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1、浅谈测绘地理信息系统的建设 张强 东北电力设计院有限公司 摘 要： 地理信息在我国土地资源中的地位十分重要, 随着地理信息系统的应用越来越广泛, 地理信息的及时更新也越来越重要, 测绘是建立地理信息系统的基础工作, 以测绘地理信息系统为核心的信息链已经基本形成并得到了广泛的应用。随着各种应用对地理信息的精确度的要求越来越高, 传统测绘方法已经不能满足地理信息产业链的需求。本文简要介绍了地理信息系统、地理测绘系统和及其应用, 并指出了地理测绘信息系统的设计重点。关键词： 测绘; 地理信息系统; 建设; 作者简介：张强 (1969-) , 男, 吉林舒兰人, 1993 年毕业于河海大学, 本科,
2、现为东北电力设计院有限公司测量科科长, 高级工程师。On the Construction of Surveying and Mapping Geographic Information SystemZHANG Qiang Northeast Electric Power Design Institute Co., Ltd.; Abstract： The status of geographic information in Chinas land resources is very important. As the application of geographic information
3、 system becomes more and more widespread, it is more and more important to update the geographical information in time.Surveying and mapping is the basic work to establish geographic information system. The information chain whose core is surveying and mapping geographic information system has been
4、basically formed and widely used. With the increasing demands of various applications for the accuracy of geographic information, the traditional surveying and mapping methods have been unable to meet the needs of the geographic information industry chain. This article briefly introduces the GIS and
5、 geographic mapping system and their applications, and points out the design priorities of surveying and mapping geographic information system.Keyword： surveying and mapping; geographic information system; construction; 0 引言地理信息是指与地面空间有关的信息, 将这些信息进行有组织的构建便得到地理信息系统, 地理信息系统涉及测量、制图、地理、遥感等多个学科。测绘地理信息系统就
6、是利用测绘技术对地面空间相关信息进行处理和测量, 建立测绘地理信息系统可以高效的管理地理信息数据, 对研究地理信息系统和推广地理信息有重要的意义。1 地理信息系统概述1.1 地理信息系统简介地理信息系统, 简称 GIS, 是以地理空间数据信息为基础, 采用模型法为地理研究和地理决策服务的计算机信息系统。它以计算机系统为支持, 对地球表层所有有关于地理的信息数据进行搜集、管理、运算、分析、显示和描述, 通过整合数据中的数据信息, GIS 可以分析出地理信息系统所具有的属性和代表意义, 实现地理决策的功能。地理信息系统具有空间性和动态性, 可以通过采集和分析地理空间信息分析出短时间内地理信息的变化
7、情况, 还可以通过对部分地理空间数据的分析推断出与之相连的部分的地理信息;地理信息系统的研究对象是地理, 其主要工作就是利用高科技手段对多种地理要素进行分析, 形成地理模型, 从而预测出多种地理信息的变化情况、提出地理决策, 产生高层次的地理信息;地理信息系统的所有工作都是依赖于计算机程序完成的, 计算机系统负责进行地理数据信息的管理并形成地理模型, 模拟地形变化情况。综上所述, 地理信息系统的本质就是以计算机软硬件为支撑、以地理数据信息为基础的由计算机系统模拟出的动态地理模型, 其构成元素就是人员、数据、硬件、软件、计算过程, 其中, 支撑整个系统的计算机软硬件最为重要, 硬件包括数据采集装
8、置、人机图形交互装置、中央处理装置、数据存储设备、图形输出设备, 软件包括数据库管理系统和数据库等系统软件和地理信息程序、应用绘图程序等应用软件。1.2 地理信息系统的内容和功能根据应用对象划分, 系统建设的内容可以分为大地测量数据系统、城市测绘数据系统、海洋测绘数据系统三部分。大地测量数据系统是国家大地测量的基础数据, 包括国家大地水准网和控制网的数据, 主要应用于大地测量数据的管理和存储;城市测绘数据系统存储城市地理的各种信息, 包括城市地图、地籍图、绿化图等, 应用于城市规划、市政建设等;海洋测绘系统内数据包括海洋的控制网、水深测量、海洋重力测量情况等, 应用于导航和海洋地理变化监测和预
