工程測量中的三維GIS技術分析

劉明

陜西國土測繪工程院有限公司 陜西 西安 710054

引言

伴隨互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，工程測量中開始廣泛應用地理信息系統(tǒng)。這種技術能夠給予工作人員對施工區(qū)域的環(huán)境以及資源情況的掌握有很大幫助，并且該技術在工程測量中起到了很多的作用。通過對地理信息系統(tǒng)的功能、優(yōu)勢、技術應用進行概括，從具體的應用實例出發(fā)，分析地理信息系統(tǒng)技術在工程測量實踐中的問題，為工程測量有序開展提供理論依據(jù)。工程測量中融入地理信息技術，可提升工程測量質量、效率，可降低工作人員負擔，確保工程檢測數(shù)據(jù)精確性，為后續(xù)工程實際施工提供可靠性數(shù)據(jù)。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(yè)，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(xiàn)為不僅會讓空間輪廓、空間屬性更加具體化。

1 GlS技術概述

GIS技術作為信息收集處理技術，同樣是測繪新技術體系當中的一個代表，在測繪工程的測量工作當中應用非常廣泛。這項技術方法的一個鮮明特征與優(yōu)勢就是自動化強，可以對收集到的各類信息數(shù)據(jù)展開初步處理，并把處理結果用圖形的方法呈現(xiàn)出來生動直觀，可以幫助測繪人員掌握基礎信息。GIS技術的突出功能體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫管理當中，可以把收集到的信息在經(jīng)初步處理后存儲于數(shù)據(jù)庫，并把各種不同類別的信息融合起來，開展綜合研究，獲得良好的信息匯總效果。正是由于這種測繪新技術的優(yōu)勢使其在測繪工程測量當中的構圖作業(yè)處理當中顯現(xiàn)出極高的應用價值，可以大幅度提升測繪準確性與工程設計科學性，還可以減少戶外測量的強度與壓力，讓測量的自動化目標得以實現(xiàn)[1]。

2 地理信息技術原理

GIS主要為一類三維空間信息系統(tǒng)，其運用過程中，主要結合計算機軟硬件系統(tǒng)，將空間數(shù)據(jù)進行收集、存儲、計算、管理。位置、地理信息為LBS核心，空間經(jīng)緯度坐標放置于特定地理信息中，可確定地點位置、方向等。用戶利用相關技術，可進一步獲取相關位置信息，查詢并分析環(huán)境信息，為用戶提供信息支持和服務。地理信息對測繪工作較為關鍵，地理信息需經(jīng)過對信息、數(shù)據(jù)等內容分析，并在此基礎上明確實物空間坐標，再利用測繪掃描設備將其轉化為圖像，最終呈現(xiàn)為實際數(shù)據(jù)信息。將地理信息與工程測量有效結合，提升工程與項目管理效率，減少行業(yè)管理人員工作量[2]。

3 GlS的功能和特點分析

GIS的功能有數(shù)據(jù)的收集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)的錄入、數(shù)據(jù)的存儲、顯示、輸出和管理等各方面后面的功能。另外，GIS在空間數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)的決策等方面也有更多的支持，將GIS功能運用到測繪工作領域，對測繪的數(shù)據(jù)分析處理有更大促進作用，而且能夠方便人員去接觸數(shù)據(jù)信息，以便提高測繪工作質量。在技術層面，GIS可以使數(shù)據(jù)處理變得更加便捷，在軟件內的數(shù)據(jù)庫中會構建出現(xiàn)代化圖像成像模型，并促使GIS軟件與高科技技術相融合，會打破傳統(tǒng)測繪技術格局，也會使數(shù)據(jù)分析變得更加有實效，方便國內的工程項目建設，對測繪環(huán)境有很大的推動作用[3]。

