工程測繪中地理信息系統的應用分析

邱 芬 沈 洋

(江蘇省工程勘測研究院有限責任公司，江蘇 揚州 225002)

1 地理信息系統的具體內容

地理信息系統的內容比較復雜，主要通過計算機進行操作，因為數據量比較大，所以需要計算機系統的整合和分析，然后再以一種人們便于理解的方式傳達出來，比如，圖形傳達。地理信息系統的應用也十分的廣泛，在各項大型建筑和小型建筑如建橋、修路等工程中普遍存在。操作流程主要有以下三個步驟：一，前期準備工作。地理信息系統需要大量的數據來對現有的各項信息數據進行分析比對，因此第一步就是收集數據，然后再對數據進行分析，最后進行展現。二，如果將這些信息以數據的形式展現出來，那么絕大部分人難以看懂，因此就需要把收集匯總好的數據以模型的方式予以展現。三，系統中的數據量十分巨大，僅依靠人力去計算是十分困難的，因此，就需要借助計算機來對這些相關數據進行管理控制。

2 地理信息系統的功能特點

2.1 數據編輯和處理功能

地理信息系統需要把各項復雜的數據匯總到一起之后進行分析，最后以圖形的形式展示出來，所以此系統就必須具備圖形編輯的功能。圖形編輯的功能不是單一的，其中又包括各種變換矯正等復雜的功能，因此需要與數據庫相貫通，如此才能夠將原始圖像進行良好的修改與處理。

2.2 數據采集和輸入功能

地理信息系統收集各項信息，也就是收集各種數據，比如，在某一空間區域中所需要建設物體的大小、位置等都需要靠數據進行輸入，因此必須具備數據采集和輸入等基本功能。一般是通過數字掃描、鍵盤輸入以及復制粘貼等方式。

2.3 數據的存儲與管理

當人們把各項數據輸入進去，或者系統將各項數據掃入之后，就需要對這些數據進行必要的管理和儲存工作。這些數據的結構被稱為“矢柵一體化數據結構”，此結構不僅能對數據進行很好的保存工作，還可以做好分層管理。

2.4 空間查詢和分析功能

數據輸入分析儲存等工作都做好后，將進行最重要的一步，就是空間的查詢和分析，其包括以下特點。一，對空間物體進行各項分析，通過特有的方式進行掃描，再將其儲存到計算機中。二，對物體的空間特征進行掃描分析，由點到線，由線到面，然后再將這些面合并相交等。三，對空間模型的分析，有的是通過網絡分析，有的是通過數字分析，其分析方式不拘一格。四，將分析好的數據轉化成便于人們理解的方式進行輸出，比如用圖形的方式。

3 地理信息系統在工程測繪中的應用

3.1 數據采集

如果地球空間中的各項物質都用數據的方式進行表達，那數據將會非常的復雜，收集難度也極為巨大。不同地區環境不同，氣候、緯度等都不同，因此收集和儲存的方式也就有很大的區別。目前，一般利用GPS定位技術來確定需要測繪的物質的位置，然后再通過計算機把收集和分析出的信息傳輸到計算機系統中，所以地理信息系統需要與數字掃描設備、攝像設備以及衛星定位設備燈相關聯，只有這樣才能將數據完整的采集下來，進而進行轉換，儲存采集的數據才能保證準確性。

3.2 數據處理和轉換

地理信息系統中需要收集大量復雜的數據，因此需要利用專業性編輯軟件進行對于數據的一系列處理。系統可以自動識別各種數據之間的區別與聯系，然后將數據與現實建筑物質進行聯系，數據處理轉換時一定要對向量數據的處理加強重視。數據轉換時，測量過程中可能會出現測量不準或者錯誤的情況，這樣會導致結果準確性降低，上傳的原地圖中局部不清晰，此時就可以利用地理信息系統中的自動清除功能來清除原地圖中的污點。此外，數據轉換后的數據格式需要被系統識別，而識別后的有些數據還需要進行重構處理，之后才能保證可以被系統成功識別。

3.3 精細數據測量

當需要對比較精密細致的數據進行測量處理的時候，就可以采用地理信息系統。以點構線、以線構面，通過確定物質上各個點的位置來以線構成面，再構成空間，從而將此物質的數據信息收集起來。但是，如此一來，數據量就會顯著增大，所以此系統就需要增加數據檢測功能，一旦發現異常或者錯誤數據就需要再一次進行檢查。另外，這個系統要盡可能多的減少需要定位的點，此方法可以降低誤差，使測量的準確性得到有效保證。

