建筑工程管理工程测量与地理信息系统张广涛.docx
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建筑工程管理工程测量与地理信息系统张广涛
测量与地理信息系统
张广涛中冶（北京）交通科技发展有限公司
摘要：
综述了测量学的产生、发展，以及地理信息系统（GIS）的重要性和意义。
着重探索了GIS与测绘的关系及其在城市规划、房产测绘和国防科技中的相互应用和发展方向。
关键词：
测量、房产测绘、地理信息系统、规划、数字地图、数据库。
一、测量测绘的发展
早在公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯（Pythagoras）就提出了地的球形状的概念。
两世纪后，亚里士多德（Aristotle）作了进一步论证，支持这一学说。
在人类认识地测球形状和大小的过程中，测量学获得了飞速的发展。
例如：
三角测量和天文测量的理论和技术、高精度经纬仪制作的技术、距离丈量的技术及有关理论、测量数据处理的理论以及误差理论等。
在测量学发展的过程中很多数学家、物理学家作出了巨大的贡献，如托勒密、墨卡托等。
二、测量学的应用
1．测量学在国土管理中的作用
测量学的起源和土地界线的划定紧密联系着。
非洲尼罗河每年泛滥会把土地的界线冲刷掉，为了每年恢复土地的界线很早就采用了测量技术。
早期亦称“土地测量”、“土地清丈”等。
用以测定地块的边界和坐落，求算地块的面积，在农业为主的社会里，国家为了征税而开展地籍测量，同时记录业主姓名和土地用途等。
在我国,地籍测量是国家管理土地的基础。
地籍测量的成果不仅用于征税，还用于管理土地的权属以保障用地的秩序，为了提高土地利用的效益、合理和节约利用十分珍贵和有限的土地。
2．测量学在工程建设中的作用
现代的测量学作为一门能采集和表示各种地物和地貌的形状、大小、位置等几何信息，以及能把设计的建筑物、设备等按设计的形状、大小和位置准确地在实地标定出来的技术，在各种工程建设中的应用愈来愈广泛。
例如，粒子加速器的磁块必须以0.1mm的精度安放在设计的位置上。
某些飞行器的助飞轨道要求其准直度的偏差小于长度的10-6。
建筑物建成后（甚至在施工期间）会因地基承载力弱或因自重和外力的作用而产生变形。
如大坝可能位移、高层建筑物可能倾斜……等。
为了保障建筑物的安全运行，往往需要测量工作者以技术上可行的最高精度监测建筑物的变形量和变形速度的发展情况。
有时还要求在一段时间内进行连续监测，为此要使用自动化的监测和记录的仪器。
3．测量学在军事的作用
“天时，地利，人和”是打胜仗的三大要素。
要有地利就要了解和利用地利。
地图上详细表示着山脉、河流、道路、居民点等地形和地物，具有确定位置、辨识方向的作用。
地图一直在军事活动中起着重要的作用，这对于行军、布防以及了解敌情等军事活动都是十分重要的。
因此，早就成为军事上不可缺少的工具，获得广泛的应用。
人造卫星定位技术早期用于军事部门，后逐步解密才在测绘及其它众多部门中获得应用、海洋测量技术首先是由航海的需要而产生，但其高速发展的动力主要来自军事部门的需要……等等。
至今军事测绘部门仍在测绘领域科技前沿对重大课题进行探索和研究。
传统上各国测绘部门隶属于军事部门。
至今相当多国家的测绘部门仍然隶属于军事部门。
随着测绘技术在各方面的应用愈来愈广泛，测绘科技国际间的交流日益频繁，不少国家终于建立了民用的测绘机构。
三、地理信息系统
地理信息系统（GeographicInformationSystem或Geo－Informationsystem，GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。
它是一种特定的十分重要的空间信息系统。
它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
我国地理信息系统的起步稍晚，但发展势头相当迅猛，大致可分为以下三个阶段。
第一是起步阶段。
20世纪70年代初期，我国开始推广电子计算机在测量、制图和遥感领域中的应用。
随着国际遥感技术的发展，我国在1974年开始引进美国地球资源卫星图像，开展了遥感图像处理和解译工作。
1976年召开了第一次遥感技术规划会议，形成了遥感技术试验和应用蓬勃发展的新局面，先后开展了京津唐地区红外遥感试验。
新疆哈密地区航空遥感试验、天津渤海湾地区的环境遥感研究、天津地区的农业土地资源遥感清查工作。
