地理信息系統在現代城市測繪中的應用分析

楊翔

摘? 要：優化城市空間布局，全面提升城市品質和綜合服務功能，以新的發展理念推動城市跨越式的發展，建設美好城市，科學規劃要先行。然而，城市測繪是科學規劃的重要基礎，隨著新型基礎測繪體系及地理信息公共服務體系逐漸地完善，城市數字化建設正快速轉向智慧化建設。在現代城市測繪中地理信息系統已成為城市測繪主要應用技術，利用地理信息系統的多種技術優勢可為城市建設管理提供更可靠的數據和技術服務。該文從地理信息系統的技術優勢出發，旨在進一步分析城市測繪中如何發揮地理信息系統技術應用的更大優勢，加快提升城市測繪技術水平，更加科學統籌規劃城市建設，著力構建城市新的發展格局。

關鍵詞：地理信息系統；城市測繪；城市數字化；科學規劃；應用

中圖分類號：P208? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）10-0181-04

Abstract： To optimize urban spatial layout， comprehensively improve urban quality and comprehensive service functions， promote leapfrog development of cities with new development concepts， and build a beautiful city， scientific planning must take the lead. However， urban surveying and mapping is an important foundation for scientific planning. With the gradual improvement of new basic surveying and mapping systems and geographic information public service systems， urban digital construction is rapidly shifting towards intelligent construction. In modern urban surveying and mapping， geographic information system （GIS） has become the main application technology. Utilizing the various technological advantages of geographic information systems can provide more reliable data and technical services for urban construction management. Starting from the technological advantages of geographic information systems， this paper aims to further analyze how to leverage the greater advantages of geographic information system technology application in urban surveying and mapping， accelerate the improvement of urban surveying and mapping technology level， scientifically plan urban construction， and focus on building a new development pattern for the city.

Keywords： geographic information system; urban surveying and mapping; urban digitalization; scientific planning; application

隨著“十四五”發展規劃落地實施，新型城鎮化成為今后城市新的發展格局。城市產業需要優化空間布局，城市品質以及城市綜合服務功能要全面提升，踐行科學統籌規劃。面對城市今后的發展，城市測繪必然要采用新的測繪技術和方法主動適應新趨勢。地理信息系統作為目前發展迅速且比較成熟的一種應用測繪技術，在許多領域及行業中都得到更為廣泛的應用。將地理信息系統應用到城市測繪中，必將使城市測繪跨上新臺階，特別是在計算機硬軟件技術、大數據技術及人工智能等新技術推動下，地理信息系統與不同新技術深度融合并得到跨越式的發展。網絡化、智能化、集成化是其技術發展具有的新特點，而技術應用具有多元化、企業化和社會化等特點。由于地理信息系統跨界融合的作用，地理信息系統得到了快速轉型升級，從過去專業技術領域服務已轉向社會化地理信息服務?，F如今，我國加快推動城市向高質量發展，全面提升城市品質和服務功能，解決城市長期存在的管理問題。地理信息系統在與大數據技術和遙感測繪技術的聯合作用下，將空間數據和屬性數據結合起來，在城市測繪中發揮數據測量自動化和數據分析智能化等優勢，提高城市測繪工作效率以及獲取測繪數據的全面性和精確性，使城市管理更加科學化、精細化、數字化和智能化。因此，城市測繪中多深入分析地理信息系統的技術應用，對城市測繪現代化發展意義重大。

1? 地理信息系統概述及功能

地理信息系統，通常又稱為空間信息系統，英文簡稱為GIS系統。該系統以空間地理信息數據為基礎，通過計算機系統對空間地理數據進行采集、分析、處理、保存及顯示等，可形成一個完整的地理信息數據庫。其又可作為一種綜合性強、技術性高的應用技術，與地理學、計算機信息技術及遙感技術等多種信息技術交叉融合，成為目前一種比較先進的新型測繪技術。在城市測繪中應用地理信息系統，可實現對城市區域內的各種空間地理信息數據進行全面采集，還可獲取大量空間地理信息數據。通過地理信息系統的數據處理功能，可快速完成數據處理，處理后的數據信息可分為空間數據和屬性數據，再經過地理信息系統分析軟件分析后，形成一系列數據、圖層和可視化輸出，最后組建完整的地理信息數據模型。另外，在GPS全球定位技術及網絡信息技術支持下，可對城市地理空間信息數據進行分析及動態監測，并創建出地理信息系統矢量數據結構，為現代化城市規劃建設、決策和科學管理提供重要依據。當前，地理信息系統已被廣泛用于城市建筑測量、城市地圖測繪等領域。

