工程測量中的三維GIS技術(shù)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(shù)的發(fā)展，工程測量中開始廣泛應(yīng)用地理信息系統(tǒng)。這種技術(shù)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(shù)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(shù)應(yīng)用進(jìn)行概括，從具體的應(yīng)用實例出發(fā)，分析地理信息系統(tǒng)技術(shù)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(shù)，可提升工程測量質(zhì)量、效率，可降低工作人員負(fù)擔(dān)，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(shù)能夠在工程測量領(lǐng)域的應(yīng)用來彌補(bǔ)以往二維平面技術(shù)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(shù)概述

GIS技術(shù)作為信息收集處理技術(shù)，同樣是測繪新技術(shù)體系當(dāng)中的一個代表，在測繪工程的測量工作當(dāng)中應(yīng)用非常廣泛。這項技術(shù)方法的一個鮮明特征與優(yōu)勢就是自動化強(qiáng)，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(jié)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(chǔ)信息。GIS技術(shù)的突出功能體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫管理當(dāng)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(shù)的優(yōu)勢使其在測繪工程測量當(dāng)中的構(gòu)圖作業(yè)處理當(dāng)中顯現(xiàn)出極高的應(yīng)用價值，可以大幅度提升測繪準(zhǔn)確性與工程設(shè)計科學(xué)性，還可以減少戶外測量的強(qiáng)度與壓力，讓測量的自動化目標(biāo)得以實現(xiàn)[1]。

2 地理信息技術(shù)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(jié)合計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)，將空間數(shù)據(jù)進(jìn)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(biāo)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(guān)技術(shù)，可進(jìn)一步獲取相關(guān)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(wù)。地理信息對測繪工作較為關(guān)鍵，地理信息需經(jīng)過對信息、數(shù)據(jù)等內(nèi)容分析，并在此基礎(chǔ)上明確實物空間坐標(biāo)，再利用測繪掃描設(shè)備將其轉(zhuǎn)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(jié)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(lǐng)域，對測繪的數(shù)據(jù)分析處理有更大促進(jìn)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(zhì)量。在技術(shù)層面，GIS可以使數(shù)據(jù)處理變得更加便捷，在軟件內(nèi)的數(shù)據(jù)庫中會構(gòu)建出現(xiàn)代化圖像成像模型，并促使GIS軟件與高科技技術(shù)相融合，會打破傳統(tǒng)測繪技術(shù)格局，也會使數(shù)據(jù)分析變得更加有實效，方便國內(nèi)的工程項目建設(shè)，對測繪環(huán)境有很大的推動作用[3]。

4 測繪地理信息技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)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(chǔ)上，提高對測繪地理信息技術(shù)應(yīng)用的關(guān)注度，可充分發(fā)揮數(shù)字技術(shù)、地理信息系統(tǒng)等不同技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。在技術(shù)層面上為拓寬工程測繪思路提供科學(xué)保障，并達(dá)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(shù)的應(yīng)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(guān)。在促進(jìn)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(shù)的應(yīng)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(yīng)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(yīng)用優(yōu)勢

4.3.1 可提高測繪信息的時效性。測繪人員應(yīng)用測繪地理信息技術(shù)進(jìn)行工程測繪工作時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境的實際變化，對測定結(jié)果進(jìn)行分析、調(diào)整，及時處理其中的細(xì)節(jié)問題，更好反映測繪結(jié)果，逐漸提高工程測繪信息的時效性。

4.3.2 可應(yīng)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(shù)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(guān)人員可利用測繪地理信息系統(tǒng)中的圖標(biāo)測繪功能，高效率、高質(zhì)量完成工程測繪作業(yè)，為提升其精度提供技術(shù)保障，并提升測繪結(jié)果的準(zhǔn)確性。

5 現(xiàn)代工程測量中三維GlS技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用

5.1 數(shù)據(jù)收集

地理信息系統(tǒng)能有效地進(jìn)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(jìn)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(jié)合GPS定位系統(tǒng)，輸入相關(guān)的空間坐標(biāo)，最終得到地理數(shù)據(jù)的全面信息。相關(guān)的測繪人員還需要結(jié)合高空影像技術(shù)、掃描技術(shù)等先進(jìn)的儀器設(shè)備和航空儀器衛(wèi)星進(jìn)行融合，全面提高數(shù)據(jù)的采集率和采集質(zhì)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(jī)，利用模型處理的數(shù)據(jù)完成分類后，將數(shù)據(jù)結(jié)果傳輸至計算機(jī)系統(tǒng)中，測量人員可利用GIS技術(shù)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(shù)應(yīng)用于該過程中，可避免數(shù)據(jù)受其他技術(shù)影響，保障數(shù)據(jù)的可靠性。在三維GIS技術(shù)的作用下能夠?qū)⒏黝惤?jīng)過處理的模型進(jìn)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(jìn)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(yīng)用GIS技術(shù)就可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的分類、整理、儲存。在GIS技術(shù)應(yīng)用過程中，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(yīng)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(guān)系聯(lián)結(jié)，其中繁雜的數(shù)據(jù)可以迅速形成對應(yīng)的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)應(yīng)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(shù)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(zhǔn)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(jié)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(shù)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(shù)依據(jù)錄入計算機(jī)內(nèi)的地理數(shù)據(jù)制圖，利用技術(shù)檢索功能，可查詢實際地理信息語言，如地理信息相關(guān)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(guān)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(jìn)行標(biāo)記展示，以此來為工程建設(shè)提供可靠的測繪結(jié)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(xì)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(yīng)用GIS技術(shù)，就可以提高數(shù)據(jù)展示的有效性。這是因為應(yīng)用GIS技術(shù)可以通過構(gòu)建三維模型的方法來展示工程測繪的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，這種方式可以將各種細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)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?；贕IS技術(shù)的數(shù)據(jù)展示，就可以更好地提高決策人員決策的科學(xué)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(jié)果

應(yīng)用三維GIS技術(shù)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(luò)分析等，在三維GIS技術(shù)的支持下，能夠?qū)⒐こ虦y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?qū)⒌乇硇畔⒌淖兓圆婚g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(shù)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(shù)來收集，信息的收集使用具備滯后性的特點。三維GIS技術(shù)也可以是一種動態(tài)的技術(shù)形式，結(jié)合BIM技術(shù)在三維空間中通過對時間軸的調(diào)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?qū)⑦@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(jié)束語

綜上所述，地理信息系統(tǒng)主要通過構(gòu)建不同的信息系統(tǒng)。計算機(jī)已經(jīng)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、建筑學(xué)、航天、水利、交通運輸?shù)戎T多領(lǐng)域，涉及人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?。?yīng)用GIS還可以提高各項工作的質(zhì)量和效率，這是因為GIS應(yīng)用中各類計算更加迅速、精準(zhǔn)，且所有數(shù)據(jù)的采集、分析、決策、應(yīng)用等環(huán)節(jié)都緊密結(jié)合在一起，所以更有利于提高相應(yīng)工作的整體水平。GIS測繪在工程測量中的應(yīng)用，對于工程測量的精準(zhǔn)性有著深遠(yuǎn)影響，為保證技術(shù)價值的全面發(fā)揮需要整合技術(shù)資源，理順應(yīng)用流程，探討GIS數(shù)字技術(shù)應(yīng)用策略。