基于GIS的“多测合一系统”设计及其性能测试分析

摘 要：本文在GIS技术框架下对土地资源“多测合一系统”进行设计。在体系结构设计中，将“多测合一系统”划分为数据层、应用层、用户层，同时对数据库进行多模块划分，以便于对多种类型的测绘数据进行存储，以GIS地图信息为基底实现了多类型测绘数据的融合。对系统的存储效率和访问效率进行性能测试，结果显示，“多测合一系统”的存储和访问能力都比常规系统高。

关键词：土地资源；信息化建设；多测合一；体系结构；GIS

中图分类号：" P 208 文献标志码：A

随着有关国土资源管理的信息化建设快速发展，各行政区划内的土地资源管理部门都建立了工程项目建设的信息化管理平台，在很大程度上提升了土地资源管理工作的效率[1]。但是，工程项目的复杂性会牵涉多个部门对土地资源的测绘工作，不同部门的测绘内容、重点工作都各不相同，测绘结果也只会在本部内使用，从而造成测绘资金和测绘人员的浪费[2]。“多测合一”的根本出发点就是为了解决上述问题，将多个部门的测绘任务整合起来，分散进行、统一整合、测绘成果在各部门之间共享[3]。可见，“多测合一”可以避免重复测绘，大幅度提升测绘效率，打破不同部门之间的信息孤岛效应，从而极大地提升土地资源管理的工作效率。因此，本文在GIS技术的基础上，根据“多测合一”理念对土地资源管理系统进行设计，并对系统的性能进行测试和分析。

1 土地资源“多测合一系统”的体系结构设计

从形式上来看，土地资源“多测合一系统”属于一个软件系统，有明确的用户、明确的应用功能、数据支撑和硬件支撑。因此，给出土地资源“多测合一系统”的体系结构设计方案，如图1所示。

国土资源管理部门是“多测合一系统”最主要的用户，其负责的任务包括5个大的模块：第一个模块，使用土地的选址和预审批；第二个模块，建设用地的规划审批；第三个模块，建设工程的规划审批；第四个模块，建设工程的施工管理；第五个模块，建设工程的验收管理。

国土资源管理部门第一个模块对应的测绘任务是选址测绘，测绘结果以平面地图、高程图、多比例地图等形式呈现。第二个模块对应的测绘任务是勘测定界和地籍确权，测绘结果以地界勘测表、定界测绘图、地籍测绘图、界址坐标测绘图等形式呈现。第三个模块对应的测绘任务是建设规划测绘、日照强度测绘、建设面积测绘，测绘结果以建设用地平面测绘图、建设用地高程测绘图、日照测绘分析图表、建设规划平面测绘图、建设规划立体测绘图、建设面积预测图表等形式呈现。第四个模块对应的测绘任务是放线测量和验线测量，测绘结果以放线位置测绘图、零层验线测绘图等形式呈现。第五个模块对应的测绘任务是核实测量和地下管线测绘，测绘结果以规划核实现状图、竣工测量图、地下管线测绘图等形式呈现。

建设部门、消防部门、人防部门也是“多测合一系统”的主要用户。其中，住建部门的测绘任务主要集中在建设面积的实际测绘方面；消防部门的测绘任务主要集中在防火分隔测绘和安全疏散通道测绘等方面；人防部门的测绘任务主要集中在人防面积测绘。

“多测合一系统”从土地资源及相关管理的需求出发，根据不同用户的实际使用诉求设计功能应用。其中，根据GIS技术建立信息化的地图数据是基础，从而提供相关的各项服务。应用层的功能实现还是要取决于整合多个部门、多个环节、多个模块的测绘数据，这就需要在数据层完成。

经过多部门、多环节、多模块的测绘数据整合，在“多测合一系统”平台上呈现给用户的是一张完整的GIS地图信息，这也称之为“一张图”服务。在“一张图”下，体现了各种类型的测绘数据，这也需要强大的后台数据库支持。这个后台数据库中包含的各类测绘数据和其他数据信息如图2所示。

2 土地资源“多测合一系统”的功能实现

GIS是地理信息资源领域的先进技术，可以对各种与地理相关的地图、数据、信息等进行综合性管理，并可以以图像的形式可视化展示，同时对图像相关的各种数据信息进行调取，甚至可以参与复杂的仿真和计算。

因此，在“多测合一系统”的总体设计上，以GIS技术为基础框架，对各种测绘数据进行融合，从而可以在功能上实现“一张图”整合效果。这样的处理可以大大减少数据库的存储空间，还可以在不同需求的情况下对一张图进行分解，为各自的需求提供不同的信息。在GIS技术框架下，多测合一体现为多种测绘数据的融合，即多张不同类型测绘数据图的融合，其抽象意义上的表达如公式（1）所示。