4 測繪地理信息技術在工程測繪中的應用優(yōu)勢分析

4.1 可減少作業(yè)量，節(jié)省時間

工程測繪單位、人員在了解形勢變化、測繪要求的基礎上，提高對測繪地理信息技術應用的關注度，可充分發(fā)揮數(shù)字技術、地理信息系統(tǒng)等不同技術的應用優(yōu)勢。在技術層面上為拓寬工程測繪思路提供科學保障，并達到減少其作業(yè)量、節(jié)省時間的目的，為測繪事業(yè)的長效發(fā)展提供參考依據(jù)。同時，通過分析測繪地理信息技術的應用，可高效完成工程測繪作業(yè)，保持測繪地理信息系統(tǒng)良好的利用狀況。

4.2 有利于優(yōu)化測繪方式

測繪方式的有效性與工程測繪效果、測繪水平密切相關。在促進工程測繪事業(yè)發(fā)展、優(yōu)化其測繪方式的過程中，重視測繪地理信息技術的應用，可充分落實測繪作業(yè)計劃，滿足信息化時代的發(fā)展要求，使工程測繪方式應用中的作用效果更明顯，避免影響測繪數(shù)據(jù)的采集效率[4]。

4.3 其他方面的應用優(yōu)勢

4.3.1 可提高測繪信息的時效性。測繪人員應用測繪地理信息技術進行工程測繪工作時，應根據(jù)當?shù)氐乩憝h(huán)境的實際變化，對測定結果進行分析、調整，及時處理其中的細節(jié)問題，更好反映測繪結果，逐漸提高工程測繪信息的時效性。

4.3.2 可應對工程測繪問題。測繪單位在實施工程測繪作業(yè)計劃的實施中，充分發(fā)揮測繪地理信息技術的實際作用，可有效解決測繪過程中存在的問題。測繪單位的相關人員可利用測繪地理信息系統(tǒng)中的圖標測繪功能，高效率、高質量完成工程測繪作業(yè)，為提升其精度提供技術保障，并提升測繪結果的準確性。

5 現(xiàn)代工程測量中三維GlS技術的相關應用

5.1 數(shù)據(jù)收集

地理信息系統(tǒng)能有效地進行數(shù)據(jù)的采集，降低土地測繪工作受到外界因素的干擾，可以使用矢量和柵格兩種方式進行土地信息的收集和存儲，根據(jù)單位網(wǎng)格做好數(shù)據(jù)分辨率的確定。綜合使用幾何分析的方式，結合GPS定位系統(tǒng)，輸入相關的空間坐標，最終得到地理數(shù)據(jù)的全面信息。相關的測繪人員還需要結合高空影像技術、掃描技術等先進的儀器設備和航空儀器衛(wèi)星進行融合，全面提高數(shù)據(jù)的采集率和采集質量[5]。

5.2 計算數(shù)據(jù)

在工程測繪過程中，工程測量人員通過計算機，利用模型處理的數(shù)據(jù)完成分類后，將數(shù)據(jù)結果傳輸至計算機系統(tǒng)中，測量人員可利用GIS技術處理數(shù)據(jù)，再以專題圖方式顯示，為測量人員提供更直觀的數(shù)據(jù)信息。GIS技術應用于該過程中，可避免數(shù)據(jù)受其他技術影響，保障數(shù)據(jù)的可靠性。在三維GIS技術的作用下能夠將各類經(jīng)過處理的模型進行分類管理，并將處理后的數(shù)據(jù)信息以統(tǒng)一的專題圖形式展現(xiàn)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(xiàn)分級圖。通過對數(shù)據(jù)信息進行分級可視化的展現(xiàn)能夠幫助人們更好地理解和使用數(shù)據(jù)信息。

