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摘要：本文首先阐述了GIS的工作原理及特点，然后探讨了GIS在测绘中的工作流程，最后对GIS用于测绘技术优势以及发展展望进行研究，具有较强的意义和价值，供参考。
关键词：地理信息系统；测绘；原理；特点；工作流程；发展展望
中图分类号：C922 文献标识码：A 文章编号：
对于地形进行测绘是一项繁重而又复杂的工作，目的在于为城市以及工程矿区提供不同比例尺的地图，从而实现安全生产与生活。GIS是建立在测绘测量的基础上，应用数据库为数据源，是管理和研究数据的计算机系统。通过相应的硬件以及GIS软件支持，运作和处理描述地球表面从大气层到地表的浅层空间要素的位置和属性等地理参数数据信息，对数据库中的数据进行识别。其很多用途已经众所周知，例如应用于科学调查，发展规划，绘图，路线规划以及财产管理等。在测绘方面的应用主要依赖于通过计算机建立地理数据库，把各种地理信息按照空间分布以及属性，以一定的格式输入，存储，检索，显示以及制图的过程。通过地理环境中各种要素，包括地理空间分布状况以及所具有的属性数据进行数字存储，处理和分析，并建立有效的数据管理系统。通过对数据库中存储的多种要素进行综合分析，从而得到满足各种科研以及应用的需求，最后通过数字以及图像将结果直观地显示出来。为了便于理解GIS在测绘方面的应用，笔者就其工作原理以及工作流程展开讨论，规整出GIS具体实现细节。
1 GIS的工作原理
GIS的规范化是一个漫长的过程，随着各种系统的迅速膨胀，GIS逐渐走向成熟，在相关的平台逐渐得到巩固和规范。GIS主要是通过对不同来源不同形式数据进行分析，确定原变量的坐标位置，比如可以利用经纬度以及海拔来对变量位置进行标注，有时也利用类似于ZIP地理编码系统来定位变量在GIS系统中的坐标，再组织生成能够直接访问GIS的计算机数据库，通过不同的运营商将地图形式的数字信息转换成可以识别的图像或信息。譬如遥感数字卫星图像以及地图类的植被覆盖的数字信息层。某些情况下，也可以利用类似原理将人口调查数据转换成地图形式的主题信息层。
2 GIS的特点
在现代测绘活动中，利用地理信息系统的测绘技术与传统测绘模式相比，其优势集中体现在以下一些方面：
2.1 数据精度大大提高
传统的建筑领域测量，不论是二等亦或是一等，都存在毫米级的误差，同时还和操作者的熟练程度与操作方式有重大关系，操作上的细微误差往往会带来最终结果的巨大误差。GIS系统在测量方面采用与传统工程测量完全不同的模式，通过环绕地球的24颗卫星组成扫描平面，测量者将设备安装完毕之后便向卫星发射测量信号，由卫星获取相关测量数据并反馈给操作者，目前人类的卫星拍摄技术可以在百公里之外的太空区域拍摄到地面的一只蚂蚁，精度远远超越了传统测量设备，同时避免了人为操作的误差，这使得一台普通GIS工程测量仪的精度可以轻而易举的达到0.01毫米级。
2.2 外部因素影响小
地形地貌、气候地质等因素都将对传统的工程测量和控制点的设置带来巨大困难，在山区或高地，某些地方甚至无法测量，只能通过插入法或等高线等模式进行估测。同时风雪、雨天等气候因素都将严重影响工程测量和施工控制，當达到一定程度时，要求较高的测量便无法进行。而GIS系统“采用的卫星平面处于太空，脱离了大气层，其测量和观测不受天气和气候影响，同时其工程测量和监控，只需将发射接收一体设备放置在测量位置即可，无需调平等操作，所需工作面小，所以其受地形影响也小”。
2.3 测量效率高
由于不需要调平、调节、观测、估读等一系列环节，同时受地形和天气影响小，GIS系统在工程领域的测量效率与传统测量方式相比得到大幅提升，尤其是地形地貌勘测，可使用数台GIS 测量仪分组扫描进行，可以快速绘制出所测地形，大大提升效率。
3 GIS在测绘中的工作流程
3.1 数据的采集
