工程測量中如何有效應用三維GIS技術的研究

錢 琛 俞浩藝

江蘇省地質測繪院，江蘇南京 211102

GIS主要是在工程當中作為一種地理信息技術應用，其在空間分析上有很重要的作用。GIS技術的核心就是要在實際的工作現(xiàn)場通過測繪技術創(chuàng)建出一個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，然后通過對數(shù)據(jù)庫的管理實現(xiàn)對整個工程項目的指揮，且這項技術還能夠用來進行數(shù)字化制圖。隨著科技的發(fā)展，為了能夠更加準確地進行工程測量，三維GIS的普及和使用已經(jīng)成為時代發(fā)展的必然要求。

1 正確理解三維GIS技術的含義

現(xiàn)時代的GIS技術定義主要有三種不同看法：首先是從工具箱角度來看，GIS技術就是在進行施工過程中對所有需要工具的整合，其中包括工程建設需要的工具、實現(xiàn)與計算機對接轉換的數(shù)據(jù)以及相應的工具。其次第二種看法就是將GIS技術當成一種結構，這個結構當中包含了施工當中所有的參與者和物品，如施工數(shù)據(jù)庫、進行研究的專家以及經(jīng)濟條件等多種因素，這其中就包含了施工建設過程的發(fā)現(xiàn)問題、處理問題的過程。最后一種觀點和前言當中所說有些相似，就是將其看成一個工程數(shù)據(jù)庫，人們在進行工作的過程中可以通過GIS提出各種與現(xiàn)實施工相關的問題，并能夠得到相應的答案，即GIS的功能就是負責相關工程的檢索和指導功能。但無論從那個方面來講，我們都可以看到GIS技術在數(shù)據(jù)模型的構建以及空間測量中的廣泛應用。而這也就是我們要發(fā)展三維GIS技術的原因，為了得到一個更加強勁的數(shù)據(jù)庫，為了能夠獲得更多、更詳細的與現(xiàn)場工程測繪相關的信息。

現(xiàn)在的三維GIS技術與二維最大的不同就是它在進行空間目標描繪或定位時會有三個方向坐標，即X、Y、Z三個坐標，這樣整個目標在人們的眼中就變得立體起來。而三維GIS技術的核心步驟就是三維空間數(shù)據(jù)庫的構建，在這里利用計算機對輸入信息的分析來快速準確地輸出人們所需要的地理信息，甚至現(xiàn)在的三維GIS技術能夠將整個地球的資源分布與使用情況都立體地呈現(xiàn)在相關工作人員的眼中，這就大大提升了相關工作人員的工作效率。且除了能夠對相應的地理資源和地貌進行整合外，三維GIS技術還能夠通過計算機建立起來的數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)對某個特定施工區(qū)域相關數(shù)據(jù)的分析整合工作，即空間分析處理能力很強。

2 三維GIS技術在工程測量中的表現(xiàn)特點

三維GIS技術在工程測量的過程中，具有空間上的可視性，這種可視性主要可以分為兩個方面。首先是空間物體表面的物理性質輪廓能夠清楚地被觀測者看到，且由于是三維立體型形態(tài)，因此除了能夠根據(jù)視覺效應實現(xiàn)不同比例的放大縮小外，還可以根據(jù)他們原本的特征通過不同相位的觀察而不失真、不失實。其次就是能夠準確反映出想要觀測物體所在地理位置的具體地理屬性，這是因為三維GIS技術能夠實現(xiàn)對空間物體的具體分布可視化。舉個例子來講，如相關工作人員想要得到一個區(qū)域當中包括人口分布交通狀況以及地理信息等情況，就可以通過三維GIS技術當中的各個實物間的距離來實現(xiàn)信息的獲取，從而讓工作人員對施工方案的設計和構造有一個初步的規(guī)劃，而這也就實現(xiàn)了三維GIS技術的空間可視化。

3 在工程測量中應用三維GIS技術的前景和方法

3.1 在工程測量中應用三維GIS技術的前景分析

首先根據(jù)現(xiàn)代三維GIS技術的高精準、高效率和簡單易上手等優(yōu)點，使其成為現(xiàn)在工程測量中不可或缺的工具。由于在工程施工中有些關鍵地方的建造需要非常精確的整體數(shù)據(jù)，而三維GIS技術的精準度完全可以滿足要求，因此，在將來三維GIS技術的應用應在一系列對某個地區(qū)的精確地圖繪制當中。具體可以通過現(xiàn)代的航空亦或者是衛(wèi)星拍攝所需要地區(qū)的圖片，后經(jīng)三維GIS技術進行傳導和繪制。近些年來，我國已經(jīng)用這種方式繪制了許多高精準度的大比例尺寸的工程建筑圖以及相應的地形地貌圖。在未來這項技術的應用一定會更加廣泛，因為這項技術有一個非常棒的優(yōu)點就是可以完全忽視惡劣天氣的影響，現(xiàn)代除了此項技術有這項功能還沒有第二個技術可以達到。

3.2 在工程測量中應用三維GIS的方法

3.2.1 為工程測量提供相關數(shù)據(jù)

