工程測量中的三維GIS技術分析

潘承秋

（上海市巖土地質研究院有限公司，上海 200072）

以往二維層面的GIS技術將物體看作一個平面進行分析，隨著科技的發展進步，這種二維層面的測量分析不再能夠滿足工程測量需要。現在測繪技術為了改變不能可視化的呈現工程測量成果的缺陷，在原有的GIS技術基礎上出現了BIM+三維GIS技術，本文在闡述三維GIS技術概念和應用特點的基礎上，從數據獲取、數據查詢、數據分析、數據展示等方面具體分析三維GIS技術在現代工程測量領域的應用。

1 三維GIS技術

三維概念是建立在三維坐標基礎上的一個空間概念，與二維平面相比不同的是，三維體系不僅能夠反映出事物之間的平面關系，而且還能夠直觀、立體地展現出事物之間的空間立體關系。基于三維概念的三維GIS技術形式會通過大數據信息處理功能，將收集整理的信息以圖片、表格的方式反饋給用戶，從而幫助用戶更確切地了解事物所在位置，從而實現對信息更科學的計算和更精準的分析。

從內涵定義上看，三維GIS技術是由計算機程序和地理數據信息結合在一起所打造出來的三維空間信息模型，在這個三維空間信息虛擬模型的作用下，能夠可視化地展現出地物的地理位置坐標，進而為工程測量工作的開展提供重要的依據。

2 現代測繪技術中三維GIS技術的應用特點

2.1 空間可視性

（1）實現對空間事物輪廓特征的可視化處理。三維GIS技術可以借助數據信息對現實世界中事物的空間立體關系進行模擬，從而幫助用戶更為直觀的感受到空間中的事物狀態。三維GIS技術能夠將現實事物按照一定等比例進行縮放，進而能夠逼真、形象地展現出虛擬化的現實事物。（2）地物屬性的可視化處理。三維GIS技術還能夠實現對空間分布的地物屬性進行可視化處理，在展現虛擬地物的時候，會綜合展現出地理空間信息和對應空間屬性信息。

2.2 空間的導向性

三維GIS技術不僅能夠可視化地模擬出地物外部三維空間，而且還能夠精細地反饋地物所在空間的信息，從而能夠讓人們從宏觀層面把握地物的基本信息，并根據實際情況對事物所在區域進行定位。這種功能和汽車導航功能十分類似，在給出一個地名的時候可以借助導航將到達這個地方的所有路線圖顯示出來。三維GIS技術的應用原理類似，在使用這個技術瀏覽地圖的時候可以查看周圍的道路、山川河流和休息服務區，并將所獲得的資料信息以三維影像的形式展現出來，還可以根據使用者的需求按照一定的比例縮放信息。將三維GIS技術應用到工程測量工作中，能夠為工程測量工作的開展提供重要指導支持。

2.3 空間思維性

三維GIS技術在使用的時候不僅能夠存儲各個地物的基本信息，而且還能夠存儲地物之間的空間位置信息，從而為相關人員分析空間信息提供重要的支持。三維GIS技術的空間思維特點突出表現為借助自身的系統工具來對輸入的數據信息進行處理，通過處理會得到直觀的數據分析圖像。三維GIS技術發展至今積累了大量的數據處理工具，借助各個工具的功能能夠對數據信息進行分析，并將結果提交給系統進行綜合分析，得出可視化的分析結果。

3 現代工程測量中三維GIS技術的相關應用

3.1 精準的獲取三維數據信息

現階段，三維GIS技術在工程測量中最為突出的表現特點是對測量成果進行數字化、實時化、一體化、動態化處理，獲取信息的方式分為兩個類型，一個是點方式數據獲取技術，即借助全站儀、天文大地測量技術、全球定位接收機等常規性測量技術逐個獲取空間數據坐標，另外一個是面狀的方式來獲取信息，即借助航空遙感器來獲得大范圍的數據影像信息，從這些信息中來獲取事物的物理特征和幾何特征。

3.2 對數據信息進行可視化計算

在三維GIS技術的作用下能夠將各類經過處理的模型進行分類管理，并將處理后的數據信息以統一的專題圖形式展現出來，例如，可以使用不同色彩或者紋理來顯示分類圖，也可以使用同一個色相中的不同飽和度表現分級圖。通過對數據信息進行分級可視化的展現能夠幫助人們更好地理解和使用數據信息。

3.3 優化對數據信息的查詢管理

得益于三維GIS技術支持下的查詢功能能夠更全面地掌握數據信息，從而更為直觀、精準地判定數據信息，將初步分析得到的數據信息和多次檢測后的結果數據誤差比較，整合一個完整的工程測量數據系統，在三維GIS技術的支持下將信息數據以文字、圖片或者動態視頻的形式展現出來，節省了以往數據信息的處理效率。

3.4 實現對數據信息的三維可視化展示

數據信息的三維可視化展示主要是指借助仿真技術、GIS技術來將工程建設所涉及到的數據信息以三維仿真模型的形式展現出來，從而幫助用戶更為直觀、立體的感受到工程建設的實際效果。如圖1，用戶通過地下綜合管線管理信息系統的功能，實現對地下綜合管線在三維模式下的瀏覽，地面信息模型和地下綜合管線模型同時加載展示，以及在三維模式下實現檢索、查詢、分析等功能。

圖1 地下綜合管線管理信息系統中的三維管線圖

在數字化測繪技術的進一步革新下，基于三維GIS技術的地理信息可視化展現的形式也變得更加多樣，且這種信息的可視化不僅僅局限于文本、表格或者圖片，基于現代化的GIS技術還可以使空間信息通過動畫、聲音和視頻融合為一體的形式進行展示。

3.5 描述數據信息的空間分析結果

通過三維GIS技術可以更好地利用其數據信息的空間分析能力，具體包含數據信息的疊加分析、緩沖區分析、地形分析以及網絡分析等，在三維GIS技術的支持下，能夠將工程測量過程中獲得的地理空間信息以可視化的形式展現出來，且借助可視化分析方式能夠將地表信息的變化以不間斷的方式呈現出來，就算是時間和空間出現了變化， 在三維GIS技術的支持下，仍然能夠描述事物的基本信息。

3.6 動態化的收集整理事物的空間動態信息

在以往，工程測量信息是一種靜止的信息，這些信息依托二維技術來收集，信息的收集使用具備滯后性的特點。三維GIS技術也可以是一種動態的技術形式，結合BIM技術在三維空間中通過對時間軸的調節隨著時間變化實現地理空間信息真實的演示，并能夠將這種始終變化的信息以動畫模式展現出來，從而實現對電子地圖的動態采集整理。

4 結語

綜上所述，三維GIS技術能夠在工程測量領域的應用來彌補以往二維平面技術支持下的局限，使得工程測量工作步入到高端科技水平行業，也使得工程測量的效率和效果得到了有效的提升，突出表現為不僅會讓空間輪廓、空間屬性更加具體化，而且還能夠使事物的區間定位更加具備導向性，為測繪地理信息的可持續發展提供有力的數據支持。在科學技術的支持下，相信會有越來越多的現代測繪技術會應用到工程測量領域，三維GIS技術也將與全球定位技術、遙感技術、三維激光掃描技術、實景三維技術等進一步融合，從而為大型測繪地理信息系統工作的開展提供更多的技術支持。