在测绘的初期，需要对现实世界客观对象进行不同的抽象，离散，以连续对象实体在GIS中分别以栅格以及矢量两种方式存储在GIS系统数据库中。栅格数据由存放唯一值的存储单元的行以及列组成，栅格数据集的分辨率依赖于地面单位的网格宽度；矢量存储方式则是利用几何图形中的点线面来表示客观存在的对象。目前也存在其他的方式来对空间数据进行表示，通过其他的附加数据作为对象属性来存储非空间的数据。在数据收集时，传统做法是通过聚酯薄膜地图上或者纸上现有的数据，经过扫描或者数字化来产生数字数据。现在比较理想的做法是借助于GPS全球定位系统，得到相应的位置坐标，然后直接输入到GIS中进行相应的处理，也可以通过遥感技术来完成数据的采集工作。在多个平台上附带的有摄像机，激光雷达以及数字扫描仪构成的多个互联的传感装置，并结合航空器以及卫星所搭建的数据处理平台，将主要来源于航空照片以及图片判读的数字数据进行特征选择，然后以二维或者三维的形式对数据进行捕捉，进一步将数据传输到相应的软拷贝系统。遥感则是利用不同的传感器包被动地测量由主动传感器发射出去的电磁波或者无线电波的反射系数，进而将属性数据输入到GIS系统中。
3.2 数据的转换与处理
数据的处理依赖于各公司提供的数据处理软件，通过输入到GIS系统的数据进行编辑实现数据预处理，对数据进行拓扑建模，将通过其他方式获取的测量图形与GIS图层中相同的区域进行图层的叠加分析。GIS系统软件通过识别各个属性条件在数字化空间数据的空间关系，对于复杂的空间实体之间连接，临近以及包含的关系进行相应的数学建模和分析，对于向量数据必须在拓扑正确的条件下才能进行进一步的分析。对于控制测量中出现的线与交叉点分离的情况以及原地图上污点等可能影响结果精确度的因素进行针对性的处理，如选择性清除等。同时也要对得到的数据进行数据重构，转换成GIS系统可以识别的数据格式，从而实现不同数据源之间的兼容性。由于不同需求侧重的对象属性是不相同的，因此要求数字数据在分析之前，进行一系列的投影与坐标变换整合处理，得到精度要求不同复杂度不同的数学模型，从而实现其合适的用途。数据处理是一个复杂的过程，控制测量中用到的数据处理方式还包括数据重构以及地理编码等。所有的这些数据的转换与处理操作使得数据在入库之前保证内容的完整性以及逻辑的一致性。
3.3 GIS系统的空间分析
前两个阶段做好数据处理的预处理工作之后，GIS便可以利用得到的数据来进行空间分析，对图形数据进行分析计算，从空间物体的空间位置以及相互关联去对空间事物进行研究以及定量描述。空间分析是GIS系统最主要的功能，是一个复杂的过程，它是诸如区域科学、地理学、经济学以及地球物理学多种学科的结合，依赖于拓扑学，图论以及空间统计学来对空间构成进行描述和分析，从而实现获取，认知以及描述空间数据的效果，进一步对空间过程进行模拟以及预测，调控地理空间上发生的事件。目前，尚未成熟的空间分析方法有空间模拟分析，空间实体和关系通过专业化模型进行简化和抽象，为系统进一步分析操作埋下伏笔。
4 GIS用于测绘技术优势以及发展展望
地理信息系统管理以及处理对象是多种地理空间实体数据以及关系，对一定地理区域内分布现象以及过程进行分析和处理，将复杂的规划，决策以及管理问题简单精确化，通过依赖一系列的软件以及硬件设施，实现数据综合，模拟，分析与评价。通过这个过程，可以得到常规方法或者普通信息系统难以得到的信息，实现地理空间过程演化和预测，从系统的观点出发，立足于整体，统筹全局。采用定性或者定量的方式，将系统分析与系统应用有机的结合起来，涵盖的范围较广，因此得到的结果较为精确。GIS独特的地理空间分析能力，快速的空间定位搜索查询能力，能够提炼出常规方式无法获取的重要信息，达到空间模拟和空间决策支持的目的。
GIS信息系统的应用极大地促进了空间分析的需求以及应用，未来GIS发展趋势可能通过CI与SDA技术在GIS背景下相互结合，实现时空一体化的过程分析模拟引擎。另一个比较明确的发展方向是将不同领域适用的空间模型整合到同一个框架中，通过有效地组织，调度以及通信，执行智能体系行为。目前投入应用的是在汽车导航装置上结合GPS与GIS复合系统，来进行航迹规划以及辅助驾驶等。其发展趋势倾向于结合GPS和RS来进行虚拟现实技术的集成，并逐步走向数据共享与交互式操作的层面，实现组件式产业化发展。
5 小结
地理学是GIS的理论依托，测绘学为GIS提供各种定位的数据，并利用其算法以及理论对数据进行变换和处理。基于图形以及空天地一体化实体影像的可测和可视化，使得未来人人都有可能成为测量员，GIS的发展与优化，能够进一步推动控制测量技术的变革，将GIS整合遥感和GPS技术进行综合应用，必将使我国“数字中国”、“数字地球”的建设实例化，服务于广大的人民。
参考文献：
[1]黄远震.新技术与工程测量[M ].福州:建教育出版社,2007.