第二是试验阶段。
进入80年代之后，我国执行“六五”、“七五”计划，国民经济全面发展，很快对“信息革命”作出热烈响应。
在大力开展遥感应用的同时，GIS也全面进入试验阶段。
在典型试验中主要研究数据规范和标准、空间数据库建设、数据处理和分析算法及应用软件的开发等。
以农业为对象，研究有关质量评价和动态分析预报的模式与软件，并用于水库淹没损失、水资源估算、土地资源清查、环境质量评价与人口趋势分析等多项专题的试验研究。
第三是GIS全面发展阶段。
80年代末到90年代以来，我国的GIS随着社会主义市场经济的发展走上了全面发展阶段。
国家测绘局正在全国范围内建立数字化测绘信息产业。
1：
100万地图数据库已公开发售，卫：
25万地图数据库也已完成建库，并开始了全国1：
10万地图数据库生产与建库工作，各省测绘局正在抓紧建立省级1：
1万基础地理信息系统。
数字摄影测量和遥感应用从典型试验逐步走向运行系统，这样就可保证向GIS源源不断地提供地形和专题信息。
进入90年代以来，沿海、沿江经济开发区的发展，土地的有偿使用和外资的引进，急需GIS为之服务，有力地促进了城市地理信息系统的发展。
用于城市规划、土地管理、交通、电力及各种基础设施管理的城市信息系统在我国许多城市相继建立。
四、城市规划与测绘中的地理信息系统
1测绘科学是GIS的基础学科
地理信息系统的主要组成部分是数字地图─以数字形式存贮的地图，也是当代测绘科技的重要成果之一。
通过数字地图数据库，规划设计人员可以获取准确可靠的信息，井可资源共享。
因此，建立GlS的第一步是设计并建立数字地图数据库。
1．1数字地图的制作
数字地图的制作分为数据采集和数据编辑两大步骤。
数据采集方法主要有：
1）通过外业实测和电子手簿的自动记录及数据转换。
2）在航测内业测图过程中，以仪器对航片进行采集。
3）用数字化仪对已有成图进行数字化。
数据经过编辑处理，便可形成数字地图。
1.2数字地目的优点
1）经缩放编辑后，可形成任意比例尺的可视图。
2）分层编辑，不同层次存贮不同的地图要素。
按不同层次的内容输出、组合，可以编制不同用途的各种专业用图。
3）修测十分方便。
在AUOCAD环境下，可对基础图内容实行特殊配置注记，进行设计、量算和修改。
1．3城市规划综合数据库
城市规划综合数据库包括基础地理信息、土地使用状况、城市基础设施、资源和环境保护信息等多种内容，其中最重要的是基础地理信息。
它包括矢量化地形图，遥感影像图，4D数字化产品，空间化的社会经济统计资料等。
2GIS在城市规划与测绘中的重要作用
常规的城市规划设计都在测绘人员提供的测绘图件、资料下进行。
由于测绘与规划设计严重脱节，既不能发挥测绘人员对规划设计的参与作用，又难以使规划设计人员吃透客观实际的信息，因而不利于提高规划设计工作的质量和效益。
数字地图的出现和GIS的发展，使这一状况得到了改变。
由于GIS主要以数字地图的形式输入输出，查询、分析直观易懂，因此很易为规划设计人员所接受。
在GIS中，由于所获取的测绘基础数据详尽、可靠、准确，大大提高了城市规划的科学性。
同时计算机的高速运算和具有极强的逻辑判断功能，可在短时间内提供多方案比选，增加了规划设计方案的合理性。
而且，计算机可以自动地生成各种规划用图、表格和报告，利用数据库又易于删补、更新，因而还可以实现城市规划的动态监控和动态设计。
通过对GIS的研究和使用，还可增强测绘人员和城市规划人员的协作，使信息的获取和使用臻于统一，促进城市规划工作。
近年来，随着获取和处理遥感数字图像的明显进步，预计在三五年后，数字化、多光谱航空、航天遥感在费用、质量、信息量上的优势将更加明显。
因此，应将遥感信息列为城市规划基础地理信息的重要组成部分，尽量采用影像图作为规划成果的背景图，并吸引更多的遥感应用机构为城市规划提供技术支持与服务。
通过对GIS空间信息的查询、分析和应用，可望大大增加规划设计的深度和广度。
五、地理信息系统在房产测绘中的应用
房产要素作为一个城市中变化最为活跃，最关乎人们群众切身利益的信息，引起了人们的广泛关注。
但在目前。
房地产日常管理工作仍以传统的手工模式为主。
这种方式成图周期长、阴形数据存储方式落后，数据吏新复杂.在很大程度上造成了房地产产权产籍管理的效率地下，20世纪90年代以来，业内逐步开展房产信息化建没，国内很多城市开始建立自己的房产侧绘管理信系统。
