數(shù)字化測(cè)繪與基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的建設(shè)

范英霞

摘要：所謂數(shù)字化測(cè)繪，是和模擬測(cè)繪相對(duì)的。廣義的數(shù)字化測(cè)繪又稱為計(jì)算機(jī)成圖，主要包括：地面數(shù)字測(cè)圖、地圖數(shù)字化成圖、航測(cè)數(shù)字測(cè)圖、計(jì)算機(jī)地圖制圖。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)使得紙上手繪圖階段過(guò)渡至高速共享的數(shù)字化時(shí)代。地理信息是指與地面空間有關(guān)的信息，將這些信息進(jìn)行有組織的構(gòu)建便得到地理信息系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)涉及測(cè)量、制圖、地理、遙感等多個(gè)學(xué)科。測(cè)繪地理信息系統(tǒng)就是利用測(cè)繪技術(shù)對(duì)地面空間相關(guān)信息進(jìn)行處理和測(cè)量，建立測(cè)繪地理信息系統(tǒng)可以高效的管理地理信息數(shù)據(jù)，對(duì)研究地理信息系統(tǒng)和推廣地理信息有重要的意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化測(cè)繪；基礎(chǔ)地理信息；系統(tǒng)建設(shè)

地理信息系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱GIS，是以地理空間數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，采用模型法為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。它以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為支持，對(duì)地球表層所有有關(guān)于地理的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述，通過(guò)整合數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)信息，GIS可以分析出地理信息系統(tǒng)所具有的屬性和代表意義，實(shí)現(xiàn)地理決策的功能。

1 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用

目前，測(cè)繪地理信息新系統(tǒng)主要應(yīng)用于資源清查、城鄉(xiāng)規(guī)劃、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、環(huán)境管理等方面。地理信息系統(tǒng)的定義是以地理空間數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，采用模型法為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，所以，資源清查是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)也是基本功能，在資源清查方面，GIS的主要任務(wù)就是匯集測(cè)繪得到的信息，并通過(guò)系統(tǒng)的分析功能提供資源統(tǒng)計(jì)服務(wù)，在土地的利用方面，GIS可以通過(guò)系統(tǒng)的分析輸出工作所需的土地信息，在中國(guó)國(guó)土資源信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)、輔助決策、圖形編輯三個(gè)子系統(tǒng)就可以完成所有的資源存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)輸出等工作，并模擬出所有的地理地形，給資源的合理開(kāi)發(fā)提供了很大的幫助。地理信息系統(tǒng)可以通過(guò)搜集遙感數(shù)據(jù)并分析達(dá)到預(yù)測(cè)森林火災(zāi)、洪水、干旱等災(zāi)害的目的，以森林火災(zāi)為例，搜集森林的氣溫、風(fēng)速、氣壓、降水等氣象數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)植被覆蓋率、植物生長(zhǎng)率、死亡率等因子，建立數(shù)學(xué)模型，就可以通過(guò)GIS預(yù)測(cè)森林火險(xiǎn)并能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出火災(zāi)等級(jí)，這個(gè)功能給救災(zāi)搶險(xiǎn)提供了極大的便利。

2 測(cè)繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)設(shè)計(jì)

2.1 地圖數(shù)據(jù)的搜集

地圖數(shù)據(jù)的搜集是建立測(cè)繪地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，地理信息數(shù)據(jù)的采集過(guò)程大都是將原有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一格式輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，包括衛(wèi)星、遙感裝置、航空器等儀器搜集到的數(shù)據(jù)。測(cè)繪工程的開(kāi)張過(guò)程中一般只需GIS的測(cè)量、處理與儲(chǔ)存功能，目前采集地圖數(shù)據(jù)主要依據(jù)地圖矢量化原理，利用手扶跟蹤數(shù)字化采集和掃描矢量化采集兩種方法采集數(shù)據(jù)，再通過(guò)地圖掃描矢量化法將地圖矢量與所得數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，完成數(shù)據(jù)的搜集。地圖矢量化是指將目標(biāo)看做單個(gè)矢量單位或多個(gè)矢量單位的結(jié)合，與傳統(tǒng)的掃描紙質(zhì)地圖并將數(shù)據(jù)保存為柵格圖像的方式相比，矢量化方法可以隨時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)淝蠼獠⒂行П苊饬穗A梯效應(yīng)，提高了地圖數(shù)據(jù)采集工作準(zhǔn)確性。手扶跟蹤數(shù)字化采集方法是指利用固定設(shè)備跟蹤地圖數(shù)據(jù)，具體操作為先將地圖固定在數(shù)字桌面上并連接數(shù)字化儀器，然后定向地圖中的控制點(diǎn)和輪廓點(diǎn)，利用最小二乘法接觸變化參數(shù)，最后將圖形圖像數(shù)字化。掃描矢量化采集方法是指將地形圖掃描后導(dǎo)入其數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)內(nèi)再進(jìn)行矢量化處理，具體操作為利用光電轉(zhuǎn)化和圖像反射用散射光源掃描圖像后將反射光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)錄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，然后利用應(yīng)用繪圖程序細(xì)化圖像，剔除矢量單位中多于的點(diǎn)，最后將圖像分為多層矢量。采集數(shù)據(jù)之后要進(jìn)行地圖矢量化與地圖數(shù)據(jù)的結(jié)合，先計(jì)算圖像和數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系和換算比例，在利用采集數(shù)據(jù)時(shí)求出的變化參數(shù)和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式將坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)換成高斯直角坐標(biāo)系，通過(guò)GIS的人機(jī)圖形交互裝置將數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，最后將圖片和測(cè)圖定向填寫(xiě)到文檔簿中并簽名存檔。在整個(gè)地圖搜集過(guò)程中，要注意基礎(chǔ)資料的完整性和規(guī)范化，掃描地圖時(shí)要存檔，在進(jìn)行地圖矢量化與地圖數(shù)據(jù)的結(jié)合時(shí)保證矢量數(shù)據(jù)與柵格圖像獨(dú)立存在進(jìn)而保證數(shù)據(jù)之間拓?fù)潢P(guān)系的準(zhǔn)確性。