首先，在進行工程測繪工作時，當相關數(shù)據(jù)傳入計算機并導入GIS當中時，一定要提前將準備工作做好，即首先應該將屏幕的圖層顯示以及尺寸規(guī)劃調整好；另外，在色彩的選取以及是否分區(qū)等要素上也要進行考量。其次，由于在GIS顯示屏幕上并沒有什么解釋文字，大都是通過一些專業(yè)符號來進行表示，這樣就可以更加有效地讓測量人員得到電子地圖上的信息。而這也就為我們提出了一個要求，即要想合理應用三維GIS技術，就一定要提高獲取相關數(shù)據(jù)的效率，這樣才能使屏幕上的立體圖形更加具體詳細。

3.2.2 進行科學的計算和管理

對于在工程測量中已有的數(shù)據(jù)，一定要利用三維GIS技術對其進行科學計算和分析管理，即要在建立立體模型的基礎上，對有關的信息、對立的信息、不同主題的信息進行分類編輯和劃分，并最好用不同顏色不同種類的圖表標注出來，以方便工作人員隨時調用。舉個例子，在進行工作時，測量人員常常需要通過對工程中的不同紋路進行比較來選擇一種較為合適的工作方案，這時候如果能夠調用出事先準備好的三維圖形，那將大幅提高效率，再比如在測量工程中經(jīng)常要對一些相關的建筑顏色選用進行模擬，這時候三維GIS技術當中關于飽和度以及圖形分類的標注就會起到非常大的助力。

3.2.3 充分利用它的可視化功能

隨著時代發(fā)展，現(xiàn)代人們應用三維GIS技術主要是應用其空間可視化這個功能來幫助工程測量的順利完成。即三維GIS技術能夠將空間的地圖立體化，并能夠讓相關的測量人員有身臨其中的感覺，還能夠讓測量人員通過不同角度，不同方向去更好更精確的完成測量構造工作，因此我們常說的二十一世紀的工程測量技術是可視化的起端就是這個道理。雖然工程測量技術完成了三維立體可視化，但仍存在一些問題，即傳輸方式過于單一，效率過低，即只能夠以文字以及圖表進行傳遞。這一問題在現(xiàn)代也得到了充分的解決，正如上文所講的，計算機技術現(xiàn)如今已經(jīng)非常普及，在工程測繪當中也不例外，且隨著CAD制圖技術以及代碼的興起，現(xiàn)代的傳遞方式已經(jīng)變得多樣化、高效化。隨著科技的發(fā)展，聲音元素以及相應的動畫模擬元素都將會慢慢完善的融入到GIS技術當中，這將大大提升三維GIS技術在工程測量中的應用。

3.2.4 充分利用查詢和檢索功能

要想充分在工程測量當中應用GIS技術，還應該充分運用GIS的一個功能，即上文提到的工程數(shù)據(jù)庫功能。上文也簡單提到過，這點就是將GIS技術當成一個存儲有測量人員需要的所有信息的數(shù)據(jù)庫，即充分利用GIS技術的查詢以及解釋功能。因為在進行實際工作的時候，無論相關工作人員知識多么淵博，但理論畢竟和實際不一樣，實際的工作過程總是存在許多突變的問題，而一旦發(fā)生這種相關工作人員不知該如何定奪的情況，就需要用到GIS技術了，因為在它的數(shù)據(jù)庫當中存儲有我國所有從事相關工作的知識以及一些頂級專家對某些實際問題的剖析過程。因此，三維GIS技術的查詢功能也是非常重要非常實用的，在某些關鍵時刻甚至能夠起到?jīng)Q定一項工程項目質量合格與否的能力。

3.2.5 采集地圖的動態(tài)數(shù)據(jù)

我們都知道三維GIS技術區(qū)別于二維的一個關鍵點在于三維GIS技術可以將相關地區(qū)的圖形立體多角度地呈現(xiàn)在人們面前，其實隨著科技發(fā)展，三維GIS技術當中另外一項科技正在逐漸成熟，即通過在三維GIS技術中加入時間軸，再加上拍攝時鏡頭的角度、焦距以及開窗和閃光技術能夠實現(xiàn)對三維立體圖形動態(tài)變化，簡單來講就是能夠通過程序讓相關工作人員了解到該地貌在一定條件下一定時間后的變化情況，能夠以直觀圖像的方式呈現(xiàn)在工作人員眼前，這對于工程當中某些決策的制定更改能夠起到非常重要的引導作用。

4 結語

從二維到三維是一種突破，這也是人類發(fā)展的一個縮影，社會在進步，相關的技術就一定要得到進步才能夠滿足人們的需求，因此這也可以說是時代發(fā)展的必然選擇?，F(xiàn)在三維GIS技術不僅在工程測量中得到了非常廣泛的應用，而且在大氣監(jiān)測以及環(huán)境測量中其身影出現(xiàn)的也越來越頻繁。隨著三維GIS技術在生產(chǎn)生活中的廣泛應用，未來我們希望相關專家能夠進一步發(fā)展三維GIS技術的空間處理能力，使其更好地服務于國家建設。

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