基于GIS 的國土測繪數據分析系統(tǒng)設計

高彩蓮

（海天地信科技有限公司，山東 煙臺264001）

由于國土測繪數據內含信息豐富的特點，對其進行數據分析具有很高的難度。傳統(tǒng)國土測繪數據分析系統(tǒng)存在分析殘差高的缺陷，為此，基于GIS 重新設計國土測繪數據分析系統(tǒng)，致力于降低國土測繪數據分析殘差。

1 GIS 應用概述

GIS 以其自身良好的空間數據表現力，實時采集地理信息[1]，并通過GIS 的運算、分類、存儲等功能執(zhí)行對地理信息的管理操作。通過地理信息的坐標點位，展示其獨特的視覺化效果。除此之外，GIS 具備極強的空間分析能力，在對GIS 技術進行分析時，發(fā)現此項技術具有較強的空間分析能力，這項功能在實施過程中，需要由計算機網絡為其提供支撐。通常情況下，GIS 技術在對事物進行描述時，只能從簡單的角度進行表述。包括對空間事物發(fā)出疑問，由于事件的空間分析是一個相對動態(tài)化的過程，因此他無法正面的回答問題。利用GIS 技術分析事物的過程，也可被稱之為數據空間表達的過程，通過對空間事物的認知，掌握圖像、拓撲圖像、幾何數據等背景，并以此作為參照依據，對事件可能發(fā)生的行為進行預測，最終達到對事件的分析功能。因此，有必要將GIS 應用在國土測繪數據分析系統(tǒng)中，展開優(yōu)化設計，其具體內容如下。

2 國土測繪數據分析系統(tǒng)硬件設計

2.1 微控制器集成電路

在系統(tǒng)服務器硬件中，本文采用了一種具有嵌入式- 微控制器的集成電路對其進行優(yōu)化設計，微控制器集成電路接口線路，如下圖1 所示。

圖1 微控制器集成電路接口線路

結合上述圖1 所示，其中RTH 和CHAN 容量為48K、56 K的硬件平臺，該平臺可以更好的完成系統(tǒng)中對國土測繪數據采集以及處理等功能的要求。微控制器集成電路各項參數及配置要求，如表1 所示。

結合表1 所示，對微控制器中的最小系統(tǒng)電路以及數據采集與解析電路進行設計。利用轉換芯片將模擬信息轉換為數字化信號，并進行優(yōu)化，獲取更優(yōu)質的國土測繪數據。

表1 微控制器集成電路各項參數及配置要求

2.2 通信鏈路

在設計微控制器集成電路的基礎上，為確保系統(tǒng)中的國土測繪數據的傳輸能夠高效進行，設計通信鏈路，表格化傳感器接收端的有效信號?；谕ㄐ沛溌返穆?lián)動功能，將多個系統(tǒng)硬件有效的串聯(lián)在一起，本文設計的通信鏈路亮點之處在于能夠通過運營商基站傳輸國土測繪數據，以此減小信源信號的冗余度，將出現傳輸錯誤的幾率降至最低，提高國土測繪數據的傳輸效率。

2.3 顯示器

設計顯示器作為系統(tǒng)的展示界面，將國土測繪數據在顯示器上顯示。本文設計的顯示器，型號為AWrty96525400，尺寸為64 寸，共有24 路，通過串口通訊能夠直接獲得的國土測繪數據。通過Sucount K 網絡與下層控制主機相聯(lián)。顯示器的硬件環(huán)境配置，包括：2Mbpspc 端各類型瀏覽器及移動端各類型瀏覽器，類型為帶寬可支持瀏覽器。利用顯示器中的雙核多路，提高顯示速率。以此，完成系統(tǒng)硬件部分設計。

3 國土測繪數據分析系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件流程圖，如圖2 所示。

結合圖2，進行如下分析。

3.1 基于GIS 處理國土測繪數據

在獲取國土測繪數據后，還需要基于GIS 處理國土測繪數據，統(tǒng)一國土測繪數據格式。充分利用GIS 的數據處理優(yōu)勢，首先，將采集倒的數據做自校驗，利用GIS 技術將二維影像轉化成三維點云模型[2]。其次，利用GIS 技術中SIFT 特征提取算子提取國土測繪數據特征點，刪除相對較低區(qū)域的數據。再次，利用GIS 進行國土測繪數據特征粗匹配，提取出有價值的國土測繪數據信息。在此基礎上，剔除誤匹配點。最后，在完成國土測繪數據處理步驟的基礎上，運用GIS 的高程模型功能，正向映射校正國土測繪數據后，在多次對比達成一致后，實施國土測繪數據成像，并去除邊緣模糊的國土測繪數據，提煉國土測繪數據的空間信息特征，完成國土測繪數據處理部分。

