基于GIS的“多測合一系統”設計及其性能測試分析

摘 要：本文在GIS技術框架下對土地資源“多測合一系統”進行設計。在體系結構設計中，將“多測合一系統”劃分為數據層、應用層、用戶層，同時對數據庫進行多模塊劃分，以便于對多種類型的測繪數據進行存儲，以GIS地圖信息為基底實現了多類型測繪數據的融合。對系統的存儲效率和訪問效率進行性能測試，結果顯示，“多測合一系統”的存儲和訪問能力都比常規系統高。

關鍵詞：土地資源；信息化建設；多測合一；體系結構；GIS

中圖分類號：" P 208 文獻標志碼：A

隨著有關國土資源管理的信息化建設快速發展，各行政區劃內的土地資源管理部門都建立了工程項目建設的信息化管理平臺，在很大程度上提升了土地資源管理工作的效率[1]。但是，工程項目的復雜性會牽涉多個部門對土地資源的測繪工作，不同部門的測繪內容、重點工作都各不相同，測繪結果也只會在本部內使用，從而造成測繪資金和測繪人員的浪費[2]。“多測合一”的根本出發點就是為了解決上述問題，將多個部門的測繪任務整合起來，分散進行、統一整合、測繪成果在各部門之間共享[3]。可見，“多測合一”可以避免重復測繪，大幅度提升測繪效率，打破不同部門之間的信息孤島效應，從而極大地提升土地資源管理的工作效率。因此，本文在GIS技術的基礎上，根據“多測合一”理念對土地資源管理系統進行設計，并對系統的性能進行測試和分析。

1 土地資源“多測合一系統”的體系結構設計

從形式上來看，土地資源“多測合一系統”屬于一個軟件系統，有明確的用戶、明確的應用功能、數據支撐和硬件支撐。因此，給出土地資源“多測合一系統”的體系結構設計方案，如圖1所示。

國土資源管理部門是“多測合一系統”最主要的用戶，其負責的任務包括5個大的模塊：第一個模塊，使用土地的選址和預審批；第二個模塊，建設用地的規劃審批；第三個模塊，建設工程的規劃審批；第四個模塊，建設工程的施工管理；第五個模塊，建設工程的驗收管理。

國土資源管理部門第一個模塊對應的測繪任務是選址測繪，測繪結果以平面地圖、高程圖、多比例地圖等形式呈現。第二個模塊對應的測繪任務是勘測定界和地籍確權，測繪結果以地界勘測表、定界測繪圖、地籍測繪圖、界址坐標測繪圖等形式呈現。第三個模塊對應的測繪任務是建設規劃測繪、日照強度測繪、建設面積測繪，測繪結果以建設用地平面測繪圖、建設用地高程測繪圖、日照測繪分析圖表、建設規劃平面測繪圖、建設規劃立體測繪圖、建設面積預測圖表等形式呈現。第四個模塊對應的測繪任務是放線測量和驗線測量，測繪結果以放線位置測繪圖、零層驗線測繪圖等形式呈現。第五個模塊對應的測繪任務是核實測量和地下管線測繪，測繪結果以規劃核實現狀圖、竣工測量圖、地下管線測繪圖等形式呈現。

建設部門、消防部門、人防部門也是“多測合一系統”的主要用戶。其中，住建部門的測繪任務主要集中在建設面積的實際測繪方面；消防部門的測繪任務主要集中在防火分隔測繪和安全疏散通道測繪等方面；人防部門的測繪任務主要集中在人防面積測繪。

“多測合一系統”從土地資源及相關管理的需求出發，根據不同用戶的實際使用訴求設計功能應用。其中，根據GIS技術建立信息化的地圖數據是基礎，從而提供相關的各項服務。應用層的功能實現還是要取決于整合多個部門、多個環節、多個模塊的測繪數據，這就需要在數據層完成。

經過多部門、多環節、多模塊的測繪數據整合，在“多測合一系統”平臺上呈現給用戶的是一張完整的GIS地圖信息，這也稱之為“一張圖”服務。在“一張圖”下，體現了各種類型的測繪數據，這也需要強大的后臺數據庫支持。這個后臺數據庫中包含的各類測繪數據和其他數據信息如圖2所示。

2 土地資源“多測合一系統”的功能實現

GIS是地理信息資源領域的先進技術，可以對各種與地理相關的地圖、數據、信息等進行綜合性管理，并可以以圖像的形式可視化展示，同時對圖像相關的各種數據信息進行調取，甚至可以參與復雜的仿真和計算。

因此，在“多測合一系統”的總體設計上，以GIS技術為基礎框架，對各種測繪數據進行融合，從而可以在功能上實現“一張圖”整合效果。這樣的處理可以大大減少數據庫的存儲空間，還可以在不同需求的情況下對一張圖進行分解，為各自的需求提供不同的信息。在GIS技術框架下，多測合一體現為多種測繪數據的融合，即多張不同類型測繪數據圖的融合，其抽象意義上的表達如公式（1）所示。

