芻議工程測量中的地理信息系統(GIS)技術

張李平

福建林業職業技術學院 福建 南平 353000

工程測量通常是指在工程建設前期通過實地勘測加上一些資料設計出圖紙、設計出施工計劃（包括施工前期的準備工作、施工過程中應該注意的事項等），在施工過程中運用各種工程測量知識、工程測量的理論、工程測量的技術方法讓工程順利完成的總稱。傳統工程測量技術服務包括采礦、各類建筑工程、大型水力發電站、各類道路交通（鐵路、公路、橋梁）等傳統的部門，現在的工程測量技術的服務領域也在擴大，除傳統部門外更多的是城市建設需要“智慧城市”“數字城市”等等與高科技相結合的城市建設需要。

1 地理信息系統(GIS)技術概述

1.1 地理信息系統（GIS）技術核心

地理信息系統(Geographic Information System，GIS)的本質與核心是以實地勘測、實地考察為基礎，加上與之相對應的數據庫中存儲的數據源，然后利用計算機技術對全球性空間數據進行系統分析的方法。

物質世界中的任何事物都烙有時空的印跡。人們的生產和生活中大部分的信息都與地理空間位置有關。地理信息系統（GIS）作為獲取、存儲、分析和管理地理空間數據的重要工具、技術和學科，近年來得到了廣泛應用和迅猛發展。由于信息技術的發展，數字時代即將來臨，從理論上來說，GIS技術限制可以應用于當今社會的任何行業。從技術和應用的角度，GIS是解決空間數據問題的技術方法，同時更是非常重要的工具；從理論學科的角度來講，GIS技術是在空間地理學、地圖學、測繪工程學、土木工程學和計算機學等多種學科的基礎上發展起來的一門綜合性學科，GIS技術本身又具有獨立的學科體系，具有獨立的學習方法與技術；從GIS技術的使用功能上來說，GIS技術具有空間數據的獲取、收集、存儲、顯示、編輯處理、系統分析等功能，還有吧分析的數據輸出和應用實施等功能；從系統學的角度來說，GIS技術是一個完整的系統，是多種結構、多種功能的結合體，這就要求我們要從多方面看待GIS技術，不能片面的看待應用GIS技術。

1.2 地理信息系統（GIS）技術數據源

GIS數據源是指建立的地理數據庫所需的各種數據來源，主要包括地理地圖、遙感技術生成的圖像、歷史資料、統計數據、實地勘察數據、多媒體統計數據等。（1）地理地圖：水體、地形地貌、土質和植被覆蓋情況等自然。（2）遙感技術生成圖像：遙感技術原理主要依據電磁波理論，應用各種傳感儀器對遠距離目標所輻射和反射的電磁波信息，將所收集到的信息進行處理后成像，是一種對各種景物進行識別和探測的技術，在當下屬于功能較為全面的綜合性技術。遙感技術是通過收集到的信息，將一些特征記錄下來，收集信息的渠道多是通過人造衛星、飛行器等設備，供相關部門識別和判斷數據。世界上任何物體都具有光譜特性，具體地說，就是它們都要具有不同的吸收、反射、折射光譜等特性。遙感技術利用不同的光譜對物體做出判斷，然后通過不同的顏色來區分地形地貌、森林綠地、海洋等。遙感技術是地理信息系統技術的重要數據來源。（3）歷史資料：《徐霞客游記》、《水經注》《山海經》等許多關于地理著作；各行各業一些關于人文歷史、法律法規、行業準則、技術標準等，這些都可以成為GIS的數據來源。（4）統計數據：國家基本信息（面積、人口、貨幣、基礎設施建設、GDP等）、相關組織機構的統計數據（耕地面積、林地面積、海洋河流、城市發展情況等）這些都是GIS的數據源。（5）實地勘查數據：在野外通過三通一平、周圍環境、地質條件、水質水文等信息，把收集到的信息通過計算機記錄存儲、轉換到GIS數據庫，實地勘察所取得的數據是GIS 數據庫的重要來源。（6）多媒體統計數據：在計算機中通過文字、圖片、照片、聲音、動畫、視頻等多種方式，記錄地理人文歷史等信息，這些信息是GIS數據的來源之一。

1.3 地理信息系統（GIS）技術原理

GIS的核心原理是空間性，其在計算機軟件上地理空間的位置和地理空間屬性，在技術上表現為地理坐標，也就是我們常說的X軸、Y軸、Z軸。這些是通過經度、緯度表示地面點位置的球面座標。只要具備其中二個屬性，在利用特定的算法進行計算如道格拉斯-普克法（Douglas-Peucker），光欄法，掃描矢量化去除毛刺、空洞（模板法）等。空間分析常用的方法和技術有疊置分析(Overlay Analysis)，緩沖區分析(Buffer Analysis)，空間統計分析(Spacial Analysis)，趨勢分析，趨勢分析，空間自相關分析等，這些計算和分析方法都是通過對原始資料的觀察和實驗，得出新的經驗知識，并以此作為空間行為的決策依據。

