地理信息系统在现代城市测绘中的应用分析

杨翔

摘  要：优化城市空间布局，全面提升城市品质和综合服务功能，以新的发展理念推动城市跨越式的发展，建设美好城市，科学规划要先行。然而，城市测绘是科学规划的重要基础，随着新型基础测绘体系及地理信息公共服务体系逐渐地完善，城市数字化建设正快速转向智慧化建设。在现代城市测绘中地理信息系统已成为城市测绘主要应用技术，利用地理信息系统的多种技术优势可为城市建设管理提供更可靠的数据和技术服务。该文从地理信息系统的技术优势出发，旨在进一步分析城市测绘中如何发挥地理信息系统技术应用的更大优势，加快提升城市测绘技术水平，更加科学统筹规划城市建设，着力构建城市新的发展格局。

关键词：地理信息系统；城市测绘；城市数字化；科学规划；应用

中图分类号：P208        文献标志码：A          文章编号：2095-2945（2024）10-0181-04

Abstract： To optimize urban spatial layout， comprehensively improve urban quality and comprehensive service functions， promote leapfrog development of cities with new development concepts， and build a beautiful city， scientific planning must take the lead. However， urban surveying and mapping is an important foundation for scientific planning. With the gradual improvement of new basic surveying and mapping systems and geographic information public service systems， urban digital construction is rapidly shifting towards intelligent construction. In modern urban surveying and mapping， geographic information system （GIS） has become the main application technology. Utilizing the various technological advantages of geographic information systems can provide more reliable data and technical services for urban construction management. Starting from the technological advantages of geographic information systems， this paper aims to further analyze how to leverage the greater advantages of geographic information system technology application in urban surveying and mapping， accelerate the improvement of urban surveying and mapping technology level， scientifically plan urban construction， and focus on building a new development pattern for the city.

Keywords： geographic information system; urban surveying and mapping; urban digitalization; scientific planning; application

随着“十四五”发展规划落地实施，新型城镇化成为今后城市新的发展格局。城市产业需要优化空间布局，城市品质以及城市综合服务功能要全面提升，践行科学统筹规划。面对城市今后的发展，城市测绘必然要采用新的測绘技术和方法主动适应新趋势。地理信息系统作为目前发展迅速且比较成熟的一种应用测绘技术，在许多领域及行业中都得到更为广泛的应用。将地理信息系统应用到城市测绘中，必将使城市测绘跨上新台阶，特别是在计算机硬软件技术、大数据技术及人工智能等新技术推动下，地理信息系统与不同新技术深度融合并得到跨越式的发展。网络化、智能化、集成化是其技术发展具有的新特点，而技术应用具有多元化、企业化和社会化等特点。由于地理信息系统跨界融合的作用，地理信息系统得到了快速转型升级，从过去专业技术领域服务已转向社会化地理信息服务。现如今，我国加快推动城市向高质量发展，全面提升城市品质和服务功能，解决城市长期存在的管理问题。地理信息系统在与大数据技术和遥感测绘技术的联合作用下，将空间数据和属性数据结合起来，在城市测绘中发挥数据测量自动化和数据分析智能化等优势，提高城市测绘工作效率以及获取测绘数据的全面性和精确性，使城市管理更加科学化、精细化、数字化和智能化。因此，城市测绘中多深入分析地理信息系统的技术应用，对城市测绘现代化发展意义重大。

1  地理信息系统概述及功能

地理信息系统，通常又称为空间信息系统，英文简称为GIS系统。该系统以空间地理信息数据为基础，通过计算机系统对空间地理数据进行采集、分析、处理、保存及显示等，可形成一个完整的地理信息数据库。其又可作为一种综合性强、技术性高的应用技术，与地理学、计算机信息技术及遥感技术等多种信息技术交叉融合，成为目前一种比较先进的新型测绘技术。在城市测绘中应用地理信息系统，可实现对城市区域内的各种空间地理信息数据进行全面采集，还可获取大量空间地理信息数据。通过地理信息系统的数据处理功能，可快速完成数据处理，处理后的数据信息可分为空间数据和属性数据，再经过地理信息系统分析软件分析后，形成一系列数据、图层和可视化输出，最后组建完整的地理信息数据模型。另外，在GPS全球定位技术及网络信息技术支持下，可对城市地理空间信息数据进行分析及动态监测，并创建出地理信息系统矢量数据结构，为现代化城市规划建设、决策和科学管理提供重要依据。当前，地理信息系统已被广泛用于城市建筑测量、城市地图测绘等领域。