（1）

式中：Map1為參與融合的第一種類型的測繪地圖；Map2為參與融合的第二種類型的測繪地圖；Map3為參與融合的第三種類型的測繪地圖；Mapn為參與融合的第n種類型的測繪地圖；MapE為融合后形成的一張圖。

按照上面的融合處理，得到的處理效果如圖3所示。

由此可見，在多測合一的處理下，不同類型的測繪數據分別進入不同的通道，從而融合為一張測繪總圖。高程測繪地圖、坡度測繪地圖、交通干線測繪地圖分別融合了不同的測繪信息，通過多測合一最終形成了宜居區域的測繪地圖，可以為區域內的開發建設提供指導和借鑒。

從系統的設計角度來看，基于GIS技術的多測合一處理還可以最大限度地節省數據庫的存儲空間。根據實際測算，在GIS技術框架下，多張測繪圖融合成一張圖后，其存儲空間大小將減小到如公式（2）所示的范圍。

（2）

式中：n為參與多測合一融合處理的測繪圖總數；RAMn為n幅測繪圖分別獨立存儲時所占用的總空間；RAM為n幅測繪圖融合之后占用的總空間。

由公式（2）可知，經過多測合一的處理，存儲空間大大降低，從而可以提高系統的存儲效率，減少硬件的開銷和投入。

3 土地資源“多測合一系統”的性能測試

在前面的工作中，對土地資源“多測合一系統”進行體系結構設計、數據庫結構設計，并對其核心功能“多測合一”進行設計和展示。接下來，將對土地資源“多測合一系統”進行性能測試。首先，測試在多測合一系統下存儲各種測繪數據的存儲空間與常規土地資源信息系統對測繪數據的存儲空間的差異。

在測試中，選擇5個不同的工程案例。第一個工程案例中，常規系統分別對工程項目中的平面地圖測繪數據、高程圖測繪數據、地籍測繪數據進行獨立存儲，“多測合一系統”則對這三類數據進行GIS一張圖融合存儲。第二個工程案例中，常規系統分別對工程項目中的平面地圖測繪數據、高程圖測繪數據進行獨立存儲，“多測合一系統”則對這兩類數據進行GIS一張圖融合存儲。第三個工程案例中，常規系統分別對工程項目中的平面地圖測繪數據、高程圖測繪數據、日照強度測繪數據、建設面積測繪數據進行獨立存儲，“多測合一系統”則對這四類數據進行GIS一張圖融合存儲。第四個工程案例中，常規系統分別對工程項目中的平面地圖測繪數據、高程圖測繪數據、日照強度測繪數據、建設面積測繪數據、建設規劃平面測繪圖數據、建設規劃立體測繪圖數據進行獨立存儲，“多測合一系統”則對這六類數據進行GIS一張圖融合存儲。第五個工程案例中，常規系統分別對工程項目中的建設面積測繪數據、建設規劃平面測繪圖數據、建設規劃立體測繪圖數據進行獨立存儲，“多測合一系統”則對這三類數據進行GIS一張圖融合存儲。

5個工程項目的存儲空間對比柱狀圖結果如圖4所示。由圖4可知，針對不同的工程案例，本文建立的基于GIS技術的“多測合一”系統的存儲空間都比常規土地資源信息系統低。

第二組測試是比較這5個工程項目的訪問時間。因為5個工程項目涉及的各種測繪信息和數據并不完全相同，且工程項目的規模大小也存在差異，所以不同工程項目之間的測繪數據讀取和訪問不能進行橫向對比。但是，針對每一個工程項目，可以對比按照常規土地資源系統的各類測繪數據獨立存儲訪問和“多測合一系統”的測繪數據融合存儲訪問的訪問時間，其測試結果如圖5所示。

不同的工程項目經過多測合一系統的融合處理后，測繪數據的存儲訪問所消耗的時間都明比常規土地資源系統的存儲訪問時間短。

通過存儲空間和訪問時間的2組測試可知，經過GIS框架下的多測合一處理，土地資源信息的相關管理和維護降低了對硬件的需求且訪問效率更高，可以為土地資源信息的管理和日常事務辦理提供更大的便利。

4 結語

工程項目的復雜性會設計多個部門對土地資源的測繪，不同部門的測繪內容、重點工作都各不相同，測繪結果也千差萬別。將各類測繪信息整合在一起，不僅可以提升存儲效率，而且也有助于各部門之間的土地資源信息共享和便捷訪問。因此，在GIS地理信息資源技術框架下進行土地資源的“多測合一系統”設計，具體內容包括系統的體系結構設計、數據庫模塊化處理、多測合一功能設計，并通過2組測試對系統性能進行驗證。

參考文獻

[1]高麗萍，季仕承，郝玉忠.基于云端輔助的國土資源數字化檔案信息自動加密方法[J].自動化技術與應用，2024，43（2）：102-105.

[2]胡光道，李振華.基于數據中心的國土資源信息系統基礎平臺的構建及技術問題[J].地球科學：中國地質大學學報，2022，27（3）：51-55.

[3]趙玲，王彪.遙感和GIS技術在國土污染區域面積測定中的應用研究[J].環境科學與管理，2022，47（8）：323-328.