，它在运营中使用的信息技术和创新概念的种类也在增加。通过多项先进技术将城市中的各个服务系统进行整合和贯通，降低资源浪费，提高城市的智能化服务水平，从而提高居民的生活质量，这是未来城市发展的一个重要趋势，这种城市建设理念也被称为智慧城市。为了促进智慧城市的建设和发展，必须对城市规划和建设技术进行创新和提升，例如，由于测量精度上的缺陷，传统的城市测绘技术已很难适应日益增长的城市测绘需求，运用GIS、遥感技术、卫星定位技术等对城市空间地理信息数据展开全面收集，并使用软件系统对相关数据展开分析、分类。该方法能够很好地适用于城市中的建筑、交通、风景等要素，提高了地图的精度和完整性。本项目的研究成果将为智慧城市的构建提供更加精确的测量数据。

（二）显示测绘数据

传统的纸上制图都是按一定的比例编制的，以静态图表的方式显示城市地图的数据。平面GIS指的是以计算机的软件系统为基础，呈现已经完成测绘的地形图，运用不同的颜色、文字、符号、图形等显示各类空间地理信息，使其变得更加直观。例如，利用电子地图中观察点的分布特点，来对一定区域中的人群密度展开分析，还可以利用电子地图中的线段分布密集程度了解该区域中的道路辐射情况等。通过明确各个文字、符号和图形的意义，可以在电子地图中从多个角度将城市范围内的地理信息反映出来，从而提升城市测绘数据的利用率。

（三）量算地理空间数据

在城市地图绘制中，空间测量是非常重要的一环，而在以往，这一环的测量往往需要大量的人力[1]、资源、时间、能量。利用GIS本身所具有的运算能力，可以对城市地理空间资料进行质心、距离、几何等的测量工作。这里面涉及了更多的内容，包括区域范围内的人口密度、土地类型改变等因素，这是一项需要进行长时间追踪和计算的复杂工作。GIS通过对目标物外观形状上的变化进行量算，得到定量的计算结果，从而降低了城市空间量算的难度。

距离量算的目的是对城市中的道路交通状况有一个全面的认识，对各交通道路中的通车情况、车辆特点、堵车原因、行驶距离等展开向量分析或格概分析，从而迅速得到各个指标的量算结果。

几何量算主要是绘制城市中的建筑物和构筑物的几何指数，包括了目标物体的长宽值、方向、曲率、体积等，这样才能对城市中的建筑分布信息有一个完整的了解。

（四）地理空间数据库的建设

在进行城市测绘工作时，会生成大量的测量数据，利用GIS建立一个专用的数据库，对各种测绘数据进行分类、整理和存储，确保城市测绘数据的完整，让工作人员可以在智慧城市的建设中对各种地理空间数据进行搜索和使用。此外，工作人员可以根据地图资料、发展目标，对城区内的各种基础设施进行规划。

（五）缓冲区分析

缓冲是GIS最基本的功能之一，它可以帮助GIS对重要的节点和周围的设备、设施，如医院、学校、银行、公园、购物中心等关键性的公共建筑与场所进行科学分析，判断上述建筑的辐射半径能否涵盖全城。在对各公共建筑和场所的交通道路设置的科学性等缓冲区域进行的分析工作中会有大量的向量数据结构，有时还会配合使用网格结构。

（六）邻城分析

邻城法又称窗口法，是栅格结构数据模型中使用最多的一个函数。栅格结构是最直接、最简单的一种空间数据结构，一个栅格随着时间的流逝，会对周边的栅格特性产生一定的影响与干扰，运用计算机地学方法对栅格点在空间上的相互关系进行分析与响应，并对其进行极端、平均等资料的处理，可以为工作人员分析城市测绘资料提供更多的资料分析层面。

（七）网格分析

网格分析是基于向量数据的函数构造，帮助城市规划者确定最优的规划路线和最优的布局重点。最优路径是指从一个点到另外一个点所用的时间和所需步行距离。最优布置中心是以中心点为原点，在一小片区域上作辐射状，各辐射点与中心点之间的距离为最小。栅格分析方法的科学化对于提升市民对城市空间规划的满意程度有着十分重要的作用。

