錢 琛 俞浩藝

江蘇省地質(zhì)測(cè)繪院，江蘇南京 211102

GIS主要是在工程當(dāng)中作為一種地理信息技術(shù)應(yīng)用，其在空間分析上有很重要的作用。GIS技術(shù)的核心就是要在實(shí)際的工作現(xiàn)場(chǎng)通過測(cè)繪技術(shù)創(chuàng)建出一個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，然后通過對(duì)數(shù)據(jù)庫的管理實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的指揮，且這項(xiàng)技術(shù)還能夠用來進(jìn)行數(shù)字化制圖。隨著科技的發(fā)展，為了能夠更加準(zhǔn)確地進(jìn)行工程測(cè)量，三維GIS的普及和使用已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的必然要求。

1 正確理解三維GIS技術(shù)的含義

現(xiàn)時(shí)代的GIS技術(shù)定義主要有三種不同看法：首先是從工具箱角度來看，GIS技術(shù)就是在進(jìn)行施工過程中對(duì)所有需要工具的整合，其中包括工程建設(shè)需要的工具、實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)對(duì)接轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的工具。其次第二種看法就是將GIS技術(shù)當(dāng)成一種結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)當(dāng)中包含了施工當(dāng)中所有的參與者和物品，如施工數(shù)據(jù)庫、進(jìn)行研究的專家以及經(jīng)濟(jì)條件等多種因素，這其中就包含了施工建設(shè)過程的發(fā)現(xiàn)問題、處理問題的過程。最后一種觀點(diǎn)和前言當(dāng)中所說有些相似，就是將其看成一個(gè)工程數(shù)據(jù)庫，人們?cè)谶M(jìn)行工作的過程中可以通過GIS提出各種與現(xiàn)實(shí)施工相關(guān)的問題，并能夠得到相應(yīng)的答案，即GIS的功能就是負(fù)責(zé)相關(guān)工程的檢索和指導(dǎo)功能。但無論從那個(gè)方面來講，我們都可以看到GIS技術(shù)在數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建以及空間測(cè)量中的廣泛應(yīng)用。而這也就是我們要發(fā)展三維GIS技術(shù)的原因，為了得到一個(gè)更加強(qiáng)勁的數(shù)據(jù)庫，為了能夠獲得更多、更詳細(xì)的與現(xiàn)場(chǎng)工程測(cè)繪相關(guān)的信息。

現(xiàn)在的三維GIS技術(shù)與二維最大的不同就是它在進(jìn)行空間目標(biāo)描繪或定位時(shí)會(huì)有三個(gè)方向坐標(biāo)，即X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)，這樣整個(gè)目標(biāo)在人們的眼中就變得立體起來。而三維GIS技術(shù)的核心步驟就是三維空間數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，在這里利用計(jì)算機(jī)對(duì)輸入信息的分析來快速準(zhǔn)確地輸出人們所需要的地理信息，甚至現(xiàn)在的三維GIS技術(shù)能夠?qū)⒄麄€(gè)地球的資源分布與使用情況都立體地呈現(xiàn)在相關(guān)工作人員的眼中，這就大大提升了相關(guān)工作人員的工作效率。且除了能夠?qū)ο鄳?yīng)的地理資源和地貌進(jìn)行整合外，三維GIS技術(shù)還能夠通過計(jì)算機(jī)建立起來的數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)特定施工區(qū)域相關(guān)數(shù)據(jù)的分析整合工作，即空間分析處理能力很強(qiáng)。

2 三維GIS技術(shù)在工程測(cè)量中的表現(xiàn)特點(diǎn)

三維GIS技術(shù)在工程測(cè)量的過程中，具有空間上的可視性，這種可視性主要可以分為兩個(gè)方面。首先是空間物體表面的物理性質(zhì)輪廓能夠清楚地被觀測(cè)者看到，且由于是三維立體型形態(tài)，因此除了能夠根據(jù)視覺效應(yīng)實(shí)現(xiàn)不同比例的放大縮小外，還可以根據(jù)他們?cè)镜奶卣魍ㄟ^不同相位的觀察而不失真、不失實(shí)。其次就是能夠準(zhǔn)確反映出想要觀測(cè)物體所在地理位置的具體地理屬性，這是因?yàn)槿SGIS技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空間物體的具體分布可視化。舉個(gè)例子來講，如相關(guān)工作人員想要得到一個(gè)區(qū)域當(dāng)中包括人口分布交通狀況以及地理信息等情況，就可以通過三維GIS技術(shù)當(dāng)中的各個(gè)實(shí)物間的距離來實(shí)現(xiàn)信息的獲取，從而讓工作人員對(duì)施工方案的設(shè)計(jì)和構(gòu)造有一個(gè)初步的規(guī)劃，而這也就實(shí)現(xiàn)了三維GIS技術(shù)的空間可視化。