2? 地理信息系統在城市測繪中的技術優勢

現階段，不少城市都在加快改造升級，對城市發展空間布局實施合理優化時，城市科學統籌規劃將面臨著重大考驗，特別是城市測繪擔負著科學統籌規劃的重任。因此，城市測繪應用的測繪技術十分關鍵。面對城市治理現代化及打造宜居城市，傳統測繪技術顯然很難勝任，其技術優勢與現代測繪技術無法相提并論。地理信息系統是現代先進測繪技術之一。地理信息系統應用在當前城市測繪中，具有顯著的優勢，有助于促進城市科學統籌規劃，主要優勢集中體現以下3方面。①抗干擾能力強。在現代城市測繪中，復雜條件下的城市測繪已比較常見，如較密集的高層建筑物、復雜的地形地貌等。這些外界因素往往會對城市測量工作十分不利。應用傳統測繪技術受干擾性較大，很難獲取準確度高的測量數據，進而影響著城市科學合理規劃。地理信息系統作為近些年發展比較成熟的一種新型測繪技術，該技術主要通過衛星監測方式實現測量數據采集，外界因素對其測量過程中數據采集的干擾性較小，可確保測量工作順利進行并獲取可靠度高的測量數據。②測量數據效率高。地理信息系統主要將依托地面信號裝置，運用遙感衛星監測方式進行空間地理測量，能夠實現對測量目標進行動態監測，特別是遇到一些測繪難度較大的測量區域，地理信息系統可同時采用多種儀器完成測量。由于地理信息系統是利用衛星監測系統實現自動記錄與觀察等，測量數據的效率比傳統測量要高得多。③數據采集精度高。高質量城市建設，需要合理優化城市空間布局，城市測繪數據高精度是必然要求，傳統測繪技術主要以人為操作為主，獲取的測量數據準確性和可靠性無法得到有效保證，通常會受到外界因素以及測繪技術人員專業技能水平的影響，誤差往往較多且大，易導致城市測繪成果質量不高。地理信息系統可以利用信息技術、遙感測繪技術等技術優勢，有效減少人為參與，通過高效率測量獲取精度高的城市地理空間數據，確保測量獲取的數據信息的準確性，減少測量誤差，為城市科學統籌規劃提供高精度的測量數據。

3? 地理信息系統在城市測繪中的主要應用

3.1? 數據化城市測繪

隨著新型城鎮化建設快速推進，為實現科學統籌規劃，獲取更精準的、內容更為豐富的測繪地理信息數據是重要基礎。應用傳統測繪技術進行城市測繪，很顯然難以確保測量中各環節數據的準確性，同時數據在分析處理過程中誤差較易出現，無法達到現代城市測繪技術的高要求。地理信息系統可利用多種技術的優勢，有效降低獲取測量數據的誤差，得到準確度高的測量數據。特別是現代城市管理需要城市空間位置的多種數據服務，地理信息系統可為城市地理空間數據處理和利用提供技術支持，使數據表達更為直觀、精確，方便公眾對地理信息的獲取。尤其現階段是全面大數據時代，地理信息系統可借助空間信息技術、大數據技術、云計算等新技術，突破數據時空限制，在城市測繪中可高效而精準獲取有價值的時間信息和位置信息。在云計算技術的幫助下，可深入挖掘各種測繪數據的內部屬性及關聯性，并促進數據模擬得以實現以及數據集成后形成有效共享，還能通過3D展示，獲得立體、直觀的測繪數據成果。由此可見，地理信息系統可實現數據化城市測繪，技術人員將數據處理與地圖繪制進行有效結合，可以更好體現出城市測繪在城市發展中的價值所在。