9、测, 各个系统不是相互独立的, 各系统相互支持, 其信息都能相互调用。地理测绘系统主要有数据输入和编辑、数据库的建立和管理、数据检索、数据分析与处理和数据输出的功能, 地理测绘系统将通过测绘技术得到的地理信息转化成数据, 经过系统的交互编辑和修饰即可建立拓扑关系;数据库是 GIS 的核心, 系统对图形进行拼接处理、把不同格式的数据统一化、管理图库和系统中的地图德国都需要数据库管理系统, 数据库管理系统可以在数据之间建立一种联系, 根据数据的属性和结构把它们分成矢量结构与栅格结构两类, 矢量结构精确性好, 地图美观, 但数据结构复杂、可操作性低, 栅格结构数据结构简单, 但精度较差, 在 GIS
10、 中, 这两种结构通常是并行的, 相互协同;数据件数能力是为了是用户快速找到所需的地理信息, 数据检索系统可以查询数据库中任意地区的数据, 其自身的逻辑操作方式还可以自动跳过冗余数据, 提高检索速度和精确度;数据输出的媒介一般会屏幕显示绘图、制表纸等, 系统提供图像编辑、符号生成等服务, 用户还能自主选择二维或三维图像, 满足不同的制图要求。1.3 地理信息系统的应用目前, 测绘地理信息新系统主要应用于资源清查、城乡规划、灾害监测、环境管理等方面。地理信息系统的定义是以地理空间数据信息为基础, 采用模型法为地理研究和地理决策服务的计算机信息系统, 所以, 资源清查是地理信息系统的基础也是基本功
11、能, 在资源清查方面, GIS 的主要任务就是汇集测绘得到的信息, 并通过系统的分析功能提供资源统计服务, 在土地的利用方面, GIS可以通过系统的分析输出工作所需的土地信息, 如土地类型、土地利用现状、土地地理信息变化等, 在中国国土资源信息系统中, 数据库、辅助决策、图形编辑三个子系统就可以完成所有的资源存储、数据计算、数据分类、数据输出等工作, 并模拟出所有的地理地形, 给资源的合理开发提供了很大的帮助。GIS的数据库还可以把城市和乡村的各种资源、环境、人口、绿化、交通等数据统一归类并通过其空间搜索和信息叠加处理等功能模拟对城市的合理规划和对乡村的开发, 对推进城市化进程、加强乡村建设有
12、重要的意义。地理信息系统可以通过搜集遥感数据并分析达到预测森林火灾、洪水、干旱等灾害的目的, 以森林火灾为例, 搜集森林的气温、风速、气压、降水等气象数据, 统计植被覆盖率、植物生长率、死亡率等因子, 建立数学模型, 就可以通过 GIS 预测森林火险并能准确预测出火灾等级, 这个功能给救灾抢险提供了极大的便利。与以上三方面相同, 环境管理也是通过搜集和检测环境数据并分析达到环境管理的目的, GIS 针对其在环境管理方面的应用有一个名为环境管理信息系统的分支, 它的基础数据库中只储存与环境管理有关的数据信息, 并提供与环境管理有关的数据统计、报表和图形编制方法, 以海量数据为基础建立环境模型,
13、模拟环境变化情况为环境管理提供分析和决策等服务。2 测绘地理信息系统建设设计2.1 地图数据的搜集地图数据的搜集是建立测绘地理信息系统的基础, 地理信息数据的采集过程大都是将原有的数据转化为统一格式输入到数据库中, 包括卫星、遥感装置、航空器等仪器搜集到的数据。测绘工程的开张过程中一般只需 GIS 的测量、处理与储存功能, 目前采集地图数据主要依据地图矢量化原理, 利用手扶跟踪数字化采集和扫描矢量化采集两种方法采集数据, 再通过地图扫描矢量化法将地图矢量与所得数据结合起来, 完成数据的搜集。地图矢量化是指将目标看做单个矢量单位或多个矢量单位的结合, 与传统的扫描纸质地图并将数据保存为栅格图像的
14、方式相比, 矢量化方法可以随时对数据进行拓扑求解并有效避免了阶梯效应, 提高了地图数据采集工作准确性。手扶跟踪数字化采集方法是指利用固定设备跟踪地图数据, 具体操作为先将地图固定在数字桌面上并连接数字化仪器, 然后定向地图中的控制点和轮廓点, 利用最小二乘法接触变化参数, 最后将图形图像数字化。扫描矢量化采集方法是指将地形图扫描后导入其数据到计算机内再进行矢量化处理, 具体操作为利用光电转化和图像反射用散射光源扫描图像后将反射光转变为电信号录入计算机系统, 然后利用应用绘图程序细化图像, 剔除矢量单位中多于的点, 最后将图像分为多层矢量。采集数据之后要进行地图矢量化与地图数据的结合, 先计算图
15、像和数据的对应关系和换算比例, 在利用采集数据时求出的变化参数和坐标转换公式将坐标轴转换成高斯直角坐标系, 通过 GIS 的人机图形交互装置将数据录入系统, 最后将图片和测图定向填写到文档簿中并签名存档。在整个地图搜集过程中, 要注意基础资料的完整性和规范化, 扫描地图时要存档, 在进行地图矢量化与地图数据的结合时保证矢量数据与栅格图像独立存在进而保证数据之间拓扑关系的准确性。2.2 开发平台和工具的选择在进行地理信息系统设计之前首先要选择合适的开发平台与开发工具, 开发平台和开发工具的选择关系到测绘地理信息系统建设的效率和最终结果。随着计算机技术的不断发展和人们对地理信息系统的重视度不断提高
16、, 相关行业已经陆续开发出很多 GIS 开发平台与设计软件, 商业化 GIS 开发工具软件已经臻于成熟, 据调查行业内公布的 GIS 设计软件已超过四百种, 我国也已经开发出诸如 MAPGIS、Geo Star、Super Map 等优秀的设计软件。选择开发平台和开发工具时, 要谨记按需选择的原则, 首先要能够流畅的支持测绘地理信息系统的五种基本功能的设计, 并具有一定的灵活性可以二次开发。在此基础上, 最好可以满足以下要求:支持中文系统, 硬件配置快速、灵活、方便, 配置满足微机、工作站、服务器等多种复杂的环境要求。另外, 一般测绘地理信息系统都用于国家基础建设, 所以必须保证开发平台和开发软件具有极高的安全性, Geo Star、Super Map 都是非常可靠的, 若测绘系统对开发功能有很高的要求, 可以选择 VC+作为开发平台, 若对系统集成有较高的要求则可以选择 Visual。2.3 数据库设计数据库的设计关乎整个系统的运行效率, 其基本设计原则是保持最小数据冗余度和最小单元化、满足测绘产品的生产需求。数据库分为总数据库和子数
