工程测量中如何有效应用三维GIS技术的研究

钱 琛 俞浩艺

江苏省地质测绘院，江苏南京 211102

GIS主要是在工程当中作为一种地理信息技术应用，其在空间分析上有很重要的作用。GIS技术的核心就是要在实际的工作现场通过测绘技术创建出一个系统的数据库，然后通过对数据库的管理实现对整个工程项目的指挥，且这项技术还能够用来进行数字化制图。随着科技的发展，为了能够更加准确地进行工程测量，三维GIS的普及和使用已经成为时代发展的必然要求。

1 正确理解三维GIS技术的含义

现时代的GIS技术定义主要有三种不同看法：首先是从工具箱角度来看，GIS技术就是在进行施工过程中对所有需要工具的整合，其中包括工程建设需要的工具、实现与计算机对接转换的数据以及相应的工具。其次第二种看法就是将GIS技术当成一种结构，这个结构当中包含了施工当中所有的参与者和物品，如施工数据库、进行研究的专家以及经济条件等多种因素，这其中就包含了施工建设过程的发现问题、处理问题的过程。最后一种观点和前言当中所说有些相似，就是将其看成一个工程数据库，人们在进行工作的过程中可以通过GIS提出各种与现实施工相关的问题，并能够得到相应的答案，即GIS的功能就是负责相关工程的检索和指导功能。但无论从那个方面来讲，我们都可以看到GIS技术在数据模型的构建以及空间测量中的广泛应用。而这也就是我们要发展三维GIS技术的原因，为了得到一个更加强劲的数据库，为了能够获得更多、更详细的与现场工程测绘相关的信息。

现在的三维GIS技术与二维最大的不同就是它在进行空间目标描绘或定位时会有三个方向坐标，即X、Y、Z三个坐标，这样整个目标在人们的眼中就变得立体起来。而三维GIS技术的核心步骤就是三维空间数据库的构建，在这里利用计算机对输入信息的分析来快速准确地输出人们所需要的地理信息，甚至现在的三维GIS技术能够将整个地球的资源分布与使用情况都立体地呈现在相关工作人员的眼中，这就大大提升了相关工作人员的工作效率。且除了能够对相应的地理资源和地貌进行整合外，三维GIS技术还能够通过计算机建立起来的数据模型实现对某个特定施工区域相关数据的分析整合工作，即空间分析处理能力很强。

2 三维GIS技术在工程测量中的表现特点

三维GIS技术在工程测量的过程中，具有空间上的可视性，这种可视性主要可以分为两个方面。首先是空间物体表面的物理性质轮廓能够清楚地被观测者看到，且由于是三维立体型形态，因此除了能够根据视觉效应实现不同比例的放大缩小外，还可以根据他们原本的特征通过不同相位的观察而不失真、不失实。其次就是能够准确反映出想要观测物体所在地理位置的具体地理属性，这是因为三维GIS技术能够实现对空间物体的具体分布可视化。举个例子来讲，如相关工作人员想要得到一个区域当中包括人口分布交通状况以及地理信息等情况，就可以通过三维GIS技术当中的各个实物间的距离来实现信息的获取，从而让工作人员对施工方案的设计和构造有一个初步的规划，而这也就实现了三维GIS技术的空间可视化。

3 在工程测量中应用三维GIS技术的前景和方法

3.1 在工程测量中应用三维GIS技术的前景分析

首先根据现代三维GIS技术的高精准、高效率和简单易上手等优点，使其成为现在工程测量中不可或缺的工具。由于在工程施工中有些关键地方的建造需要非常精确的整体数据，而三维GIS技术的精准度完全可以满足要求，因此，在将来三维GIS技术的应用应在一系列对某个地区的精确地图绘制当中。具体可以通过现代的航空亦或者是卫星拍摄所需要地区的图片，后经三维GIS技术进行传导和绘制。近些年来，我国已经用这种方式绘制了许多高精准度的大比例尺寸的工程建筑图以及相应的地形地貌图。在未来这项技术的应用一定会更加广泛，因为这项技术有一个非常棒的优点就是可以完全忽视恶劣天气的影响，现代除了此项技术有这项功能还没有第二个技术可以达到。