[2]陈幼松.数字地球及其意义和用途[J].航空军转民技术与产品,2009(2)
关键词：地理信息系统；测绘；原理；特点；工作流程；发展展望
中图分类号：C922 文献标识码：A 文章编号：
对于地形进行测绘是一项繁重而又复杂的工作，目的在于为城市以及工程矿区提供不同比例尺的地图，从而实现安全生产与生活。GIS是建立在测绘测量的基础上，应用数据库为数据源，是管理和研究数据的计算机系统。通过相应的硬件以及GIS软件支持，运作和处理描述地球表面从大气层到地表的浅层空间要素的位置和属性等地理参数数据信息，对数据库中的数据进行识别。其很多用途已经众所周知，例如应用于科学调查，发展规划，绘图，路线规划以及财产管理等。在测绘方面的应用主要依赖于通过计算机建立地理数据库，把各种地理信息按照空间分布以及属性，以一定的格式输入，存储，检索，显示以及制图的过程。通过地理环境中各种要素，包括地理空间分布状况以及所具有的属性数据进行数字存储，处理和分析，并建立有效的数据管理系统。通过对数据库中存储的多种要素进行综合分析，从而得到满足各种科研以及应用的需求，最后通过数字以及图像将结果直观地显示出来。为了便于理解GIS在测绘方面的应用，笔者就其工作原理以及工作流程展开讨论，规整出GIS具体实现细节。
1 GIS的工作原理
GIS的规范化是一个漫长的过程，随着各种系统的迅速膨胀，GIS逐渐走向成熟，在相关的平台逐渐得到巩固和规范。GIS主要是通过对不同来源不同形式数据进行分析，确定原变量的坐标位置，比如可以利用经纬度以及海拔来对变量位置进行标注，有时也利用类似于ZIP地理编码系统来定位变量在GIS系统中的坐标，再组织生成能够直接访问GIS的计算机数据库，通过不同的运营商将地图形式的数字信息转换成可以识别的图像或信息。譬如遥感数字卫星图像以及地图类的植被覆盖的数字信息层。某些情况下，也可以利用类似原理将人口调查数据转换成地图形式的主题信息层。
2 GIS的特点
在现代测绘活动中，利用地理信息系统的测绘技术与传统测绘模式相比，其优势集中体现在以下一些方面：
2.1 数据精度大大提高
传统的建筑领域测量，不论是二等亦或是一等，都存在毫米级的误差，同时还和操作者的熟练程度与操作方式有重大关系，操作上的细微误差往往会带来最终结果的巨大误差。GIS系统在测量方面采用与传统工程测量完全不同的模式，通过环绕地球的24颗卫星组成扫描平面，测量者将设备安装完毕之后便向卫星发射测量信号，由卫星获取相关测量数据并反馈给操作者，目前人类的卫星拍摄技术可以在百公里之外的太空区域拍摄到地面的一只蚂蚁，精度远远超越了传统测量设备，同时避免了人为操作的误差，这使得一台普通GIS工程测量仪的精度可以轻而易举的达到0.01毫米级。
2.2 外部因素影响小
地形地貌、气候地质等因素都将对传统的工程测量和控制点的设置带来巨大困难，在山区或高地，某些地方甚至无法测量，只能通过插入法或等高线等模式进行估测。同时风雪、雨天等气候因素都将严重影响工程测量和施工控制，當达到一定程度时，要求较高的测量便无法进行。而GIS系统“采用的卫星平面处于太空，脱离了大气层，其测量和观测不受天气和气候影响，同时其工程测量和监控，只需将发射接收一体设备放置在测量位置即可，无需调平等操作，所需工作面小，所以其受地形影响也小”。
2.3 测量效率高
由于不需要调平、调节、观测、估读等一系列环节，同时受地形和天气影响小，GIS系统在工程领域的测量效率与传统测量方式相比得到大幅提升，尤其是地形地貌勘测，可使用数台GIS 测量仪分组扫描进行，可以快速绘制出所测地形，大大提升效率。
3 GIS在测绘中的工作流程
3.1 数据的采集
在测绘的初期，需要对现实世界客观对象进行不同的抽象，离散，以连续对象实体在GIS中分别以栅格以及矢量两种方式存储在GIS系统数据库中。栅格数据由存放唯一值的存储单元的行以及列组成，栅格数据集的分辨率依赖于地面单位的网格宽度；矢量存储方式则是利用几何图形中的点线面来表示客观存在的对象。目前也存在其他的方式来对空间数据进行表示，通过其他的附加数据作为对象属性来存储非空间的数据。在数据收集时，传统做法是通过聚酯薄膜地图上或者纸上现有的数据，经过扫描或者数字化来产生数字数据。现在比较理想的做法是借助于GPS全球定位系统，得到相应的位置坐标，然后直接输入到GIS中进行相应的处理，也可以通过遥感技术来完成数据的采集工作。在多个平台上附带的有摄像机，激光雷达以及数字扫描仪构成的多个互联的传感装置，并结合航空器以及卫星所搭建的数据处理平台，将主要来源于航空照片以及图片判读的数字数据进行特征选择，然后以二维或者三维的形式对数据进行捕捉，进一步将数据传输到相应的软拷贝系统。遥感则是利用不同的传感器包被动地测量由主动传感器发射出去的电磁波或者无线电波的反射系数，进而将属性数据输入到GIS系统中。
