地理信息系統GIS在城市測繪中的應用研究

申丹丹 楊 培 苑亞麗

濟南市勘察測繪研究院 山東 濟南 250100

地理信息系統的簡稱是GIS，又可以稱為是地學信息系統，該系統技術主要是通過輸入、存儲、查詢、分析、顯示地理數據，實現對地理空間信息的有效分析和處理，近些年來作為一種新型技術逐漸開始投入使用。GIS技術具有良好的應用優勢和特點，一般常用于科學調查、資源管理、地理繪圖、路線規劃等方面，所以也逐漸成為城市測繪工作中的主要保障。GIS技術操作可以總結為以下幾點：第一，采集、整理并輸出空間信息，GIS在管理過程中具有空間動態性的特征，可以將信息轉化為具有更高價值的數據庫資源。第二，GIS技術主要是用于研究地理圖形，結合地理模型進行分析和決策，以形成相應的綜合信息系統。第三，GIS技術全程是由計算機進行自動控制，基于計算機應用與模擬功能下，可以進行地理信息數據的有效管理，促成各種數據綜合化的應用管理系統。

1 地理信息系統GIS的相關概述及其特征

地理信息系統GIS是3S技術中的一個關鍵組成部分，一般是由三大部分所組成，即地理數據、計算機系統以及用戶系統。在城市測繪管理中，通過采用GIS技術可以對相關地理信息進行檢索、存儲、采集、管理效率，為城市測繪工作的運行創造有利條件[1]。地理信息系統GIS還可以充分運用現代化信息技術，提高城市測繪數據的精確性，在推動城市測繪工作的基礎上，有效加快城市建設和發展速度。在進行數據的采集時，基于衛星技術的支持下，可以規避惡劣的自然環境影響，減少城市測繪過程中的干擾因素，同時運用圖形、表格等形式展示，達到城市建設對測繪管理工作的應用需求。分析地理信息系統 GIS 的特征時，可以從以下幾個方面進行分析：

1.1 動態化的數據處理

地理信息系統GIS可以對所采集的數據信息進行系統化處理，因其具有較好的數據處理功能，在經過分析處理后可以促進地理信息的全面輸出，從而為地理勘察工作提供有力支持，因此具有較強的數據處理動態性與空間性特點。

1.2 特殊性

地理信息系統GIS自身存在較為獨特的組成結構，該結構的內部與外部之間具有較大的差異性。在GIS系統的外部組成中包含了計算機軟硬件、地理數據信息、用戶信息等方面，在這些組成結構的共同作用下可以構成動態化的計算機應用體系[2]。在GIS系統的內部組成中主要包含了計算機軟件、地理數據模型等，而且GIS自身可以作為高度濃縮的信息處理系統，因此也具備廣闊的應用領域和應用功能。

1.3 廣闊性

在實際運行過程中，地理信息系統GIS需要構建完整的地理信息模型，以便可以對地理數據進行深入研究和實踐應用。GIS系統的廣闊性主要可以表現在其研究與應用的范圍中，和其他的地理信息系統進行比較，GIS系統的實用性更加突出，尤其是在具體的運行過程中不僅可以對地理信息數據進行準確分析和輸出，還可以為其在空間中的應用創造有利支持，進而逐漸轉化為地理數據信息的集成化發展狀態。

2 地理信息系統GIS的組成

根據不同的應用狀況可以將GIS系統分為五個組成部分，包括硬件、軟件、數據、人員、過程。人員在GIS系統中是最重要的核心內容，所有的GIS測繪工作都需要建立在專業的測繪技術人員操作中[3]。作為專業的技術操作人員，不僅需要對各種應用程序進行開發、使用，還需要加強GIS系統在城市測繪中的有效使用。數據則是指GIS中的各種核心地理數據，地理數據會直接影響到GIS數據的實際查詢和分析功能。硬件是指GIS系統中的各種技術和搭載設施，各種基礎設施和裝置可以組成現在的GIS裝置設備，所以硬件質量的好壞是影響 GIS實際數據處理速度與輸出方式的主要因素。軟件可以理解為是搭載在硬件中的應用程序指令，該系統程序作為交互界面可以提供宏觀數據庫，用于相關技術人員進行繪圖、統計和影像處理等工作。過程是GIS中比較關鍵的一個環節流程，GIS屬于信息系統的類比，其最大的特點就是具有較強的流程性，測繪方法和測繪過程都需要準確的流程進行操控，目的是為了更好地驗證實施結果，從而保障GIS所得數據的準確性和科學性[4]。

