地理信息系统在测绘工程中的具体应用研究
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作者: 王时花
摘要：信息技术的快速发展给地理信息系统的发展提供了重要的技术支持，同时地理信息系统在发展过程中不断应用了全球定位系统、遥感技术和互联网技术，使得地理信息系统在发展过程中得到了更多的应用。本文在此从GIS的工作原理和流程出发，对GIS在测绘中的应用做了一定的研究。
关键词：地理信息系统；测绘；应用
前言：地理信息系统 （GeographicInformationSystem）简称GIS，是3S技术的组成部分，由计算机系统、地理数据和用户组成，是通过采集、存储、管理、检索、表达地理空间数据来分析和处理海量地理信息的通用技术。地理信息系统（GIS）已在城市测绘工作中得到全面应用，是测绘工作现代化的重要表现。
一、GIS的工作原理
GIS的规范化是一个漫长的过程，随着各种系统的迅速膨胀，GIS逐渐走向成熟，在相关的平台逐渐得到巩固和规范。GIS主要是通过对不同来源不同形式数据进行分析，确定原变量的坐标位置，比如可以利用经纬度以及海拔来对变量位置进行标注，有时也利用类似于ZIP地理编码系统来定位变量在GIS系统中的坐标，再组织生成能够直接访问GIS的计算机数据库，通过不同的运营商将地图形式的数字信息转换成可以识别的图像或信息。
二、GIS在测绘中的工作流程
1、数据的采集
在测绘的初期，需要对现实世界客观对象进行不同的抽象，离散，以连续对象实体在GIS中分别以栅格以及矢量两种方式存储在GIS系统数据库中。栅格数据由存放唯一值的存储单元的行以及列组成，栅格数据集的分辨率依赖于地面单位的网格宽度；矢量存储方式则是利用几何图形中的点线面来表示客观存在的对象。目前也存在其他的方式来对空间数据进行表示，通过其他的附加数据作为对象属性来存储非空间的数据。在数据收集时，传统做法是通过聚酯薄膜地图上或者纸上现有的数据，经过扫描或者数字化来产生数字数据。现在比较理想的做法是借助于GPS全球定位系统，得到相应的位置坐标，然后直接输入到GIS中进行相应的处理，也可以通过遥感技术来完成数据的采集工作。在多个平台上附带的有摄像机，激光雷达以及数字扫描仪构成的多个互联的传感装置，并结合航空器以及卫星所搭建的数据处理平台，将主要来源于航空照片以及图片判读的数字数据进行特征选择，然后以二维或者三维的形式对数据进行捕捉，进一步将数据传输到相应的软拷贝系统。遥感则是利用不同的传感器包被动地测量由主动传感器发射出去的电磁波或者无线电波的反射系数，进而将属性数据输入到GIS系统中。
2、数据的转换与处理
数据的处理依赖于各公司提供的数据处理软件，通过输入到GIS系统的数据进行编辑实现数据预处理，对数据进行拓扑建模，将通过其他方式获取的测量图形与GIS图层中相同的区域进行图层的叠加分析。GIS系统软件通过识别各个属性条件在数字化空间数据的空间关系，对于复杂的空间实体之间连接，临近以及包含的关系进行相应的数学建模和分析，对于向量数据必须在拓扑正确的条件下才能进行进一步的分析。对于控制测量中出现的线与交叉点分离的情况以及原地图上污点等可能影响结果精确度的因素进行针对性的处理，如选择性清除等。同时也要对得到的数据进行数据重构，转换成GIS系统可以识别的数据格式，从而实现不同数据源之间的兼容性。由于不同需求侧重的对象属性是不相同的，因此要求数字数据在分析之前，进行一系列的投影与坐标变换整合处理，得到精度要求不同复杂度不同的数学模型，从而实现其合适的用途。数据处理是一个复杂的过程，控制测量中用到的数据处理方式还包括数据重构以及地理编码等。所有的这些数据的转换与处理操作使得数据在入库之前保证内容的完整性以及逻辑的一致性。