3.2 数据的转换与处理
数据的处理依赖于各公司提供的数据处理软件，通过输入到GIS系统的数据进行编辑实现数据预处理，对数据进行拓扑建模，将通过其他方式获取的测量图形与GIS图层中相同的区域进行图层的叠加分析。GIS系统软件通过识别各个属性条件在数字化空间数据的空间关系，对于复杂的空间实体之间连接，临近以及包含的关系进行相应的数学建模和分析，对于向量数据必须在拓扑正确的条件下才能进行进一步的分析。对于控制测量中出现的线与交叉点分离的情况以及原地图上污点等可能影响结果精确度的因素进行针对性的处理，如选择性清除等。同时也要对得到的数据进行数据重构，转换成GIS系统可以识别的数据格式，从而实现不同数据源之间的兼容性。由于不同需求侧重的对象属性是不相同的，因此要求数字数据在分析之前，进行一系列的投影与坐标变换整合处理，得到精度要求不同复杂度不同的数学模型，从而实现其合适的用途。数据处理是一个复杂的过程，控制测量中用到的数据处理方式还包括数据重构以及地理编码等。所有的这些数据的转换与处理操作使得数据在入库之前保证内容的完整性以及逻辑的一致性。
3.3 GIS系统的空间分析
前两个阶段做好数据处理的预处理工作之后，GIS便可以利用得到的数据来进行空间分析，对图形数据进行分析计算，从空间物体的空间位置以及相互关联去对空间事物进行研究以及定量描述。空间分析是GIS系统最主要的功能，是一个复杂的过程，它是诸如区域科学、地理学、经济学以及地球物理学多种学科的结合，依赖于拓扑学，图论以及空间统计学来对空间构成进行描述和分析，从而实现获取，认知以及描述空间数据的效果，进一步对空间过程进行模拟以及预测，调控地理空间上发生的事件。目前，尚未成熟的空间分析方法有空间模拟分析，空间实体和关系通过专业化模型进行简化和抽象，为系统进一步分析操作埋下伏笔。
4 GIS用于测绘技术优势以及发展展望
地理信息系统管理以及处理对象是多种地理空间实体数据以及关系，对一定地理区域内分布现象以及过程进行分析和处理，将复杂的规划，决策以及管理问题简单精确化，通过依赖一系列的软件以及硬件设施，实现数据综合，模拟，分析与评价。通过这个过程，可以得到常规方法或者普通信息系统难以得到的信息，实现地理空间过程演化和预测，从系统的观点出发，立足于整体，统筹全局。采用定性或者定量的方式，将系统分析与系统应用有机的结合起来，涵盖的范围较广，因此得到的结果较为精确。GIS独特的地理空间分析能力，快速的空间定位搜索查询能力，能够提炼出常规方式无法获取的重要信息，达到空间模拟和空间决策支持的目的。
GIS信息系统的应用极大地促进了空间分析的需求以及应用，未来GIS发展趋势可能通过CI与SDA技术在GIS背景下相互结合，实现时空一体化的过程分析模拟引擎。另一个比较明确的发展方向是将不同领域适用的空间模型整合到同一个框架中，通过有效地组织，调度以及通信，执行智能体系行为。目前投入应用的是在汽车导航装置上结合GPS与GIS复合系统，来进行航迹规划以及辅助驾驶等。其发展趋势倾向于结合GPS和RS来进行虚拟现实技术的集成，并逐步走向数据共享与交互式操作的层面，实现组件式产业化发展。
5 小结
地理学是GIS的理论依托，测绘学为GIS提供各种定位的数据，并利用其算法以及理论对数据进行变换和处理。基于图形以及空天地一体化实体影像的可测和可视化，使得未来人人都有可能成为测量员，GIS的发展与优化，能够进一步推动控制测量技术的变革，将GIS整合遥感和GPS技术进行综合应用，必将使我国“数字中国”、“数字地球”的建设实例化，服务于广大的人民。
参考文献：
[1]黄远震.新技术与工程测量[M ].福州:建教育出版社,2007.
[2]陈幼松.数字地球及其意义和用途[J].航空军转民技术与产品,2009(2)