基于GIS模型的地理信息实时测绘系统研究

基于GIS模型的地理信息实时测绘系统研究

左洪

广东粤图信息技术有限公司  广东 梅州 514000

摘要：为了克服传统测绘系统中存在的高延时造成的通信品质不佳等问题，本文提出以 GIS为基础的区市地理信息实时制图系统，以克服实时通信质量不佳的缺点，并能实时绘制区域地理信息。在硬件方面对无线通信模块进行了设计，对信号处理环节进行了优化；在软件方面，通过对 GIS模型的访问和数据库的整合，完成图形的绘制。研究结果显示，该系统不但可以实现数据的快速传递，而且具有实时性，可以为工程应用提供参考。

关键词：GIS模型；地理信息实时测绘；信息采集；通信质量；集成数据库

随着 GPS和卫星导航技术的发展，以及与之配套的计算机技术的发展，为实现地图实时定位提供了良好的手段。在测绘工作中，各种地理信息的采集是非常必要的，不同的发展阶段所采用的手段也不同，而在新的发展阶段，需要更多的地理信息。基于三维 SAR的测绘技术在获得地形信息后，通过增加高程向误差分量的仿真，从而保证了建模的准确性，三维 SAR技术虽然方便了测绘工作，但是由于目前的应用环境，无法保证对 GIS数据的采集，所以需要对其进行更多的改进。无人机测绘也有类似的问题，需要借助无人机技术来获得大量的三维数据，并能获得更为全面、可靠的地理信息。但却不能有效地解决高延迟的问题，使得整个系统的通信性能难以保证。针对目前我国地图测绘系统中存在的时延问题，提出了利用 GIS模式进行区域 GIS实时地图的设计。

1.地理信息系统GIS相关理论概述

1.1地理信息系统GIS的概念

地理信息系统又叫 GIS，是一种在特定的环境中较为特殊和重要的空间信息系统。通过计算机系统和计算机设备，收集、输入、存储、计算、输出、显示数据，形成一个特定的系统。这个系统是利用测绘项目的空间管理模块来实现的，它的任务是采集、收集和输出数据，然后通过数据的统计和分析，最终形成一个数据库，通过数据的转化，形成一个数学模型来进行分析，并给出相应的建议。地理信息系统是由计算机系统、地理数据和使用者三部分构成的，它是通过整合、存储、检索、操作和分析地理数据而产生和输出的，从而为地理科学的研究和地理决策提供依据。

1.2测绘工程地理信息系统GIS的具体应用

地理信息系统在 GIS中的具体应用包括：数据的收集、数据的转化和处理、精细数据的测量、空间系统的分析、数据的输出。

1.2.1采集数据

在没有 GIS的情况下，传统的工程测量方法在获取数据时，会遇到很多困难，比如恶劣的天气，高山、丛林、沼泽等。利用 GIS进行数据采集，不会受到任何影响，主要是利用 GPS定位系统获取目标的位置，并将其以几何形状显示，然后利用摄像机、数字扫描器等仪器进行数据采集。

1.2.2转换并处理数据

GIS可以通过专用的软件对采集到的数据进行分析，然后将这些数据上传到软件系统中进行修改进行建模，最后一步就是利用 GIS系统分析这些数据的特征，然后将这些数据与系统进行分析。

1.2.3测量精细数据

在精密数据测量中，工作人员可以通过 GIS系统，在相关的检测标准下，对数据进行分析，快速地找到差异数据，及时完成复查。除此之外工作人员还会利用 GIS来降低数据、定位、操作等方面的错误，让 GIS系统的使用更加广泛。

2.基于GIS模型的区域地理信息实时测绘系统硬件设计

在系统的硬件设计中，主要针对现有的硬件架构进行了一些优化。

图1 系统硬件框架图

从提高通信质量的角度出发，从硬件方面对硬件进行了优化。在采集区域地理信息时，主要依靠系统的检测模块，检测模块包括发送和接收两部分，在检测模块中加入功率放大器和接收器前置放大器网络。在接收端，预放大电路采用AD827型的运算放大器，它的功率消耗很小，最高可以达到300 V/us。通过设置增益调整电路，既可以实现对线路的保护，又可以改善信号的品质[1]。

软件部分主要处理离散的电信号，通过D-模变换电路把数据信号转化为模拟值，然后通过 ADC电路把检测到的数据转化为离散的数字信号，然后传输给软件部件进行下一步的工作。

在地理信息获得以后，如何保证信息的安全是一个十分重要的问题。在地图系统的硬件部分，加入了无线通讯模块，并将其划分为 WiFi、静态随机存储器和 GPRS模块。在无线通信模式下，采用 WiFi、 GPRS等技术实现通信，在一定范围内， WiFi模块是主要通讯设备，远程 GPRS网可以远程通信，这样的灵活通讯方式，可以让地图系统在任何情况下都可以进行无障碍的通讯。