3 在工程測(cè)量中應(yīng)用三維GIS技術(shù)的前景和方法

3.1 在工程測(cè)量中應(yīng)用三維GIS技術(shù)的前景分析

首先根據(jù)現(xiàn)代三維GIS技術(shù)的高精準(zhǔn)、高效率和簡單易上手等優(yōu)點(diǎn)，使其成為現(xiàn)在工程測(cè)量中不可或缺的工具。由于在工程施工中有些關(guān)鍵地方的建造需要非常精確的整體數(shù)據(jù)，而三維GIS技術(shù)的精準(zhǔn)度完全可以滿足要求，因此，在將來三維GIS技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)在一系列對(duì)某個(gè)地區(qū)的精確地圖繪制當(dāng)中。具體可以通過現(xiàn)代的航空亦或者是衛(wèi)星拍攝所需要地區(qū)的圖片，后經(jīng)三維GIS技術(shù)進(jìn)行傳導(dǎo)和繪制。近些年來，我國已經(jīng)用這種方式繪制了許多高精準(zhǔn)度的大比例尺寸的工程建筑圖以及相應(yīng)的地形地貌圖。在未來這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用一定會(huì)更加廣泛，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)有一個(gè)非常棒的優(yōu)點(diǎn)就是可以完全忽視惡劣天氣的影響，現(xiàn)代除了此項(xiàng)技術(shù)有這項(xiàng)功能還沒有第二個(gè)技術(shù)可以達(dá)到。

3.2 在工程測(cè)量中應(yīng)用三維GIS的方法

3.2.1 為工程測(cè)量提供相關(guān)數(shù)據(jù)

首先，在進(jìn)行工程測(cè)繪工作時(shí)，當(dāng)相關(guān)數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)并導(dǎo)入GIS當(dāng)中時(shí)，一定要提前將準(zhǔn)備工作做好，即首先應(yīng)該將屏幕的圖層顯示以及尺寸規(guī)劃調(diào)整好；另外，在色彩的選取以及是否分區(qū)等要素上也要進(jìn)行考量。其次，由于在GIS顯示屏幕上并沒有什么解釋文字，大都是通過一些專業(yè)符號(hào)來進(jìn)行表示，這樣就可以更加有效地讓測(cè)量人員得到電子地圖上的信息。而這也就為我們提出了一個(gè)要求，即要想合理應(yīng)用三維GIS技術(shù)，就一定要提高獲取相關(guān)數(shù)據(jù)的效率，這樣才能使屏幕上的立體圖形更加具體詳細(xì)。

3.2.2 進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算和管理

對(duì)于在工程測(cè)量中已有的數(shù)據(jù)，一定要利用三維GIS技術(shù)對(duì)其進(jìn)行科學(xué)計(jì)算和分析管理，即要在建立立體模型的基礎(chǔ)上，對(duì)有關(guān)的信息、對(duì)立的信息、不同主題的信息進(jìn)行分類編輯和劃分，并最好用不同顏色不同種類的圖表標(biāo)注出來，以方便工作人員隨時(shí)調(diào)用。舉個(gè)例子，在進(jìn)行工作時(shí)，測(cè)量人員常常需要通過對(duì)工程中的不同紋路進(jìn)行比較來選擇一種較為合適的工作方案，這時(shí)候如果能夠調(diào)用出事先準(zhǔn)備好的三維圖形，那將大幅提高效率，再比如在測(cè)量工程中經(jīng)常要對(duì)一些相關(guān)的建筑顏色選用進(jìn)行模擬，這時(shí)候三維GIS技術(shù)當(dāng)中關(guān)于飽和度以及圖形分類的標(biāo)注就會(huì)起到非常大的助力。

