工程测量中的三维GIS技术研究

工程测量中的三维GIS技术研究

袁翔

武汉汇科质量检测有限责任公司     湖北武汉     430050

摘要:三维GIS技术具有空间可视性和立体性特点，能够满足工程项目中的测量、测绘需求，生成地理空间图，具备强大的空间数据采集、数据分析、数据处理功能，可以确保工程测量简便性和精准性。传统GIS技术在二维层面上完成空间数据分析，测量结果、测量范围方面会受到诸多条件的限制。三维GIS技术具备强大的数据处理、分析、展示功能，可将测量结果以三维的形式呈现在受众眼前。目前在工厂测量领域被广泛应用。因此，研究此项课题，具有十分重要的意义。

关键词：工程测量；三维GIS技术；应用

中图分类号：  TU198    文献标识码：A

引言

   GIS具有工作效率高、测量精度大、应用便捷等优势，GIS与大数据、人工智能、实景三维技术融合不动产测绘行业中应用前景广阔。

1 三维GIS技术特点

三维GIS以三维方式呈现地理数据，提供更直观的地理现象，揭示出在二维平面上无法获得的信息和关联关系。三维GIS技术在工程测量中的应用具有以下特点：第一，高精度测量。三维GIS技术可以提供高精度的空间定位和几何数据，使得工程测量可以更准确地描述和分析地理空间对象。技术人员通过激光扫描和精确测量方法的应用，可以获取真实且准确的三维地形和地物信息。第二，可视化展示。三维GIS技术能够以立体图像形式展示工程测量结果，使得测量数据更直观、形象，并可以在三维环境中进行检视和分析。这种可视化展示方式，有助于工程师更好地理解工程项目，识别潜在问题并做出正确决策。第三，空间关联性分析。三维GIS技术允许对不同要素之间的空间相互关系进行深入分析。技术人员利用系统的数据分析功能，可以对工程测量中的地物或地形要素进行空间关联性分析，帮助工程师了解工程地理间的相互影响和交互作用，提高对工程环境的理解和预测。第四，可视域分析。三维GIS技术可以进行可视域分析，即确定特定位置或观察点等可见的区域的信息要素。在工程测量中，可视域所呈现的结果对于工程人员规划和设计工程方案非常重要，工程人员可以根据可视域分析结果，准确绘制建筑物视野范围，开展周边环境的交通安全分析等工作。第五，模型集成处理。三维GIS技术可以与建筑信息模型（BIM）集成，在工程测量过程中对建筑物、设备或结构展示，促进工程项目建设过程中的跨学科协作和数据共享。三维GIS技术在工程测量中具有高精度、可视化表示、空间关联性分析、可视域分析和与BIM集成等特点。三维GIS技术提供了一种强大的工具，帮助工程师理解和分析工程环境，优化工程规划和设计，并支持工程过程决策。

2三维GIS在工程测量中的应用

2.1建筑和基础设施规划

三维GIS可以提供准确的地形和地貌数据，包括高程、坡度、等高线等信息。这些数据能够以可视化的方式呈现，使工程师能够更好地理解地形特征。通过三维视图和模拟，工程师可以更准确地分析和评估地形对建筑和基础设施项目的影响。三维GIS可以帮助工程师在规划过程中进行土地选择和评估。通过分析地形、土壤类型、水资源、地质条件等因素，工程师可以确定最适合建设的地点，并评估潜在的土地问题和挑战。三维GIS可以用于进行建筑和基础设施项目的可行性研究。通过模拟不同设计方案的效果，工程师可以比较不同选址和规划方案的优劣，并评估其对地形和地貌的适应性。三维GIS可以帮助工程师进行空间冲突分析，即评估建筑和基础设施项目与现有地形、建筑物、交通网络等要素之间的冲突和相互影响。这有助于避免潜在的冲突和问题，并优化规划方案。三维GIS生成的可视化效果可以用于展示和沟通建筑和基础设施规划方案。通过逼真的三维模型和动画，工程师可以向利益相关者、决策者和公众清晰地展示项目的设计意图和影响，促进共识和决策的达成。综上所述，三维GIS在建筑和基础设施规划中提供了准确的地形和地貌数据，并帮助工程师在规划过程中考虑到地形的影响。这使得规划方案更为科学、全面，能够提高项目的可行性和效果。