3.基于GIS模型的区域地理信息实时测绘系统软件设计

3.1 GIS模型的接入方案设计

将 GIS模式应用于区域 GIS地图绘制，在此基础上，利用 AutoCAD为 DXF格式的标准 DXF数据交换文件，并在此基础上，进行了 GIS的界面设计。利用Auto-CAD技术将采集到的区域地理信息转化为 DXF数据，并将其引入 GIS模型，并利用图象处理算法进行区域地理建模。

3.2空间数据库集成结构设计

结合 GIS模型设计 GIS和 GIS数据库的一体化结构，并结合 GIS和 GIS数据库，实现了地理数据的空间分析、数据管理、模型操作等。以 Visual Basie为集成环境，通过数据环境、 DAO和Ac-tive数据对象技术，实现了 DAO和Ac-tive数据对象技术，并通过 DAO、Ac-tive数据对象技术，进行 DLL库的调度，以实现 GIS与绘图系统的数据传输与显示[2]。其结构形式如图2所示。本系统利用 SQL进行数据管理、事务处理、记录锁定、并发控制、数据仓库等功能，可以有效地利用 RDBMS进行数据管理。该系统具有较高的安全性，良好的并发性能，能够有效地处理大量的数据。空间数据库技术的应用已经成为一种技术成熟与否的重要标志。

图2测绘系统空间数据库的紧密集成方案

4.基于GIS模型的区域地理信息实时测绘系统实验研究

4.1实验方案设计

在完成了区域 GIS的设计之后，需要对其实际的功能进行研究和测试，从中找出存在的问题，并对其进行及时的改进和完善。在硬件方面，根据 GIS的特点，设计了一系列的 GIS数据读取速度试验，并设定了序列读写和随机读写两种状态，利用第三方软件对系统进行监测，并根据试验结果进行分析。在系统软件的试验中，以通信讯号的品质为试验对象，设定了不同的测距，并对系统工作期间的通信讯号进行了采集，并对通信讯号进行了分析，并对所处理的数据进行了分析。

为凸显设计制图系统的应用，本试验主要采用对比试验，在试验之前引进了3- D SAR的制图系统和无人机制图系统，并结合现场的地形进行了仿真。

数据仿真结束后，将数据上传至试验数据库，并对各个绘图系统进行了相应的导航，方便了在同一实验条件下获取地理信息。在此基础上，论文重点对测绘软硬件的性能进行了研究[3]。

4.2信息传输速度实验结果与分析

在信息传送速率试验中，利用实验数据集的地理信息，利用不同的测量设备对地图进行读取，并在连续读图和随机读图两种情况下对数据的传输速率进行监控。

在图表中所示的实线代表了在连续读取的情况下的读出系统的硬件信息，而虚线则代表了随机访问的速率。通过与实测数据的对比分析，发现3- D SAR地图在读取数据时，在连续读取时，速度会发生很大的波动，总体上是一个较低的级别，平均读取速率是31.6 MB/s，在随机读取过程中，多个随机读取的速率几乎是一样的，没有太大的差别，平均76.8 MB/s，读取速度更快，可见，在随机情况下，地图的读取速度有了显著的提高[4]。

在建立实验环境之后，进行通讯信号品质试验，建立一个10m2的室内实验环境，在 WiFi信号覆盖的区域内设置了绘图系统，并在电脑上安装了绘图系统，然后根据预定的时间进行传输，由系统接收方进行反馈，一次试验结束后，对测量的距离进行了修正，得出了多个试验结果。

表1 不同测绘系统通信信号质量实验结果

模式所提供的实时地图系统的时延是最低的，而其他两组则没有达到预期的效果。通过对以上结果和信号传输速率试验数据的综合分析，得出了以 GIS为基础的卫星遥感图像采集系统具有较高的通信质量和较高的传输速率。

5.结语

在此基础上，提出一种新的基于 GIS模式的地图绘制方法，并对其进行详细的分析。然而，由于受开发技术、研发周期等因素的制约，一些功能尚未完全被验证，因此，在使用体验、使用敏感度等问题上，有待于进一步的深入研究与分析，在未来的研究中，将会对使用者的使用体验及使用满意度等问题进行探讨，以使其更加完善，从而为测绘工作提供技术支撑。

参考文献：

[1]于波,陈威昊. 基于GIS模型的区域地理信息实时测绘系统设计[J]. 城市勘测,2022(2):71-75.

[2]胡立栓,项彩虹. 基于 RFID／GIS／GPS 的物流商品监控系统模型研究[J]. 测绘与空间地理信息,2013(z1):128-131,134.

[3]李浩. 基于三维GIS的山东省矿产资源网格化监管系统的关键技术研究[J]. 山东国土资源,2020,36(5):44-48.

[4]李杰,郭密文,贾高. 基于EasyEarth开发的社区地理空间信息管理系统[J]. 岩土工程技术,2018,32(6):294-297,302.