三、地理信息系统在测绘中的应用
1、高精度测绘
GIS依赖于地球三个轨道平面的24颗卫星，将卫星定位和遥感技术良好的整合了起来，特别适合于大型建筑的高精度测绘，在GIS测绘模式下，传统的定点和调平全部由测量设备与卫星之间的信号调节自动完成，不仅速度快，而且精度高，使传统测量中的人工定位和调平中误差趋于零。在操作方面，GIS集成的计算机模块可以实现自动读数，而操作人员只需要将GIS测绘系统移动至水准点或顶点位置即可，这样读数和操作误差也趋于零。而在测绘精度方面，目前卫星定位技术可以轻易地在离地球120公里的轨道平面上捕捉到地面的一只小型动物，在目前人类所需的测量精度要求下，其误差可以忽略不计。不仅如此，GIS系统可以自动将测绘点形成回路，通过操作者输入的检测标准，对测量数据进行分析和判别，可以快速发现当中的差异数据以备进一步复查。定位、对中、读数、操作和测量误差都趋于零，使得GIS在现代高精度测绘中的运用很广，测绘成果也有很高的可信度。
2、立体式输出
测绘工作的后期数据处理与测绘图的绘制是一件比较复杂和困难的工程，一方面数据处理与复核量大，同时在大型测绘活动中，测绘图的绘制也十分耗费时间，尤其当数据复核发现异常数据时，其修正工作将更加困难。而GIS系统凭借良好的输出性能与外界软件性能，具备了强大的立体式输出功能，在测量工作结束后，GIS内置模块可以自动对测量数据进行处理和分析，自动绘制出前期的测绘图，这对于测绘人员的判断和前期运用十分快捷和有效。而借助于多种外接软件，GIS可以将测绘数据输出，通过外接软件进一步绘制高质量的测绘图。GIS的立体输出体现在三维地理信息图的输出，与传统测绘工作相比，这是一个重大突破，在测绘工作中引入GIS系统后，系统可以“利用其内置的建模系统对所采集的数据进行分析处理，最终绘制出所测地区的三维地形地貌图”，这使得最终的测绘成果图在海拔、地形地貌等方面的展示更加的直观，从而为后续的设计与工程施工建设带来极大地便利，也为多维电子地图的绘制提供了强大的支持，这是GIS在现代测绘中的一个重要应用与不可取代之处。
四、地理信息系统应用于测绘中的发展和展望
通过地理信息系统的应用，测绘工作变得更加精确与科学。与此同时，地理信息系统、遥感技术以及全球定位系统相结合在测绘学上的应用，使测绘从传统的单纯性的获得信息服务，转变成组成决策管理的重要部分，大大的提高了管理的严格性、规划的合理性、决策的科学性以及设计的高效性。GIS 系统以其特殊的功能，正在被广泛应用于测绘工作中，极大地促进了空间分析的需求。未来的地理信息系统发展方向可能通过 SDA 技术与 CI 技术在 GIS 大背景下相互结合，从而实现时空一体化，形成这一分析模拟引擎。此外，未来的地理信息技术发展可能会将不同领域空间模型通过有效组织集合到同一框架下，通过调度，配合通信执行智能行为。现如今的汽车导航装置就是通过 GPI与 GIS 双系统来辅助驾驶以及导航规划。这一发展方向比较倾向于RS 与 GPS 双系统结合来进行虚拟现实技术合成，而且进一步发展成为可以交互操作与数据共享的层面。
五、结语
综上，地理学是GIS的理论依托，测绘学为GIS提供各种定位的数据，并利用其算法以及理论对数据进行变换和处理。基于图形以及空天地一体化实体影像的可测和可视化，GIS的发展与优化，能够进一步推动控制测量技术的变革，将GIS整合遥感和GPS技术进行综合应用。
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