2.2地形分析

三维GIS可以从数字高程模型（DEM）或地形数据中提取坡度和高程信息。通过分析地形的坡度和高程变化，工程师可以评估地形的陡峭程度、坡度分布和高程差异。这对于道路、管道和其他基础设施的设计和施工具有重要意义，可以帮助确定最佳的路线和工程方案。三维GIS可以根据地形数据生成等高线图。等高线图显示地形的高程变化，使工程师能够直观地了解地形的形态和特征。通过分析等高线图，工程师可以确定地形的起伏、山脊、河流等特征，并在设计和施工过程中考虑这些因素。三维GIS可以生成地形剖面图，显示地形在特定路径或线路上的高程变化。剖面分析对于道路、管道和铁路等线性基础设施的设计和施工至关重要。通过剖面分析，工程师可以评估地形的坡度、高程变化和障碍物的存在，以便确定最佳的线路和工程设计。三维GIS可以生成逼真的地形模型，并进行可视化模拟。通过模拟不同地形条件下的水流、洪水、土壤侵蚀等情况，工程师可以预测和评估地形对基础设施的影响，从而做出科学的规划和设计决策。

2.3数据查询和管理

在工程测量中，三维GIS技术具备数据库查询、数据管理、数据更新等功能，可以根据不同的测量数据类型，建立数据库。数据库是三维GIS测量管理的核心，用户主要使用数据库来存储和管理地理数据。常见的数据库类型包括关系型数据库（如MySQL、Oracle）和面向对象数据库。用户通过建立适当的数据库架构和数据模型，可以有效组织和管理大量的三维地理数据。在数据索引和查询方面，三维GIS系统使用四叉树空间索引技术，用于组织和存储地理对象，使得空间查询操作更高效。用户可以利用查询语言（SQL）进行复杂的空间查询，查询在某个区域范围内的所有三维对象或基于属性条件进行数据的筛选。三维GIS还支持基于属性的查询和过滤。用户根据特定属性值或属性条件，如分类、名称、日期等，进行地理信息数据的查询和筛选，帮助用户快速定位所需的数据，并满足特定的数据分析需求。在工程测量中，用户可以利用三维GIS系统的数据编辑功能，通过添加、删除或修改地理对象的几何形状和属性信息，确保数据的一致性和完整性。用户利用三维GIS技术绘制新的三维对象、修正现有的地理数据或更新属性信息，实现数据编辑与数据库管理系统、事务处理相结合。在应用过程中，三维GIS提供了数据共享和权限管理的功能，允许多个用户或组织共享和访问地理数据。通过授权和权限设置，限制不同用户或用户组对数据的访问级别和操作权限，以保护敏感数据和确保数据安全。三维GIS技术通过数据库管理、空间索引、属性查询、数据编辑和权限管理等手段实现数据的查询和管理功能，用户能够轻松地检索和操作地理数据，并满足用户特定的分析需求，确保数据的准确性和一致性。

结束语

   综上所述，三维GIS技术在工程测量中的应用弥补了以往平面测量的不足之处，且信息收集更加全面，可实现空间立体数据的可视化、动态化，空间轮廓和空间属性更加具体，测量结果更加准确。目前GIS在于其他先进技术融合方面发展尚不成熟，相关应用也不甚广泛，需要加强科技研发、不断突破技术壁垒。由于笔者知识水平有限，对GIS在不动产测绘中的前景分析不够全面、深入，这将是下一步要进一步展开学习并予以解决的问题。

参考文献

[1]余优军.三维GIS技术在工程测量中的应用[J].工程建设与设计,2017,(22):217-218.DOI:10.13616/j.cnki.gcjsysj.2017.11.201.

[2]张松彪.三维GIS技术在工程测量中的应用[J].资源信息与工程,2017,32(04):136-137.DOI:10.19534/j.cnki.zyxxygc.2017.04.063.

[3]戴海波.三维GIS技术在工程测量中的应用[J].低碳世界,2017,(01):78-79.DOI:10.16844/j.cnki.cn10-1007/tk.2017.01.052.