2  地理信息系统在城市测绘中的技术优势

现阶段，不少城市都在加快改造升级，对城市发展空间布局实施合理优化时，城市科学统筹规划将面临着重大考验，特别是城市测绘担负着科学统筹规划的重任。因此，城市测绘应用的测绘技术十分关键。面对城市治理现代化及打造宜居城市，传统测绘技术显然很难胜任，其技术优势与现代测绘技术无法相提并论。地理信息系统是现代先进测绘技术之一。地理信息系统应用在当前城市测绘中，具有显著的优势，有助于促进城市科学统筹规划，主要优势集中体现以下3方面。①抗干扰能力强。在现代城市测绘中，复杂条件下的城市测绘已比较常见，如较密集的高层建筑物、复杂的地形地貌等。这些外界因素往往会对城市测量工作十分不利。应用传统测绘技术受干扰性较大，很难获取准确度高的测量数据，进而影响着城市科学合理规划。地理信息系统作为近些年发展比较成熟的一种新型测绘技术，该技术主要通过卫星监测方式实现测量数据采集，外界因素对其测量过程中数据采集的干扰性较小，可确保测量工作顺利进行并获取可靠度高的测量数据。②测量数据效率高。地理信息系统主要将依托地面信号装置，运用遥感卫星监测方式进行空间地理测量，能够实现对测量目标进行动态监测，特别是遇到一些测绘难度较大的测量区域，地理信息系统可同时采用多种仪器完成测量。由于地理信息系统是利用卫星监测系统实现自动记录与观察等，测量数据的效率比传统测量要高得多。③数据采集精度高。高质量城市建设，需要合理优化城市空间布局，城市测绘数据高精度是必然要求，传统测绘技术主要以人为操作为主，获取的测量数据准确性和可靠性无法得到有效保证，通常会受到外界因素以及测绘技术人员专业技能水平的影响，误差往往较多且大，易导致城市测绘成果质量不高。地理信息系统可以利用信息技术、遥感测绘技术等技术优势，有效减少人为参与，通过高效率测量获取精度高的城市地理空间数据，确保测量获取的数据信息的准确性，减少测量误差，为城市科学统筹规划提供高精度的测量数据。

3  地理信息系统在城市测绘中的主要应用

3.1  数据化城市测绘

随着新型城镇化建设快速推进，为实现科学统筹规划，获取更精准的、内容更为丰富的测绘地理信息数据是重要基础。应用传统测绘技术进行城市测绘，很显然难以确保测量中各环节数据的准确性，同时数据在分析处理过程中误差较易出现，无法达到现代城市测绘技术的高要求。地理信息系统可利用多种技术的优势，有效降低获取测量数据的误差，得到准确度高的测量数据。特别是现代城市管理需要城市空间位置的多种数据服务，地理信息系统可为城市地理空间数据处理和利用提供技术支持，使数据表达更为直观、精确，方便公众对地理信息的获取。尤其现阶段是全面大数据时代，地理信息系统可借助空间信息技术、大数据技术、云计算等新技术，突破数据时空限制，在城市测绘中可高效而精准获取有价值的时间信息和位置信息。在云计算技术的帮助下，可深入挖掘各种测绘数据的内部属性及关联性，并促进数据模拟得以实现以及数据集成后形成有效共享，还能通过3D展示，获得立体、直观的测绘数据成果。由此可见，地理信息系统可实现数据化城市测绘，技术人员将数据处理与地图绘制进行有效结合，可以更好体现出城市测绘在城市发展中的价值所在。