3 地理信息系統 GIS 在城市測繪中的具體應用

應用地理信息系統 GIS 時，首先要結合實際的技術方案，明確地理信息系統GIS的管理應用標準，積極引入各種新技術，加強各個技術之間的有機聯系，強化對技術環節的有效控制作用，廣泛、準確的采集地理信息系統數據，加強GIS應用的科學性、規范性和先進性，滿足城市測繪工作的具體要求。

3.1 應用GIS系統量算地理空間數據

隨著現代化城市的建設發展，對于城市測繪工作的要求也越來越高，基于信息化建設標準下，首先要重視對城市建設信息資源的有效收集和利用，由于城市地理信息的質量可以直接影響到城市測繪電子信息圖的精確度，所以必須要對非空間信息進行數據采集和科學處理，在收集信息的過程中提高衛星定位和遙感技術的結合運用效果。在測繪過程中需要對測繪數據進行空間量算，以完成對地理空間信息的幾何量算、距離量算等內容，幾何量算具體可以指目標的長度、方向、面積、體積量算、曲率量算等方面，在應用GIS地理信息系統時對指定點位的地理空間坐標進行確定，自動完成幾何量算的處理工作[5]。距離量算中需要考慮很多方面，如城市路況信息、交通工具、運行距離、阻力等等，在應用GIS地理信息系統后就可以運用格柵分析、矢量分析等功能，提高相關計算的處理速度和準確性。與此同時，還能夠對質心量算中的地理目標半徑范圍數據進行跟蹤測量，主要包括區域性人口密度的變化、地類型的變化等動態信息，簡化復雜目標的計算和分析過程。除此之外，GIS系統也可以對一些外觀變化且無法量化描述的目標物進行形狀量算，從而滿足了現代城市測繪工作的復雜性要求，并為城市建設和未來發展創造數據支持和條件保障[6]。

3.2 繪制城市信息地圖

在城市測量工程中，采集數據是一個相對繁重的工作內容，容易受到很多因素的限制，比如地理位置、天氣情況、氣候條件等等，如果應用了GIS系統可以避免工程測繪采集中過程中一些不利因素的影響。通過利用GPS衛星定位系統可以對定點坐標的位置進行準確獲取，再輸入GIS系統數據并配合數字掃描儀和激光雷達等設備的應用，在航天器和衛星數據庫的支持下完成相關數據的采集工作。而且地理信息系統 GIS可以對城市區域的地理環境、結構布局、地理屬性等方面進行有效采集，在編輯和處理相關信息的基礎上，通過建立地理信息數據資源庫，結合資源數據并防止出現重復性工作流程，提高信息處理的靈敏度和反應速度。除此之外，通過城市信息地圖繪制還可以對地圖進行編輯、縮放，通過分層編輯合理保留不同地圖中的內容要求，以滿足不同形式下的城市測繪目標，促進城市測繪工作的高效開展[7]。

3.3 建立資源信息庫

由于城市規劃中需要開展的測繪工作很多，通過利用地理信息系統 GIS可以建立測繪信息庫，從地理環境、資源開發、土地勘察等層面實現城市建設的規模化管理，以便呈現出更加完整、準確的地理信息資源，促進地理信息數據的有效整合，實現城市測繪工作的精準化、系統化、共享化發展。