1.4 地理信息系統（GIS）技術特點

（1）開放性。不同的地理空間中數據之間、數據處理功能之間可以互相操作，不同系統、不同部門之間資源共享。如分布在不同數據庫中的資料信息，是可以通過一定渠道共享，不同地理信息的軟件連接方便，信息交換便捷沒有障礙。有些開放的思想可以對不同用戶公開，通過不同的語言、編程代碼分享給世界各地的用戶。隨著操作系統、通訊技術的全面發展，GIS技術可以通過多種渠道開放相應的信息。（2）兼容性.通過先進計算機技術，利用無縫集成技術保護用戶原有資料信息的同時，將現有的信息技術和已有的相關知識融為一體，還能兼容新的信息資料，更新原有用戶信息資料。(3)廣泛性。GIS用途廣泛如農業、林業、國土資源、礦產資源、軍事、交通道路、水利工程、房屋建筑、通訊電力、公安、社區、教育、能源統計等幾乎所有行業，并且GIS正在走進人們的日常生活、工作、學習.開車需要導航；旅游需要最優路線等。（4）發展性。GIS已經是一個全球擁有數十萬人員和數十億美元的產業，在全世界的著名大學里被設立學科，有無數的大學教授在講授這門學科，有無數的技術研究人員在研究這門技術，在每個領域GIS都在大踏步的進入，用途的廣泛性也預示著它的發展空間巨大，GIS的發展解決許多現實問題，讓我們更加的了解地球，了解每個國家的生活習性，縮短了我們彼此了解的距離。

2 地理信息系統（GIS）技術在工程測量中的應用

2.1 建立地理信息數據庫

為了了解我國的國土資源，特別是耕地、淡水資源，依據2016年度土地變更調查數據、農村土地整治監測監管系統、耕地占補平衡動態監管系統等，對質量性狀突變的耕地開展質量等別年度更新，對耕地質量的漸變性狀按漸變類型開展年度監測。除了相關部門提供的資料，還要通過網絡、信息、遙感等新技術的作用，利用大數據在每個省市建立動態日常地籍管理、淡水資源管理的數據庫，然后在建立一個統一的全國性的數據庫，每年按一定比例完成數據變更統計。通過土地、淡水資源的統計情況，可以很好的了解當地基礎資源詳情，進一步了解我國的家底，為全國的資源利用規劃、資源開發與管理 提供科學基礎。

2.2 三維GIS技術

三維GIS技術是一項地理信息系統技術,目前應用范圍廣泛，主要應用在石油開采、地質勘查、采礦、林業資源等方面。簡單說三維GIS比傳統的二維要先進，二維是只有X軸、Y軸兩方面，不能處理垂直Z軸的方面。隨著三維GIS技術的發展，第三維度的信息越來越重要，三維GIS是把有用信息結合在一起，如專家意見、數據資料、實地勘察數據等通過地理空間數據進行計算分析，為解決實際問題提供科學支持。

2.3 成為資源分析與監測的工具

隨著GIS技術的成熟與廣泛應用，GIS以不僅僅是制圖、空間數據查詢，更多的是根據數據庫數據變化特點，通過分析出變化的可能性、變化過程中可能產生的問題，為決策者提供科學依據。在監測網絡系統，是通過各個監測點的數據實時采集、傳輸到監測網絡中心，必要的時候會發出警告信息等，并且對于監測數據會定時存入數據庫，供數據分析使用。如三峽水利樞紐工程規模較大，且需要檢測的項目內容較為繁復，因其涉及到各種各樣的檢測儀器、先進技術，在工程施工前后均需進行測量，在測量過程前后不斷改進現有方法，提升技術。

3 結束語

綜上所述，地理信息系統（GIS）技術在工程測量中的作用會越來越大，地理信息系統（GIS）技術，不僅僅在工程測量中有很大作用，在未來的城市規劃、交通道路、電力通訊等等中都會起到很大作用，應用空間廣泛，除了航海、航空、太空等高端領域；還包括建筑用地、濕地保護、耕地面積等資源統計方面；物聯網技術的發展中GIS還會影響物流運輸領域 ，“數字城市”“智慧城市”“數字中國”等概念的提出都體現了國家對于GIS、GPS等新技術的重視。

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