3.2  采集数据精度高

积极推动城市高质量发展，全面提升城市品质以及综合服务功能，是现代化城市未来发展大趋势。当前，不少城市的新城区建设以及老城区改造升级，都在优化产业空间布局，促进区域协调发展。这对城市科学统筹规划建设提出更高要求，能否实现科学统筹规划关键在于城市测绘。由于现代城市发展规模、协调城市空间产业合理布局、城市空间资源的有效配置，以及城市土地资源的合理利用等都与城市测绘成果有很重要的关联。因此，在城市测绘中获取测量数据精度越高越好，必须要采用先进测绘技术确保测量数据的准确性，地理信息系统是不二选择。其能够减少外界干扰对城市复杂环境下的道路信息、建筑物及城市景观等不同地理空间数据进行采集。首先，通过GPS卫星定位系统在城市测绘中获取对应物位置的准确坐标，将坐标输入地理信息系统进行处理，进而通过遥感技术进行测量数据的采集，主要是将测绘平台的多个传感装置，如摄像机、数字扫描仪、激光雷達等，与航空器、卫星搭建的数据处理平台相结合，对测绘区域航空拍摄以及图片中数字进行识别。最后，通过二维或三维方式获取测量数据，并把所获取数据拷贝到对应的软件系统中，经过处理后可得到高精度的城市测量数据。

3.3  测绘数据转换与管理

现代城市发展、城市规划建设与管理都需要全面掌握城市各种地理空间数据，而这些数据必须要通过城市测绘获取，对获取的数据还要根据数据类型的不同进行有效处理，以保证测绘数据的准确性和完整性。地理信息系统数据处理可通过计算机软件，将获取的测绘数据输入到相关数据处理软件，对空间数据的空间关系进行快速分析。若测绘数据为实体，数据间存有包含关系，数据格式需要转换。将数据格式都转换成地理信息系统可识别的数据，使多源数据之间具有兼容性。在实际城市测绘中，通常测绘目的不同所获取的测绘数据属性具有差异。因此，分析数据前，先要对城市测绘获取的数据进行转换，并建立差异性数学分析模型，并要保证模型适应性，确保数据入库前内容的完整性和逻辑的一致性。

3.4  城市测绘地理空间数据的量算

随着城市综合服务功能的提升，城市测绘很可能会遇到在复杂条件下的测绘需求，通过测绘获取空间地理数据，需要对这些数据的几何量算、距离量算，以及质心量算等进行处理。地理信息系统能够高效完成测绘所得数据空间量算。①几何量算。地理信息系统可通过GPS全球定位系统，在城市测绘中对地理空间目标点位坐标数据进行准确定位，利用系统自动化软件处理功能高效完成各项几何量算。②距离量算。在城市测绘中距离量算要综合考虑城市区域内路况、交通，以及量算距离和阻力等因素。地理信息系统可利用软件分析功能快速完成相关的量算，如格栅分析、矢量分析等。③质心量算。地理信息系统可以动态跟踪监测城市空间地理目标，对区域半径范围内人口密度以及地物变化等动态信息完成测量，可将复杂测绘目标简化后进行分析量算。另外，对于一些外观有变化但没法用量化描述的物体还能实现外观形状量算。

3.5  有助于完善城市地理信息公共服务平台

在城市发展中，城市服务功能不完善，导致城市管理问题很多，如城市噪音、交通拥堵、城市污染等。现如今，不少城市发展已开始注重城市品质以及城市综合服务功能的提升，积极完善城市地理信息公共服务平台，全面而详实地去掌握城市各种地理空间数据，进行科学统筹规划，有了地理信息系统的参与，可利用现代信息技术建立一个面向政府、企业及公众可开放式的地理信息服务平台。平台建设以城市基础地理信息资源为基础，地理空间信息框架数据作为核心，提升地理信息公共服务能力。地理信息系统可借助卫星监测，实时监测城市各种基础地理信息动态改变，有利于地理信息公共服务平台及时完善和更新各类矢量数据、影像、地名地址，以及与地理空间位置有关的地理信息数据，满足政府、企业和公众对地理信息需求。随着大数据、5G、移动互联网和物联网等技术的兴起，地理信息系统能够与不同新技术进行深度融合，可进一步对城市地理信息公共服务平台进行完善，拓宽地理信息服务功能，有力推动地理信息公共服务平台建设成果社会化的应用，更好满足广大用户对地理信息服务的各自需求，城市品质也能得到有效提升，进而加快城市发展进程，使城市建设规划更具人性化、信息化和智能化新的发展格局。