（1）

式中：Map1为参与融合的第一种类型的测绘地图；Map2为参与融合的第二种类型的测绘地图；Map3为参与融合的第三种类型的测绘地图；Mapn为参与融合的第n种类型的测绘地图；MapE为融合后形成的一张图。

按照上面的融合处理，得到的处理效果如图3所示。

由此可见，在多测合一的处理下，不同类型的测绘数据分别进入不同的通道，从而融合为一张测绘总图。高程测绘地图、坡度测绘地图、交通干线测绘地图分别融合了不同的测绘信息，通过多测合一最终形成了宜居区域的测绘地图，可以为区域内的开发建设提供指导和借鉴。

从系统的设计角度来看，基于GIS技术的多测合一处理还可以最大限度地节省数据库的存储空间。根据实际测算，在GIS技术框架下，多张测绘图融合成一张图后，其存储空间大小将减小到如公式（2）所示的范围。

（2）

式中：n为参与多测合一融合处理的测绘图总数；RAMn为n幅测绘图分别独立存储时所占用的总空间；RAM为n幅测绘图融合之后占用的总空间。

由公式（2）可知，经过多测合一的处理，存储空间大大降低，从而可以提高系统的存储效率，减少硬件的开销和投入。

3 土地资源“多测合一系统”的性能测试

在前面的工作中，对土地资源“多测合一系统”进行体系结构设计、数据库结构设计，并对其核心功能“多测合一”进行设计和展示。接下来，将对土地资源“多测合一系统”进行性能测试。首先，测试在多测合一系统下存储各种测绘数据的存储空间与常规土地资源信息系统对测绘数据的存储空间的差异。

在测试中，选择5个不同的工程案例。第一个工程案例中，常规系统分别对工程项目中的平面地图测绘数据、高程图测绘数据、地籍测绘数据进行独立存储，“多测合一系统”则对这三类数据进行GIS一张图融合存储。第二个工程案例中，常规系统分别对工程项目中的平面地图测绘数据、高程图测绘数据进行独立存储，“多测合一系统”则对这两类数据进行GIS一张图融合存储。第三个工程案例中，常规系统分别对工程项目中的平面地图测绘数据、高程图测绘数据、日照强度测绘数据、建设面积测绘数据进行独立存储，“多测合一系统”则对这四类数据进行GIS一张图融合存储。第四个工程案例中，常规系统分别对工程项目中的平面地图测绘数据、高程图测绘数据、日照强度测绘数据、建设面积测绘数据、建设规划平面测绘图数据、建设规划立体测绘图数据进行独立存储，“多测合一系统”则对这六类数据进行GIS一张图融合存储。第五个工程案例中，常规系统分别对工程项目中的建设面积测绘数据、建设规划平面测绘图数据、建设规划立体测绘图数据进行独立存储，“多测合一系统”则对这三类数据进行GIS一张图融合存储。

5个工程项目的存储空间对比柱状图结果如图4所示。由图4可知，针对不同的工程案例，本文建立的基于GIS技术的“多测合一”系统的存储空间都比常规土地资源信息系统低。

第二组测试是比较这5个工程项目的访问时间。因为5个工程项目涉及的各种测绘信息和数据并不完全相同，且工程项目的规模大小也存在差异，所以不同工程项目之间的测绘数据读取和访问不能进行横向对比。但是，针对每一个工程项目，可以对比按照常规土地资源系统的各类测绘数据独立存储访问和“多测合一系统”的测绘数据融合存储访问的访问时间，其测试结果如图5所示。

不同的工程项目经过多测合一系统的融合处理后，测绘数据的存储访问所消耗的时间都明比常规土地资源系统的存储访问时间短。

通过存储空间和访问时间的2组测试可知，经过GIS框架下的多测合一处理，土地资源信息的相关管理和维护降低了对硬件的需求且访问效率更高，可以为土地资源信息的管理和日常事务办理提供更大的便利。

4 结语

工程项目的复杂性会设计多个部门对土地资源的测绘，不同部门的测绘内容、重点工作都各不相同，测绘结果也千差万别。将各类测绘信息整合在一起，不仅可以提升存储效率，而且也有助于各部门之间的土地资源信息共享和便捷访问。因此，在GIS地理信息资源技术框架下进行土地资源的“多测合一系统”设计，具体内容包括系统的体系结构设计、数据库模块化处理、多测合一功能设计，并通过2组测试对系统性能进行验证。

参考文献

[1]高丽萍，季仕承，郝玉忠.基于云端辅助的国土资源数字化档案信息自动加密方法[J].自动化技术与应用，2024，43（2）：102-105.

[2]胡光道，李振华.基于数据中心的国土资源信息系统基础平台的构建及技术问题[J].地球科学：中国地质大学学报，2022，27（3）：51-55.

[3]赵玲，王彪.遥感和GIS技术在国土污染区域面积测定中的应用研究[J].环境科学与管理，2022，47（8）：323-328.