基于GIS 的工程测绘数据管理与分析方法探究

引言

工程测绘工作作为工程建设的基础工作，工程测绘数据也是工程规划、设计、施工、运营维护的基础数据，随着科技的进步，工程测绘的测量仪器和手段越来越丰富，从传统意义上的全站仪、水准仪到现在的无人测图、三维激光扫描等，工程测绘的数据类型越来越丰富，不仅是坐标、高程等属性数据，还有大量的影像数据、三维模型数据等，这些数据具有海量性、空间性、时效性等特点，工程建设的测绘工作需要对之进行管理与分析。

一、GIS 应用的必要性

GIS 具有较强的空间数据管理功能，可以对多种格式的空间数据信息进行统一管理和整合，将各类工程测图数据信息进行转换和规范化处理，进行数据共享交换。同时，GIS 也具有较强的数据查询和分析功能，能够快速有效的进行数据获取和分析，便于工程决策工作，并可以利用权限管理等方式来确保数据的安全性和完整性。由此可以看出，将 GIS 技术应用到工程测图数据管理和分析中具有较强的现实意义。

二、基于 GIS 的工程测绘数据管理方法

1. 数据采集与输入

数据采集是工程测绘数据的基础，GIS 支持不同类型的数据采集，对于野外实测数据，通过数据接口，直接将全站仪、GPS 等测绘数据导入 GIS 系统中；对于遥感影像数据，对于无人机影像、卫星影像等数据，GIS 提供影像校正、影像拼接等模块，对影像进行处理后导入 GIS 系统中；对于纸质地图、已有图纸等，采用扫描矢量化处理的方式，转化成为数字数据后，导入到 GIS 系统当中。另外，GIS 也支持导入其他类型的数据（如数据库、CAD 文件等），实现不同类型数据的汇聚。

2. 数据存储与组织

GIS 是通过空间数据库来储存工程测绘数据的，将空间数据与属性数据一体储存到数据库中，空间数据库可以按照一定的数据模型来组织，常用的数据模型有：矢量数据模型和栅格数据模型。矢量数据模型是指空间中点、线、面等离散的空间要素，如：线状、面状等离散道路、房屋等空间中，数据存储精度相对较高，容易实现对空间进行数据空间分析及编辑；栅格数据模型是指空间中点、线、面等连续分布的空间要素，如：遥感影像数据，高程模型等，数据结构相对简单，容易实现对空间数据进行快速渲染及叠加分析。在数据组织上，GIS 通常采取多图层管理的数据组织方式，即不同的数据、不同的类型、不同的用途存放在不同的图层中，例如道路图层、建筑物图层、地形图层等，它们之间既相互独立，又存在着一定的联系，便于查询、编辑、显示。

3. 数据整合与更新

工程测绘数据来源于各行各业各部门，来源于不同时期，存在着数据格式不同、坐标系统不同等情况，GIS 提供数据转换、坐标转换功能，可以实现不同格式数据的转换、不同坐标系统数据的转换、不同坐标系统数据转换至同一个坐标系统中的数据，实现了数据的有机统一。工程测绘数据具有时效性，随着工程进展需要不断地更新，GIS 支持数据增量更新、批量更新，能及时反映工程现状，保证数据的现势性。

4. 数据查询与输出

GIS 提供数据查询方式多样，如空间位置查询、属性条件查询，结果以地图、表格、图表等多种方式输出，满足不同层次用户的需求。GIS 也同时提供数据的打印输出，以及数据网上发布，便于进行数据共享。

三、基于 GIS 的工程测绘数据分析方法

1. 空间分析

空间分析是 GIS 的基本功能之一，在工程测绘数据中应用最为广泛，常用的空间分析方法包括缓冲区分析、叠置分析、网络分析等，缓冲区分析是指在同一空间要素的附近创建一定宽度的缓冲区，用以分析其影响范围，例如道路工程的缓冲区分析，用以获取道路施工对附近建筑的影响范围；叠置分析是指将多个图层按照一定的规则叠加后产生新的图层和属性，分析要素之间的空间关系和影响，例如将地形图层与地质图层进行叠置，用以分析不同地形下的地质情况；网络分析是指对交通网络、管网等的连通性、可达性等情况进行分析，

例如供水工程的供水网络分析。

2. 三维分析

在三维测绘技术逐渐成熟的前提下，三维工程测绘数据越来越多，例如三维点云数据、三维模型数据等，GIS 的三维分析功能能够处理分析三维数据，进行三维可视化分析、坡度坡向分析、体积计算分析等。三维可视化分析能够直观的反映工程三维立体形态，让工程师能够更加直观的看到工程结构；坡度坡向分析能够分析判断地形对工程的影响；体积计算分析能够计算出工程土方量、填方量等，为预算和施工组织提供数据。

3. 统计分析

GIS 还能够对工程测绘数据进行统计分析，统计出其中的属性信息，比如：一个区域内的建筑物的高度、面积等数据，计算出平均值、最大值、最小值等数据，为工程规划提供数据基础，或者将统计数据进行图表化，比如：柱状图、折线图、饼状图等。

四、基于 GIS 的工程测绘数据管理与分析关键技术

1. 数据集成技术

数据集成技术是数据融合的核心，通过数据转换、数据融合等技术将各类型数据融合到 GIS 中，实现数据无缝连接和共享，数据集成技术能够提升数据利用率，减少数据冗余。

2. 空间索引技术

空间索引技术可以提高空间数据信息的查询效率。通过建立四叉树索引、R 树索引等空间索引技术，快速的定位和查询空间数据信息，减少数据信息查询的时间和成本。空间索引技术是保证 GIS 高效运行的基础。

3. 可视化技术

可视化技术能够直观、形象地呈现工程测绘数据。它能够将数据的空间分布和属性信息通过地图、图表、三维模型等形式表现出来，便于用户直观地理解和分析数据。可视化技术能够使数据更直观，更容易理解，为工程决策提供更好的参考。

结语

基于 GIS 的工程测绘数据管理与分析法突破了传统方法难以管理与分析海量、庞杂的空间数据的问题，能够对工程测绘数据实现一体化管理与分析。随着云计算等技术的发展基于云 GIS 的工程测绘数据管理与分析平台将是工程测绘数据的远程存储、远程共享、远程分析等是未来工程测绘工作的有力抓手等。总之，基于 GIS 的工程测绘数据管理与分析法有着非常广泛的应用空间，也将对工程建设行业起到有力支撑作用。

参考文献：

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