2.2 開(kāi)發(fā)平臺(tái)和工具的選擇

在進(jìn)行地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前首先要選擇合適的開(kāi)發(fā)平臺(tái)與開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)平臺(tái)和開(kāi)發(fā)工具的選擇關(guān)系到測(cè)繪地理信息系統(tǒng)建設(shè)的效率和最終結(jié)果。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對(duì)地理信息系統(tǒng)的重視度不斷提高，相關(guān)行業(yè)已經(jīng)陸續(xù)開(kāi)發(fā)出很多GIS 開(kāi)發(fā)平臺(tái)與設(shè)計(jì)軟件，商業(yè)化GIS開(kāi)發(fā)工具軟件已經(jīng)臻于成熟，據(jù)調(diào)查行業(yè)內(nèi)公布的GIS 設(shè)計(jì)軟件已超過(guò)四百種，我國(guó)也已經(jīng)開(kāi)發(fā)出諸如MAPGIS、Geo Star、Super Map等優(yōu)秀的設(shè)計(jì)軟件。選擇開(kāi)發(fā)平臺(tái)和開(kāi)發(fā)工具時(shí)，要謹(jǐn)記按需選擇的原則，首先要能夠流暢的支持測(cè)繪地理信息系統(tǒng)的五種基本功能的設(shè)計(jì)，并具有一定的靈活性可以二次開(kāi)發(fā)。在此基礎(chǔ)上，最好可以滿足以下要求：支持中文系統(tǒng)，硬件配置快速、靈活、方便，配置滿足微機(jī)、工作站、服務(wù)器等多種復(fù)雜的環(huán)境要求。另外，一般測(cè)繪地理信息系統(tǒng)都用于國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)，所以必須保證開(kāi)發(fā)平臺(tái)和開(kāi)發(fā)軟件具有極高的安全性，Geo Star、Super Map都是非?？煽康?，若測(cè)繪系統(tǒng)對(duì)開(kāi)發(fā)功能有很高的要求，可以選擇VC++作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，若對(duì)系統(tǒng)集成有較高的要求則可以選擇Visual。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)關(guān)乎整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，其基本設(shè)計(jì)原則是保持最小數(shù)據(jù)冗余度和最小單元化、滿足測(cè)繪產(chǎn)品的生產(chǎn)需求。數(shù)據(jù)庫(kù)分為總數(shù)據(jù)庫(kù)和子數(shù)據(jù)庫(kù)，如大地測(cè)量數(shù)據(jù)、海洋數(shù)據(jù)和城市測(cè)繪數(shù)據(jù)屬性不同應(yīng)分別存儲(chǔ)到空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中，并根據(jù)其屬性生成不同的數(shù)據(jù)表。數(shù)據(jù)庫(kù)必須統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)編碼等標(biāo)準(zhǔn)，以便于數(shù)據(jù)的錄入、分析、管理、計(jì)算和輸出，還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、減少空間占用、方便數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)。另外，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)必須重視數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性，加強(qiáng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)合的同時(shí)賦予不同需求的用戶不同的權(quán)限，以維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全。

3 結(jié)語(yǔ)

整個(gè)測(cè)繪地理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和建設(shè)是個(gè)復(fù)雜且工程量大的任務(wù)，而且我國(guó)地形復(fù)雜、地理信息繁多，所以測(cè)繪GIS系統(tǒng)的建設(shè)不可能一蹴而就，應(yīng)先進(jìn)行地理數(shù)據(jù)的搜集，再選用適合的開(kāi)發(fā)工具和開(kāi)發(fā)平臺(tái)建立地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。近些年來(lái)我國(guó)測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了測(cè)繪數(shù)據(jù)的智能化管理，先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)如激光掃描、多點(diǎn)定位、慣性測(cè)量有效提高了地理信息的準(zhǔn)確度和實(shí)用性，我國(guó)地理信息系統(tǒng)的建設(shè)和推廣起到了不可替代的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]劉桂生，曾廣柏，周立.基于Map Info平臺(tái)的中小城市勘測(cè)地理信息系統(tǒng)建設(shè)[J].連云港化工高等?？茖W(xué)校校報(bào)，2002（8）.

[2]趙杰，楊國(guó)東.中小城市測(cè)繪GIS的研究與開(kāi)發(fā)[J].黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院院報(bào)，2004，16（3）：29-31.

[3]譚玉蓮.淺談地理信息系統(tǒng)在測(cè)繪中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代物業(yè)（上旬刊），2011（07）.

（作者單位：新疆地礦局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)）