3.4 空間分析

物質的位置以及各項數據確定后，就需要對其進行空間分析，只有進行空間分析后才能確定空間模型，才能更多的了解所確定的空間對象的各項信息。因此當確定好各種空間數據之后就需要對確定好的數據進行合理的利用，然后以此來確定實物。進行空間分析時，可以將各個數據通過圖形的方式展現出來，如此不僅生動而且還便于理解。只有增強空間分析的質量才能夠使地理信息系統的優勢展現出來。需要注意的是，空間分析的時候，一定要對收集來的數據先進行一遍處理，然后再通過圖形確定具體的位置，然后再對這個位置的各種物品進行描述輸出。

3.5 數據處理

測繪，顧名思義就是對現有物質的檢測和表達輸出。數據處理有兩種方式，一種是人工處理，另一種是設備處理，但是由于數據量十分巨大，所以大部分會選擇利用設備進行處理。當數據收集好后，首先需要對收集好的數據進行破譯處理，然后轉換成可以被利用和識別的信息之后再進行轉換。流程主要分為：數據采集；將采集好的數據進行儲存；將采集好的數據處理好之后再傳輸出去。數據處理這一環節是最重要的環節，如果這一步出現了問題，那么采集來的數據將會作廢，之后傳輸出的內容也是錯的，所以為了保證結果準確，并且可以進行利用，一定要將數據處理環節重視起來。工作人員也要不定期檢查系統是否存在錯誤，也可以通過采用地理信息系統來確定采集來的各個數據之間相連，然后再對這些數據進行處理和儲存。不同的數據之間肯定是有差異的，對差異比較大的數據就要構建模型，將它們轉化成其他類型的數據供識別。

3.6 測繪成果整合

就是將測繪得到的數據以及其他信息整合到一起，同時又需要保證這些整合的信息是準確的，整合到一起之后就可以比較清晰的展示出來，供人們理解使用。測繪出的成果對建筑工程的啟動具有十分重要的意義，因此測繪成果的準確性以及可利用性十分重要。

4 地理信息系統的功能優勢

4.1 外部因素小

傳統的測繪主要是通過人力操作，很容易受到氣候、緯度、地理環境等因素影響，且誤差大，工作效率也低，結果也不夠準確。但地理信息測系統測繪利用高科技的現代技術與衛星聯合，通過計算機計算，并且有專門的數據收集處理分析等系統，能夠大幅減少環境等自然因素帶來的影響，并且準確度高，工作效率也高。

4.2 測量精度高

由于通過衛星GPS定位來測量，所以，地理測繪的準確度比較高，而且可以通過衛星對需要測量的物質進行掃描來獲取相關數據和其他圖像。所以在這過程中，工作人員只需要合理的操作設備就可以提高精準度，這樣一來不僅大幅降低了人力資源的使用，而且工作效率也加倍提升，精準度也比較高。

4.3 監測效率高

這個系統的測量是通過GPS定位系統來測量繪制的。傳統人工測量不僅需要考慮各方面因素，而且需要大量的人力資源，并且難度系數大，測繪成本高，不僅工作效率低下，而且準確率也十分低。相比之下，地理測繪工作效率高，精準度高，需要的人工成本低，所以地理測繪是工程建筑的不二選擇。

4.4 完整性好

地理信息系統具有較強的完整性，可以綜合利用收集空間與屬性數據的功能，對相關數據進行全面收集、分析與整理，從而對測繪、建筑等行業輸送更加精準、全面，實現相關行業對地理特征的詳細了解與掌握，方便工作業務的順利開展，促進各行業高速發展；利用地理信息系統的間距存儲、查詢功能，可以把收集獲得的地理數據錄入到GIS系統中，構建功能強大的數據庫，如果對這些數據信息進行調取查閱時，只要在輸入框內輸入關鍵詞既可以搜索到目標數據信息，通過這種方式可以為人們提供更加具有權威性和參考價值較高的數據信息；利用其空間分析功能，可以構建數字模型，實現對數據信息的全面性分析，從而實現地理信息與實際坐標的全面融合，進行精準定位。