3.4 精準的數據顯示與資源調查

地理信息系統 GIS可以滿足用戶對地形圖的獲取要求，一般地形圖的特征圖像會呈現出多樣化的特點，包含了符號、圖形、字段特性、數量表示等內容，在獲取和呈現地形圖時，要充分考慮對地形圖數據的準確獲取[8]。城市測繪工作中在調查不同區域人口的居住情況時，會用“點”進行表示，通過分析“點”的分布可以直觀呈現出該區域人口的密集性，利用相同的方法可以運用“線段”進行表示，用以呈現出城市道路的分布特征和分布密集性。在測量和明確人口密集度后，可以對不同區域人口的總量進行統計、分析，并使用不同的顏色、符號標注，代表城市各個區域的人口分布情況。現階段城市資源調查工作隨著城市建設化進程的加快，也在不斷提高對資源利用的需求，要想使城市建設更好的符合資源節約的相關要求，必須要結合實際情況對城市各項資源進行統計、測繪、分析，利用GIS 等現代化信息技術開展大范圍的資源采集作業，準確分析資源分布和城市建設之間的關聯，緩解人類發展與資源節約的矛盾，提高對城市土地資源的利用率，實現有效土地的合理分配[9]。通過構建信息化數字系統，可以保證數據采集的精準度、效率性。

3.5 應用GIS系統查詢城市測繪信息

GIS系統還具有多樣化的查詢功能，可以根據查詢屬性進行混合查詢或針對性查詢。查詢時需要相關工作人員在系統中準確輸入查詢條件，該系統就會按照圖形條件產生與之對應的查詢關系，明確具體的地理信息位置，并及時反饋標準的地理位置信息。工作人員同樣也可以在系統中選擇某個特定空間位置，并利用該系統實現對特定區域的自動查詢和信息反饋功能。

3.6 應用GIS系統管理城市資源數據

現代城市土地的資源條件相對復雜，城市測繪工作的主要任務是給城市土地資源管理提供參考依據，所以必須要大量采集和管理地理空間數據信息。傳統的測繪技術很明顯已經不能滿足如今城市建設的需求，通過應用GIS系統可以實現對城市土地資源的清查，對各種測繪數據進行自動轉換和分析處理，在形成統一的格式數據后便自動存儲于數據庫中[10]。此外，GIS系統也能夠實現對城市土地資源的動態監測功能，并自動更新、完善數據庫中的信息分析，強化城市土地資源的管理和決策作用。

3.7 應用GIS系統立體輸出測繪數據

城市測繪工作中，繪制城市地圖是最重要的工作內容之一，運用GIS系統進行城市地圖的繪制，可以充分調用所需數據，在自動測繪下對數據進行分析、處理、數據格式轉換等，以便可以快速完成信息圖的建立[11]。測繪工作人員也可以在GIS系統中編輯信息圖數據，標注地圖各層面的地理空間信息和一些權屬信息，使其與實際情況相符合。同時也可以根據比例需要合理縮放信息圖，生成相應比例的可視圖，并自動輸出編輯完成的城市地圖，實現了地圖測繪數據的及時更新和完善。在城市地圖繪制中運用GIS系統，不僅可以提高城市地圖繪制的效率和質量，也可以降低測繪技術人員的工作難度，減少人為失誤產生的數據誤差，從而提高了城市地圖繪制的精確度。

4 結語

綜上所述，GIS系統具有強大的精確定位等各項功能，可以在城市測繪工作中得到廣泛的引入和應用。專業技術人員需要明確該技術的使用范圍，科學選取相適應的測量技術，在投入使用前結合實際充分發揮出 GIS測繪技術的實效性。從數據的采集、處理、顯示、管理等功能方面來說，GIS技術可以更好地符合城市測繪工作的相關要求，提高測繪作業的精確度，有利于推動城市建設的良好發展。目前隨著GIS地理空間信息技術的創新發展，應用范圍也越來越廣泛，這為測繪數據的查詢創造了極大的便利條件，而且也可以自動完成對測繪數據的管理分析、地圖繪制等工作，在提高測繪效率的基礎上，可以更好的滿足我國城市化進程的快速推進。因此，城市測繪部門需要針對GIS地理信息測繪技術進行深入研究，分析并掌握GIS技術的應用要點，全面提升GIS地理信息系統的應用質量及效率。