四、GIS在城市中的实践应用方向

GIS的应用给城市测绘带来了新的技术应用思路，把它运用到城市建设的各个方面，充分发挥GIS技术的优越性，为工作人员提供精确的地理信息数据，根据实际应用的需要，对该技术的应用策略进行灵活调整，这样才可以最大限度地提升地理信息数据的利用价值。

（一） 制定土地应用决策方案

GIS在城市地图绘制中有着十分广阔的实际运用路径。GIS的主要作用就是数据的处理与数据库的建立，工作人员可以利用这两个功能快速搜索出具有多种空间属性的土地资源信息，并根据搜索结果提出一套更加科学、合理的城市规划方案。此外，工作人员还可以以相关的数据为基础，构建出一个决策化的模型，从而为有关部门和工作人员提升城市土地资源的管理和利用效率，提供一个有价值的数据[2]。而且，GIS自身具有的绘图功能可以为工作人员提供绘图数据的参考，从而极大地减轻传统的城市测绘工作中以手工方式进行绘图所带来的工作压力和工作量，在提高工作人员工作效率的同时，还可以提升绘图比例缩放的精度。GIS支持海拔、坡度、坡位、降水量、土壤类型等多个参数的图表绘制要求，可以用各个层面的信息单独地反映出地图的信息，并将各个层面的显示信息与土地植被信息相融合，从而对地图的绘制质量进行优化。除上述之外，还可以运用WIN地理信息系统来对地图进行分类，除了与传统图形相结合的地图表现形式，还可以绘制线状图、点状图、面状图等多种形式的地图，更可以根据用户的要求发布指令。在此基础上，有关部门提出了一种基于GIS的城市国土空间规划编制方法。

（二）土地资源调查与审批

随着国民经济的不断发展，城市也一直处于动态发展之中，利用GIS帮助完成城市测绘工作，并根据城市测绘工作目标的变化，对GIS技术持续进行更新和优化，为城市测绘工作提供可靠的技术支持。在GIS的应用中，操作员要根据测绘工作目标，运用标准化的操作流程，提高测绘数据的准确性，协助工作人员完成土地资源的调查。同时，GIS也可以用于工程建设的审批和管理。

（三）土地资源的数据管理

城镇用地管理工作以城镇土地资源调查为中心，以提升城镇用地调查的精度与完整性，实现城镇用地调查的目标[3]。这些资料的使用，不但可以为城市用地的查询与制图提供依据，而且可以帮助决策部门进行城市用地的分析、评价与动态监控。

（四）绘制城市电子地图

为了给人们提供更为精确的地图和导航服务，电子地图和电子导航在人们的日常生活中得到了非常广泛的应用，为制作高精度的电子地图，必须有更为精确的资讯收集渠道，才能获得更为精确的资讯。在获取非空间数据时，科技工作者必须具备某种处理技巧，才能将卫星定位与遥感技术有机地结合起来，并提取所获得的数据，存储在已完成的数据中。在这一过程中，技术人员可以利用地理信息系统来完成城市地图的绘制，并收集各种城市的信息。为保证采集信息格式的一致性，加快城市信息数据的收集、整理和分类，可以制定统一的管理规范。城市电子地图的每一个区程，都需要有大量的字段属性和多种属性信息的叠加，才能将一幅地图的完全信息展现出来。通过使用不同颜色、不同符号和分级密度值对地图信息展开排列，就可以为用户展示出错落有致的电子地图信息。例如，在电子地图中所显示的路况信息，就是由两种色彩来区别的，在应用导航的过程中，通过对路况的观察，可以知道目标行走路径的拥堵状况，从而重新选择自己的行进路径[4]。