目前，国内已经有，一些房产测绘软件投人使用，低是随着房产信月包系统的建立，这些系统己经越来越不能适应房地产系统管理的需求。
随着房产管理信息系统的逐步建立与发展，房产信息系统形成了以GIS空间数据为支撑的综合测绘应用系统，GIS空间数据库是整个系统的基础和生命，房产测绘是建立和更新空间数据库的重要的方法，必须承担起为信息系统输送数据的使命。
因此，以下主要针时GIS和房产测绘管理的特点，对GIS在房产测绘管理中的应用进行探讨，主要涉及系统开发平台和结构模式、数据入库等方面。
1系统开发平台与结构棋式
1.1房地产信息可以分为两大类
（1）房地产本身的信息。
例如房子的位置，周围地理环境等。
（2）房地产的属性信息，如房屋建筑建造的年代，劝能，所属单位等。
房地产信息中有明确的空间分布数据，这些空间分布信息的描述和分析，是房地产信息管理系统中的一个重要组成部分。
由于具有明确的空间分布特性，房地产信息管理系统必须建立在地理信息系统平台上。
房产测绘地理信息系统是一个工具型地理信息系统，国产优秀GIS平台。
具备完善的数据采集、处理，输出、建库、检索、分析等功能。
其中，数据采集手段包括了数字化、矢量化、GPS录人、电子平板测图、开放式数据转换等。
数据处理包括编辑、自动拓扑处理、投影、变换、误差校正、图框生成、图例符号修饰等方面的功能，数据输出既能够迸行常规的数据交换、打印，也能够进行版面编排、挂网、分色、印刷出高质最的图件，数据库可建立空间数据库、影像地图库、高程模型库，实现三库合一。
分析功能既包括矢量数据分析，也包括对遥感影像、网络等数据的常规分析和专业分析。
并且具有处理大量数据的能力，可以输出印刷图件。
系统具有二次开发能力，提供了丰富的函数和类库。
利用组件化提供二次开发方法供用户选择。
2数据入库
房产管理系统中不仅需要房地产的空间数据（房子的位置，周围地理环境等），还需要基本的属性数据，如房屋的建造年代，功能，所属单位等。
因此，数据的入库必须从属性数据和空间数据两个方面来考虑。
2.1空间数据入库
空间数据人库，可级根据实际选择不同的建库方案，但是最终的目的都要转换成GIS系统可以接收的数据格式，如对于空间数据入库，可以根据不同情况选择下面合适的方法:
扫描矢量化，格式转换。
2.2属性数据入库
属性数据的录人同空间数据的录入一样，可以根据不同的情况选择不同的方式。
如在空间数据录人的方式中已经介绍了可以直接存锗空间数据和属性数据的，另外，也可以采用格式转换的方法，对已有属性数据的电子格式在GIS管理摸块中导入到数据库中，在空间数据入库的时候也可在数据编辑模块中直接录人属性数据。
3GIS对房产测绘的意义
房产测绘管理系统随着GIS应用领域的加深而迅速发展起来，GIS在房产测绘管理系统中的应用越来越深入，逐步体现了GIS软件平台在房产测绘管理中的优势，在房产测绘管理中发挥着很大作用，但GIS软件的功能也是在不断完善的过程中，传统的平台将向GIS发展，使房产测绘管理更加进步。
六.新技术带来的问题
然而在科技高速发展的今天，也带来了一系列问题。
如遥感从军用到民用精度等的不断提高，就给国家安全带来了隐患和不安全因素。
譬如我们经常使用的“谷歌地球”，对此，各国也采取了不同的对策。
美国军方要求“谷歌地球”所公布的美国图片必须经过筛选，对敏感地区要进行模糊化，一些更为关键的军事基地干脆打上马赛克隐去。
法国采取的措施是“以火灭火”，另开一个类似的网络服务，吸引网民的同时降低“谷歌地球”上对法国敏感信息的关注度。
2006年，法国推出了C~oportail地图搜索网站。
它使用了40万幅太空图片和370o幅地图图片，每5年更新一次；但与“谷歌地球”不同，它对少数敏感、涉及军事领域的照片做了模糊技术处理．不会构成泄密威胁。
英国采取的是针对军事侦察卫星的传统做法——伪装。
由于“谷歌地球”采用的是商用卫星，参数公开，卫星经过的时间和覆盖地域比较容易确定。
英军据此对有关军事设施进行了伪装，好让“谷歌地球”难现当地真容。
可以看出，尽管“谷歌地球”涉及国家安全，但互联网无疆界性使得各国无法采取更加有力的干涉措施。
扎紧自己的篱笆，让涉密单位对“谷歌地球”采取同防备间谍卫星一样的保密措施，让本国使用者提高保密意识、避免在标注和交流中泄密，仍是大多数国家针对“谷歌地球”当下最可行的措施。
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