3.2? 采集數據精度高

積極推動城市高質量發展，全面提升城市品質以及綜合服務功能，是現代化城市未來發展大趨勢。當前，不少城市的新城區建設以及老城區改造升級，都在優化產業空間布局，促進區域協調發展。這對城市科學統籌規劃建設提出更高要求，能否實現科學統籌規劃關鍵在于城市測繪。由于現代城市發展規模、協調城市空間產業合理布局、城市空間資源的有效配置，以及城市土地資源的合理利用等都與城市測繪成果有很重要的關聯。因此，在城市測繪中獲取測量數據精度越高越好，必須要采用先進測繪技術確保測量數據的準確性，地理信息系統是不二選擇。其能夠減少外界干擾對城市復雜環境下的道路信息、建筑物及城市景觀等不同地理空間數據進行采集。首先，通過GPS衛星定位系統在城市測繪中獲取對應物位置的準確坐標，將坐標輸入地理信息系統進行處理，進而通過遙感技術進行測量數據的采集，主要是將測繪平臺的多個傳感裝置，如攝像機、數字掃描儀、激光雷達等，與航空器、衛星搭建的數據處理平臺相結合，對測繪區域航空拍攝以及圖片中數字進行識別。最后，通過二維或三維方式獲取測量數據，并把所獲取數據拷貝到對應的軟件系統中，經過處理后可得到高精度的城市測量數據。

3.3? 測繪數據轉換與管理

現代城市發展、城市規劃建設與管理都需要全面掌握城市各種地理空間數據，而這些數據必須要通過城市測繪獲取，對獲取的數據還要根據數據類型的不同進行有效處理，以保證測繪數據的準確性和完整性。地理信息系統數據處理可通過計算機軟件，將獲取的測繪數據輸入到相關數據處理軟件，對空間數據的空間關系進行快速分析。若測繪數據為實體，數據間存有包含關系，數據格式需要轉換。將數據格式都轉換成地理信息系統可識別的數據，使多源數據之間具有兼容性。在實際城市測繪中，通常測繪目的不同所獲取的測繪數據屬性具有差異。因此，分析數據前，先要對城市測繪獲取的數據進行轉換，并建立差異性數學分析模型，并要保證模型適應性，確保數據入庫前內容的完整性和邏輯的一致性。

3.4? 城市測繪地理空間數據的量算

隨著城市綜合服務功能的提升，城市測繪很可能會遇到在復雜條件下的測繪需求，通過測繪獲取空間地理數據，需要對這些數據的幾何量算、距離量算，以及質心量算等進行處理。地理信息系統能夠高效完成測繪所得數據空間量算。①幾何量算。地理信息系統可通過GPS全球定位系統，在城市測繪中對地理空間目標點位坐標數據進行準確定位，利用系統自動化軟件處理功能高效完成各項幾何量算。②距離量算。在城市測繪中距離量算要綜合考慮城市區域內路況、交通，以及量算距離和阻力等因素。地理信息系統可利用軟件分析功能快速完成相關的量算，如格柵分析、矢量分析等。③質心量算。地理信息系統可以動態跟蹤監測城市空間地理目標，對區域半徑范圍內人口密度以及地物變化等動態信息完成測量，可將復雜測繪目標簡化后進行分析量算。另外，對于一些外觀有變化但沒法用量化描述的物體還能實現外觀形狀量算。

3.5? 有助于完善城市地理信息公共服務平臺

在城市發展中，城市服務功能不完善，導致城市管理問題很多，如城市噪音、交通擁堵、城市污染等?，F如今，不少城市發展已開始注重城市品質以及城市綜合服務功能的提升，積極完善城市地理信息公共服務平臺，全面而詳實地去掌握城市各種地理空間數據，進行科學統籌規劃，有了地理信息系統的參與，可利用現代信息技術建立一個面向政府、企業及公眾可開放式的地理信息服務平臺。平臺建設以城市基礎地理信息資源為基礎，地理空間信息框架數據作為核心，提升地理信息公共服務能力。地理信息系統可借助衛星監測，實時監測城市各種基礎地理信息動態改變，有利于地理信息公共服務平臺及時完善和更新各類矢量數據、影像、地名地址，以及與地理空間位置有關的地理信息數據，滿足政府、企業和公眾對地理信息需求。隨著大數據、5G、移動互聯網和物聯網等技術的興起，地理信息系統能夠與不同新技術進行深度融合，可進一步對城市地理信息公共服務平臺進行完善，拓寬地理信息服務功能，有力推動地理信息公共服務平臺建設成果社會化的應用，更好滿足廣大用戶對地理信息服務的各自需求，城市品質也能得到有效提升，進而加快城市發展進程，使城市建設規劃更具人性化、信息化和智能化新的發展格局。