3.6  城市智能化建设水平的提升

推动城市高质量发展，优化城市发展空间格局，全面提升城市品质和城市综合服务功能。城市治理、管理及服务等模式要创新，智慧城市作为新时期城市治理体系和治理能力的重要标志之一，也是国内各大城市未来发展的主要方向。地理信息系统应用到城市测绘中，其在城市智能化建设中发挥着4方面的作用。

3.6.1  城市建设地理信息数据库的高效管理

在城市建设中，城市建设规划会涉及城市道路、城市建筑及公共设施等多方面内容，相应的数据库建立是必然要求，目的是对城市各种基础地理信息数据进行有效管理。面对大量而复杂的数据，管理起来难度很大。地理信息技术具有较强的数据库管理能力，能够对城市基础地理信息数据实现有效管理，使各种复杂数据通过空间位置集成、空间数据库保存、空间数据管理方式及多源数据无缝集成技术，解决数据库管理难的问题，为城市建设规划提供完整可靠的基础地理信息数据。

3.6.2  促进城市地理大数据可视化

利用地理信息系统可视化功能，在城市测绘中可应用一种直观的图表和图像技术，将城市测绘获取的数据以可视化形式显示出来，使人们更直观地去理解和感知人口密度、交通流量、环境污染等各种城市地理空间数据，通过城市大数据可视化将城市区域内复杂的地理信息数据变得简单易懂。例如，根据城市人口分布和流动情况，对城市人口进行分析，了解城市人口集中区和人口稀疏区具体分布情况，可为城市土地资源合理开发利用、城市基础设施的建设及城市人口管理提供数据支持。同样，每天城市的交通状况和交通流量，在有了大数据可视化技术后，这些都可以详细掌握。例如，通过对交通数据收集进行大数据分析，能够很直观地观察到城市道路车流、人流的拥堵情况等，为城市科学规划、道路建设及公共交通运营起到重要指导作用。另外，在治理和改善城市环境污染方面也能将城市環境数据可视化直观显示出来。根据城市环境变化及污染情况，收集和分析城市环境有关数据，了解城市环境大气污染、水质状况及城市噪音等，为生态城市、宜居城市保驾护航。

3.6.3  完善城市建设综合能力

随着新型基础测绘体系的完善，城市基础设施建设有了新变化，将以数字化和智能化等新型基础建设设施加快补齐城市发展短板，地理信息系统可通过信息技术快速、全面、精准地对城市地理空间数据采集、处理和建模，有助于城市基础实施改造升级，完善城市综合发展能力。

3.6.4  跨界整合，促进城市建设智慧化发展

随着城市信息化和智慧化程度快速提升，城市信息资源可得到整合利用，使城市信息覆盖面更广、服务能力更强、应用服务更便捷。地理信息系统可促进城市信息资源跨界整合，使不同行业及领域交叉融合通过跨界合作，实现资源和技术共享与整合，在移动互联网、人工智能等新技术支持下，能够创新行业发展的新模式。例如，在城市交通方面，汽车制造商与公共交通运营商进行深度合作。汽车制造商提供车辆技术和无人驾驶技术，而公共交通运营商则提供公共交通设施与运营服务，这种跨界整合使智能化、便捷化的公共交通便出现在人们生活中带来出行的方便。另外，跨界整合还可促进城市产业的融合，实现产业资源共享和整合，推动城市可持续发展，尤其加快智慧城市的发展。

4  结束语

总而言之，现阶段新型城镇化建设新的发展格局已确定。城市区域内产业发展要优化合理布局，全面提升今后城市发展品质及城市综合服务功能，将城市建设成美好的宜居城市。地理信息系统是一种具有综合性强、技术性高的应用新型测绘技术，在现代城市测绘中能发挥显著的技术优势，可对城市地理空间信息实现实时动态监测，获取高精度的测量数据。当前，城市发展正面临着从数字化建设向智慧化建设转型，城市测绘将面临着条件更复杂、难度更大的测绘需求。目前，地理信息系统与大数据、物联网、人工智能等新技术在不断融合。随着新型基础测绘体系和地理信息公共服务体系逐渐完善，对地理信息系统技术的应用分析和研究不仅有助于推动技术的发展和应用，还能为各行业的信息化建设、空间分析和决策支持提供有力的技术支撑和科学依据。因此，地理信息系统技术分析和研究工作具有重要的必要性和现实意义。

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