4.5 時效性強

地理信息系統融合了多種現代化先進技術，可以同時運行多項操作，相關人員能夠把測繪獲得的數據信息匯入到數據庫內，并對其進行總結分析，并可以將其與標準參數進行對比分析，對模板數據信息進行直觀化和形象化展現，及時發現數據信息的異常情況并采取有效措施進行處理，通過這種方式不僅可以提高數據處理時效性，還可以保障精準度，提高地理數據信息的應用價值。

5 地理信息系統在工程測繪中的實踐應用

5.1 工程變形監測中的應用

在工程建設中如果部分結構出現變形情況，會對整體建筑結構的穩定性造成嚴重威脅。因此需要綜合利用地理信息系統對其進行實時監測，及時發現工程變形情況并采取有效措施進行處理，保障整體工程施工質量。此外還可以與GPS技術進行融合應用，對監測數據開展系統性分析，方便工作人員對工程變形情況進行全過程掌控。工程變形主要是在地殼運動作用下引起的，如，大壩變形、地表沉降變形，非常不利于工程安全性和可靠性。利用地理信息技術以及多種現代化技術的融合應用，可以實現動態性跟蹤監測，確保變形信息的及時獲取、傳遞和分析，并幫助工作人員優化和調整設計方案，強化整體結構穩定性，減少工程危險系數，減少經濟損失。

5.2 制作應急圖件

地理信息系統還可以在應急圖件的制作中發揮極大的功能作用，可以對原始地理數據進行有效性加工處理，并制作成相關圖件，而且制作而成的圖件具有較為清晰的識別性，應用價值較高。地理信息系統可以對不同的測繪系統進行融合應用，從而對不同類型的數據信息進行全面性融合，以便獲得應急數據測繪結果，方便后續工作的順利開展。其中，可以綜合利用遙感影像一體化測圖系統，在攝影測量技術支撐下形成序列影像，并對實物的具體形狀、定位、尺寸等實施全面性、清晰性恢復，確保數據處理效果的高質量化；還可以融合應用應急快速制圖系統，對應急流程中的測繪數據實施科學處理，對采集獲取的核心數據進行提取，對其加工編輯后與現有的地理數據進行融合，并開展符號化轉化、標注，形成應急圖件。

5.3 礦山工程測量中的應用

隨著礦山開采量的逐漸增加，在礦區產生了很多的采空區，對礦山開采工作帶來了很大的風險。基于此，需要利用地理信息系統以及多樣化的先進技術，對礦山采空區的具體位置、大小、邊界等數據進行精準測量和分析，為礦山開采作業的安全開展提供技術保障。利用地理信息技術和三維激光測量系統，可以對采空區開展全面的掃描測量，并對采空區的各個角度、方位的地理信息進行清晰展現，且在測量中無需接觸便可快捷化的獲得相關數據信息，包含采空區的體積、邊界、三維形態、斷面面積等，通過對這些數據的詳細性分析與整理，可以幫助開采人員對采空區的具體位置以及潛在風險進行明確，從而優化開采方案，保障礦山開采事業的順利發展。在具體的測量應用中，需要在不同位置設置多個測量點位，如，巷道、采空區、硐室。通過測量可以對相關區域的空間位置、三維形態等的數據進行精準體現，并可以把這些數據進行匯總分析，形成三維模型，并對測量點位的精準坐標進行真實展現，以便工作人員對巷道的實際長度、斷面尺寸等數據了解掌控，并在此基礎上對采空區的實際體積進行精準測量。在對采空區進行測量時，不需要工作人員進入到危險區域，只需要利用延長桿把相關設備放置在目標區域，就可以獲得精準的數據信息，這樣既能保障全方位測量，也能夠保障工作人員的安全性；在對硐室進行測量時，可以快速、精準的獲得三維形態數據，提高整體工程量的效率和質量。由此可見，利用地理信息技術以及三維激光掃描技術的聯合應用，可以對采空區的數據進行有效性獲取和分析，明確邊界、體積、貧化損失等，保障礦山開采作業的安全進行。

6 結 語

綜上所述，地理信息系統以計算機和網絡科技為基礎，充分發揮系統的功能優勢，將航拍測繪數據和衛星測繪數據進行有效采集、處理和分析，形成數字化信息在工程測繪中并加以應用，能夠有效提高工程勘察效率，推進工程建設發展進程。