3.6? 城市智能化建設水平的提升

推動城市高質量發展，優化城市發展空間格局，全面提升城市品質和城市綜合服務功能。城市治理、管理及服務等模式要創新，智慧城市作為新時期城市治理體系和治理能力的重要標志之一，也是國內各大城市未來發展的主要方向。地理信息系統應用到城市測繪中，其在城市智能化建設中發揮著4方面的作用。

3.6.1? 城市建設地理信息數據庫的高效管理

在城市建設中，城市建設規劃會涉及城市道路、城市建筑及公共設施等多方面內容，相應的數據庫建立是必然要求，目的是對城市各種基礎地理信息數據進行有效管理。面對大量而復雜的數據，管理起來難度很大。地理信息技術具有較強的數據庫管理能力，能夠對城市基礎地理信息數據實現有效管理，使各種復雜數據通過空間位置集成、空間數據庫保存、空間數據管理方式及多源數據無縫集成技術，解決數據庫管理難的問題，為城市建設規劃提供完整可靠的基礎地理信息數據。

3.6.2? 促進城市地理大數據可視化

利用地理信息系統可視化功能，在城市測繪中可應用一種直觀的圖表和圖像技術，將城市測繪獲取的數據以可視化形式顯示出來，使人們更直觀地去理解和感知人口密度、交通流量、環境污染等各種城市地理空間數據，通過城市大數據可視化將城市區域內復雜的地理信息數據變得簡單易懂。例如，根據城市人口分布和流動情況，對城市人口進行分析，了解城市人口集中區和人口稀疏區具體分布情況，可為城市土地資源合理開發利用、城市基礎設施的建設及城市人口管理提供數據支持。同樣，每天城市的交通狀況和交通流量，在有了大數據可視化技術后，這些都可以詳細掌握。例如，通過對交通數據收集進行大數據分析，能夠很直觀地觀察到城市道路車流、人流的擁堵情況等，為城市科學規劃、道路建設及公共交通運營起到重要指導作用。另外，在治理和改善城市環境污染方面也能將城市環境數據可視化直觀顯示出來。根據城市環境變化及污染情況，收集和分析城市環境有關數據，了解城市環境大氣污染、水質狀況及城市噪音等，為生態城市、宜居城市保駕護航。

3.6.3? 完善城市建設綜合能力

隨著新型基礎測繪體系的完善，城市基礎設施建設有了新變化，將以數字化和智能化等新型基礎建設設施加快補齊城市發展短板，地理信息系統可通過信息技術快速、全面、精準地對城市地理空間數據采集、處理和建模，有助于城市基礎實施改造升級，完善城市綜合發展能力。

3.6.4? 跨界整合，促進城市建設智慧化發展

隨著城市信息化和智慧化程度快速提升，城市信息資源可得到整合利用，使城市信息覆蓋面更廣、服務能力更強、應用服務更便捷。地理信息系統可促進城市信息資源跨界整合，使不同行業及領域交叉融合通過跨界合作，實現資源和技術共享與整合，在移動互聯網、人工智能等新技術支持下，能夠創新行業發展的新模式。例如，在城市交通方面，汽車制造商與公共交通運營商進行深度合作。汽車制造商提供車輛技術和無人駕駛技術，而公共交通運營商則提供公共交通設施與運營服務，這種跨界整合使智能化、便捷化的公共交通便出現在人們生活中帶來出行的方便。另外，跨界整合還可促進城市產業的融合，實現產業資源共享和整合，推動城市可持續發展，尤其加快智慧城市的發展。

4? 結束語

總而言之，現階段新型城鎮化建設新的發展格局已確定。城市區域內產業發展要優化合理布局，全面提升今后城市發展品質及城市綜合服務功能，將城市建設成美好的宜居城市。地理信息系統是一種具有綜合性強、技術性高的應用新型測繪技術，在現代城市測繪中能發揮顯著的技術優勢，可對城市地理空間信息實現實時動態監測，獲取高精度的測量數據。當前，城市發展正面臨著從數字化建設向智慧化建設轉型，城市測繪將面臨著條件更復雜、難度更大的測繪需求。目前，地理信息系統與大數據、物聯網、人工智能等新技術在不斷融合。隨著新型基礎測繪體系和地理信息公共服務體系逐漸完善，對地理信息系統技術的應用分析和研究不僅有助于推動技術的發展和應用，還能為各行業的信息化建設、空間分析和決策支持提供有力的技術支撐和科學依據。因此，地理信息系統技術分析和研究工作具有重要的必要性和現實意義。

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