圖2 系統(tǒng)軟件流程圖

3.2 建立國土測繪數據3D 繪圖協(xié)議

在基于GIS 處理國土測繪數據的基礎上，集合國土測繪數據屬性要素，生成支持系統(tǒng)迭代分析的數據格式。分析國土測繪數據屬性，制作相應的電子信息表?；贕IS 建立國土測繪數據3D 繪圖協(xié)議，實現國土測繪數據電子信息表的空間數據可視化。具體流程為：首先，通過HTML 腳本制作Web 交互式三維動畫，以3D 圖形的形式渲染國土測繪數據。其次，利用OpenGL ES 2.0 制作國土測繪數據API，允許文檔對象模型接口。最后，利用部分Javascript 實現國土測繪數據3D 繪圖自動存儲器管理。

3.3 國土測繪數據相互調用

完成上述操作后，將國土測繪數據屬性作為參照數據，通過調用數據，實現國土測繪數據相互調用。在此基礎上，運用GIS，對國土測繪數據進行成像，直觀的檢索國土測繪數據，并使用系統(tǒng)提供的專家處理技術，使國土測繪數據呈現一種可視化狀態(tài)，以此實現對國土測繪數據的交互與有效調用?；贕IS能夠得到國土測繪空間矢量數據，實現對國土測繪數據的相互調用，以此提高國土測繪數據利用率。

3.4 基于GIS 迭代分析國土測繪空間矢量數據

為進一步分析國土測繪數據，還需要基于GIS 的空間分析能力，迭代分析國土測繪空間矢量數據[3]。通過GIS 根據國土測繪空間矢量數據的空間特性，聯(lián)系計算機網絡的表達方式，對國土測繪空間矢量數據進行客觀性空間描述。并在此基礎上，轉換數據格式，將基于GIS 的地理信息數據轉換成可支持國土測繪空間矢量數據格式數據，動態(tài)化表述國土測繪空間矢量數據的變化過程。以此，作為國土測繪空間矢量數據的模糊轉化過程及表達，基于GIS 空間描述對國土測繪數據的認知，掌握圖像、拓撲圖像、幾何數據等背景，為分析國土測繪空間矢量數據提出基礎數據，最終達到對國土測繪空間矢量數據的分析功能。至此，完成系統(tǒng)設計。

4 實例分析

4.1 實驗準備

設計實例分析，選擇Kpertyle 國土測繪數據集作為實驗對象，研究對象具體信息，如表2 所示。

根據表2 所示，對上述Kpertyle 國土測繪數據集執(zhí)行分析行為。忽略其它影響因素，首先，使用本文基于GIS 設計的分析系統(tǒng)，分析Kpertyle 國土測繪數據集，使用matalb 軟件測得其分析殘差，定義該組為實驗組。再使用傳統(tǒng)的分析系統(tǒng)實施相同步驟的操作，同樣使用matalb 軟件測得其分析殘差，定義該組為對照組。共設置6 次實驗，記錄測得的分析殘差。分析殘差越低表示該分析系統(tǒng)對于Kpertyle 國土測繪數據集的分析精度越高。

表2 Kpertyle 國土測繪數據集具體信息

4.2 實驗結果分析與結論

整理實驗結果，分析殘差對比結果，如表3 所示。

表3 分析殘差對比結果

通過表3 可知，本文設計系統(tǒng)分析殘差明顯低于對照組，能夠實現對Kpertyle 國土測繪數據集的精準分析，具有實際應用價值。

5 結論

通過基于GIS 的國土測繪數據分析系統(tǒng)設計，能夠取得一定的研究成果，解決傳統(tǒng)國土測繪數據分析中存在的問題。由此可見，本文基于GIS 設計的國土測繪數據分析系統(tǒng)是具有現實意義的，能夠指導國土測繪數據分析系統(tǒng)優(yōu)化。在后期的發(fā)展中，應加大GIS 在國土測繪數據分析系統(tǒng)中的應用力度。截止目前，國內外針對基于GIS 的國土測繪數據分析系統(tǒng)研究仍存在一些問題，在日后的研究中還需要進一步對國土測繪數據分析系統(tǒng)的優(yōu)化設計提出深入研究，為提高國土測繪數據分析的綜合性能提供參考。