3.2 在工程测量中应用三维GIS的方法

3.2.1 为工程测量提供相关数据

首先，在进行工程测绘工作时，当相关数据传入计算机并导入GIS当中时，一定要提前将准备工作做好，即首先应该将屏幕的图层显示以及尺寸规划调整好；另外，在色彩的选取以及是否分区等要素上也要进行考量。其次，由于在GIS显示屏幕上并没有什么解释文字，大都是通过一些专业符号来进行表示，这样就可以更加有效地让测量人员得到电子地图上的信息。而这也就为我们提出了一个要求，即要想合理应用三维GIS技术，就一定要提高获取相关数据的效率，这样才能使屏幕上的立体图形更加具体详细。

3.2.2 进行科学的计算和管理

对于在工程测量中已有的数据，一定要利用三维GIS技术对其进行科学计算和分析管理，即要在建立立体模型的基础上，对有关的信息、对立的信息、不同主题的信息进行分类编辑和划分，并最好用不同颜色不同种类的图表标注出来，以方便工作人员随时调用。举个例子，在进行工作时，测量人员常常需要通过对工程中的不同纹路进行比较来选择一种较为合适的工作方案，这时候如果能够调用出事先准备好的三维图形，那将大幅提高效率，再比如在测量工程中经常要对一些相关的建筑颜色选用进行模拟，这时候三维GIS技术当中关于饱和度以及图形分类的标注就会起到非常大的助力。

3.2.3 充分利用它的可视化功能

随着时代发展，现代人们应用三维GIS技术主要是应用其空间可视化这个功能来帮助工程测量的顺利完成。即三维GIS技术能够将空间的地图立体化，并能够让相关的测量人员有身临其中的感觉，还能够让测量人员通过不同角度，不同方向去更好更精确的完成测量构造工作，因此我们常说的二十一世纪的工程测量技术是可视化的起端就是这个道理。虽然工程测量技术完成了三维立体可视化，但仍存在一些问题，即传输方式过于单一，效率过低，即只能够以文字以及图表进行传递。这一问题在现代也得到了充分的解决，正如上文所讲的，计算机技术现如今已经非常普及，在工程测绘当中也不例外，且随着CAD制图技术以及代码的兴起，现代的传递方式已经变得多样化、高效化。随着科技的发展，声音元素以及相应的动画模拟元素都将会慢慢完善的融入到GIS技术当中，这将大大提升三维GIS技术在工程测量中的应用。

3.2.4 充分利用查询和检索功能

要想充分在工程测量当中应用GIS技术，还应该充分运用GIS的一个功能，即上文提到的工程数据库功能。上文也简单提到过，这点就是将GIS技术当成一个存储有测量人员需要的所有信息的数据库，即充分利用GIS技术的查询以及解释功能。因为在进行实际工作的时候，无论相关工作人员知识多么渊博，但理论毕竟和实际不一样，实际的工作过程总是存在许多突变的问题，而一旦发生这种相关工作人员不知该如何定夺的情况，就需要用到GIS技术了，因为在它的数据库当中存储有我国所有从事相关工作的知识以及一些顶级专家对某些实际问题的剖析过程。因此，三维GIS技术的查询功能也是非常重要非常实用的，在某些关键时刻甚至能够起到决定一项工程项目质量合格与否的能力。

3.2.5 采集地图的动态数据

我们都知道三维GIS技术区别于二维的一个关键点在于三维GIS技术可以将相关地区的图形立体多角度地呈现在人们面前，其实随着科技发展，三维GIS技术当中另外一项科技正在逐渐成熟，即通过在三维GIS技术中加入时间轴，再加上拍摄时镜头的角度、焦距以及开窗和闪光技术能够实现对三维立体图形动态变化，简单来讲就是能够通过程序让相关工作人员了解到该地貌在一定条件下一定时间后的变化情况，能够以直观图像的方式呈现在工作人员眼前，这对于工程当中某些决策的制定更改能够起到非常重要的引导作用。

4 结语

从二维到三维是一种突破，这也是人类发展的一个缩影，社会在进步，相关的技术就一定要得到进步才能够满足人们的需求，因此这也可以说是时代发展的必然选择。现在三维GIS技术不仅在工程测量中得到了非常广泛的应用，而且在大气监测以及环境测量中其身影出现的也越来越频繁。随着三维GIS技术在生产生活中的广泛应用，未来我们希望相关专家能够进一步发展三维GIS技术的空间处理能力，使其更好地服务于国家建设。

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