5.3 數(shù)據(jù)處理

開展工程測繪工作中，最重要的就是數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理將直接決定信息的可利用性和可參考性。工程測繪中所獲得的數(shù)據(jù)信息較多，如何提取有效的數(shù)據(jù)信息是需要重點考慮的問題。而通過應用GIS技術就可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的分類、整理、儲存。在GIS技術應用過程中，通過數(shù)據(jù)轉換處理、數(shù)據(jù)處理程序，即可以完成對數(shù)據(jù)的高效、便捷處理，把控數(shù)據(jù)收集處理、歸類整理、儲存管理等。在具體應用中，只需要將采集的數(shù)據(jù)儲存到FAT表中，就可以通過FAT表來實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關系聯(lián)結，其中繁雜的數(shù)據(jù)可以迅速形成對應的關聯(lián)數(shù)據(jù)應用。這相比傳統(tǒng)工程測繪數(shù)據(jù)處理工作而言，更加便捷化、簡單化、高效化[6]。

5.4 數(shù)據(jù)查詢管理

工程測繪工作過程中，通過三維GIS技術支持下的查詢功能能夠更全面地掌握數(shù)據(jù)信息，從而更為直觀、精準地判定數(shù)據(jù)信息，將初步分析得到的數(shù)據(jù)信息和多次檢測后的結果數(shù)據(jù)誤差比較，整合一個完整的工程測量數(shù)據(jù)系統(tǒng)，在三維GIS技術的支持下將信息數(shù)據(jù)以文字、圖片或者動態(tài)視頻的形式展現(xiàn)出來，節(jié)省了以往數(shù)據(jù)信息的處理效率[7]。GIS技術依據(jù)錄入計算機內的地理數(shù)據(jù)制圖，利用技術檢索功能，可查詢實際地理信息語言，如地理信息相關文字、表格、圖形均可被檢索。使用G信息查詢功能，可避免測量人員花費大量時間尋找地理信息，直接在相關軟件中找尋需要的地理信息，提升測量人員工作效率。

5.5 數(shù)據(jù)信息展示

工程測繪中末尾工作就是數(shù)據(jù)展示，主要是根據(jù)所采集、處理、管理的數(shù)據(jù)，將其在平面地圖中進行標記展示，以此來為工程建設提供可靠的測繪結果。傳統(tǒng)工程測繪的數(shù)據(jù)展示并不能全面展示工程測繪的數(shù)據(jù)信息，很多細節(jié)方面都容易出現(xiàn)失誤、錯誤，從而大致信息傳遞障礙情況的發(fā)生。而通過應用GIS技術，就可以提高數(shù)據(jù)展示的有效性。這是因為應用GIS技術可以通過構建三維模型的方法來展示工程測繪的相關數(shù)據(jù)信息，這種方式可以將各種細節(jié)數(shù)據(jù)進行直觀展示，其該模型與工程實際相接近，若出現(xiàn)問題和失誤都可以一目了然。基于GIS技術的數(shù)據(jù)展示，就可以更好地提高決策人員決策的科學性和正確性，最終使工程測繪的作用與價值得到最大化發(fā)揮[8]。

5.6 描述數(shù)據(jù)信息空間分析結果

應用三維GIS技術可以通過有效利用數(shù)據(jù)信息的空間分析能力，具體包含數(shù)據(jù)信息的疊加分析、緩沖區(qū)分析、地形分析以及網(wǎng)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(xiàn)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(xiàn)出來，就算是時間和空間出現(xiàn)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。

5.7 收集整理事物的空間動態(tài)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(tài)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(jié)隨著時間變化實現(xiàn)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(xiàn)出來，從而實現(xiàn)對電子地圖的動態(tài)采集整理。

6 結束語

綜上所述，地理信息系統(tǒng)主要通過構建不同的信息系統(tǒng)。計算機已經(jīng)應用于醫(yī)學、藥學、建筑學、航天、水利、交通運輸?shù)戎T多領域，涉及人們日常生活的方方面面。應用GIS還可以提高各項工作的質量和效率，這是因為GIS應用中各類計算更加迅速、精準，且所有數(shù)據(jù)的采集、分析、決策、應用等環(huán)節(jié)都緊密結合在一起，所以更有利于提高相應工作的整體水平。GIS測繪在工程測量中的應用，對于工程測量的精準性有著深遠影響，為保證技術價值的全面發(fā)揮需要整合技術資源，理順應用流程，探討GIS數(shù)字技術應用策略。