3.2.3 充分利用它的可視化功能

隨著時(shí)代發(fā)展，現(xiàn)代人們應(yīng)用三維GIS技術(shù)主要是應(yīng)用其空間可視化這個(gè)功能來幫助工程測(cè)量的順利完成。即三維GIS技術(shù)能夠?qū)⒖臻g的地圖立體化，并能夠讓相關(guān)的測(cè)量人員有身臨其中的感覺，還能夠讓測(cè)量人員通過不同角度，不同方向去更好更精確的完成測(cè)量構(gòu)造工作，因此我們常說的二十一世紀(jì)的工程測(cè)量技術(shù)是可視化的起端就是這個(gè)道理。雖然工程測(cè)量技術(shù)完成了三維立體可視化，但仍存在一些問題，即傳輸方式過于單一，效率過低，即只能夠以文字以及圖表進(jìn)行傳遞。這一問題在現(xiàn)代也得到了充分的解決，正如上文所講的，計(jì)算機(jī)技術(shù)現(xiàn)如今已經(jīng)非常普及，在工程測(cè)繪當(dāng)中也不例外，且隨著CAD制圖技術(shù)以及代碼的興起，現(xiàn)代的傳遞方式已經(jīng)變得多樣化、高效化。隨著科技的發(fā)展，聲音元素以及相應(yīng)的動(dòng)畫模擬元素都將會(huì)慢慢完善的融入到GIS技術(shù)當(dāng)中，這將大大提升三維GIS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用。

3.2.4 充分利用查詢和檢索功能

要想充分在工程測(cè)量當(dāng)中應(yīng)用GIS技術(shù)，還應(yīng)該充分運(yùn)用GIS的一個(gè)功能，即上文提到的工程數(shù)據(jù)庫功能。上文也簡單提到過，這點(diǎn)就是將GIS技術(shù)當(dāng)成一個(gè)存儲(chǔ)有測(cè)量人員需要的所有信息的數(shù)據(jù)庫，即充分利用GIS技術(shù)的查詢以及解釋功能。因?yàn)樵谶M(jìn)行實(shí)際工作的時(shí)候，無論相關(guān)工作人員知識(shí)多么淵博，但理論畢竟和實(shí)際不一樣，實(shí)際的工作過程總是存在許多突變的問題，而一旦發(fā)生這種相關(guān)工作人員不知該如何定奪的情況，就需要用到GIS技術(shù)了，因?yàn)樵谒臄?shù)據(jù)庫當(dāng)中存儲(chǔ)有我國所有從事相關(guān)工作的知識(shí)以及一些頂級(jí)專家對(duì)某些實(shí)際問題的剖析過程。因此，三維GIS技術(shù)的查詢功能也是非常重要非常實(shí)用的，在某些關(guān)鍵時(shí)刻甚至能夠起到?jīng)Q定一項(xiàng)工程項(xiàng)目質(zhì)量合格與否的能力。

3.2.5 采集地圖的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)

我們都知道三維GIS技術(shù)區(qū)別于二維的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)在于三維GIS技術(shù)可以將相關(guān)地區(qū)的圖形立體多角度地呈現(xiàn)在人們面前，其實(shí)隨著科技發(fā)展，三維GIS技術(shù)當(dāng)中另外一項(xiàng)科技正在逐漸成熟，即通過在三維GIS技術(shù)中加入時(shí)間軸，再加上拍攝時(shí)鏡頭的角度、焦距以及開窗和閃光技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)三維立體圖形動(dòng)態(tài)變化，簡單來講就是能夠通過程序讓相關(guān)工作人員了解到該地貌在一定條件下一定時(shí)間后的變化情況，能夠以直觀圖像的方式呈現(xiàn)在工作人員眼前，這對(duì)于工程當(dāng)中某些決策的制定更改能夠起到非常重要的引導(dǎo)作用。

4 結(jié)語

從二維到三維是一種突破，這也是人類發(fā)展的一個(gè)縮影，社會(huì)在進(jìn)步，相關(guān)的技術(shù)就一定要得到進(jìn)步才能夠滿足人們的需求，因此這也可以說是時(shí)代發(fā)展的必然選擇?，F(xiàn)在三維GIS技術(shù)不僅在工程測(cè)量中得到了非常廣泛的應(yīng)用，而且在大氣監(jiān)測(cè)以及環(huán)境測(cè)量中其身影出現(xiàn)的也越來越頻繁。隨著三維GIS技術(shù)在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用，未來我們希望相關(guān)專家能夠進(jìn)一步發(fā)展三維GIS技術(shù)的空間處理能力，使其更好地服務(wù)于國家建設(shè)。

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