（五）城市资源调查

在城市化发展的过程中，城市的人口在逐年增加，造成了城市资源的日益紧缺。为了适应日益变化的城市管理需要，当地政府要以城市各个区域发展的具体状况为基础，制定出一套科学的资源规划对策，运用GIS技术，在城市测绘过程中，对城市的资源数据进行深入的探讨，并进行全面搜集，以此为指导，对城市的资源进行持续优化，这对于推动城市的良性发展有着非常重要的作用。

（六）信息化测绘技术中的遥感技术以及地理信息更新、资源共享

在信息化测绘技术中，遥感技术具体表现为两个部分：一是光学雷达传感器，二是光谱识别技术。光谱识别技术类似于激光技术，该技术提高了绘制结果的精度，进而保证了绘制的效果。此外，在信息化绘制技术的发展中，还包含了对地理信息的实时更新有关内容的研究，在建设信息化绘制技术的过程中，城市地理空间信息的更新技术是必不可少的，在建设信息化绘制技术的时候，必须将地理信息定位技术和自动整合技术运用到信息化绘制技术的建设中，才能从根本上提高绘制技术的效果，从而很好地推动城市空间地理数据库的发展。除此之外，还包括了对测量技术与信息资源的共享等构成的部分[5]。在信息化绘制技术的系统建设过程中，信息资源的高效交流和分享起着较为关键的作用，它的主要目的是从信息的应用角度展开对绘制工作动态变化的共享，从而使信息资源的传播可以实现多个维度的循环。这当中，信息传播的安全性是一个值得重点关注的问题，提高安全性能对测绘技术的后续发展有利。

（七） 立体输出模式应用

立体输出模式的兴起，突破了以往只能以2D形式显示的限制，以电脑技术为基础，通过软件将收集到的资料构建为3D立体模式。这种方法既符合人类的日常观测习惯，又可以为技术人员提供多种形式的地图，便于他们按照不同的需要进行工作。但是，这种技术的使用对操作者的职业水平有很高的要求，除了要掌握一定的地理信息技术知识之外，还要有一定开拓创新的能力，这样才可以根据城市的具体状况，针对性进行数据建模，为城市的规划和发展提供精确的地理信息数据模型。

（八）在城市道路测绘中的应用。

GIS不仅有很强的定位能力，而且还有很强的导航能力。随着城市化的发展，私人汽车越来越多，为了解决交通问题，人们在城市中修建了大量的高架公路和高速公路，导致城市道路的复杂性。同时，由于城区面积广袤，在公路建设中还存在着许多难以选择的线路。GIS的定位导航功能与 GPS的定位功能相结合，即便在道路情况复杂的情况下，也可以为人们选择出一条最优的行驶路线，大大节约出行时间。另外， GIS对城市道路的规划也有很大帮助，通过 GIS的辅助，可以将 GIS应用于道路规划，使其对城市道路的总体布局有一个全面的了解，进而提高城市道路的标准化程度。

五、结语

综上所述，随着我国城市化进程的推进，传统的测绘技术已经满足不了当下快速发展的城市建设，地理信息系统的出现，可以提高城市测绘的工作效率与质量，能够大大提高测绘数据的精准度，还能够降低测绘人员的工作强度与难度，使数据采集更加便利与精准，有效减少了出现差错的概率，对城市化建设有着很大的促进作用。因此，应该对地理信息系统在城市测绘中的应用提高重视，对地理信息系统在城市测绘中的应用进行更加深入的探究，以促进我国城市测绘水平的稳步提高。

参考文献

[1]李帅.地理信息系统GIS在城市测绘中的应用研究[J].大众标准化，2022（10）：190-192.

[2]夏云飞.地理信息系统GIS在城市测绘中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2016（12）：1706-1706.

[3]肖玉勇.地理信息系统GIS在城市测绘中的应用研究[J].智能城市，2021（08）：62-63.

[4]李志明.地理信息系统GIS在城市测绘中的应用分析[J].科学与信息化，2019（12）：6-7.

[5]管晓燕.智能城市测绘中地理信息系统的应用[J].华东科技，2023（07）：54-56.

作者单位：重庆市勘测院

责任编辑：尚丹