讨论三维GIS技术在工程测量中的应用

讨论三维GIS技术在工程测量中的应用

温伟霆

广东德正华资产土地房地产评估测绘有限公司  广东揭阳  522000

摘要：随着工程建筑的日益发展，越来越多的建筑需要从各个角度来综合考虑，因此，三维工程测量日益增多，其中GIS技术得到了广泛的应用。通常的GIS大多是指二维的，但是随着GIS的发展，越来越多的人要求GIS能从三维上来处理问题。

关键字：三维GIS；工程测量；应用

前言

近年来,随着我国科学技术的发展和综合国力的提高,人们越来越多地要求从真三维空间来处理问题。目前，三维GIS应用在房产、旅游、安防、城市规划等方面较多一些，但是他们的技术不够成熟，只是针对自己的领域开发的,没有从理论上加以系统完整的研究。

1、三维GIS的概念

三维GIS从不同的视角出发有着不同的概念。从数据库出发认为GIS是一个数据库系统，在数据库里的大多数数据能被索引和操作，以回答各种各样的问题。从工具箱角度出发认为GIS是一个从现实世界采集、存贮、转换、显示空间数据的工具集合。从组织机构出发认为GIS是一个功能集合，能够存贮、检索、操作和显示地理数据，是一个集数据库、专家和持续经济支持的机构团体和组织结构，提供解决环境问题的各种决策支持。各个定义的侧重点不同，但是都能突出整个三维实体空间的高精度建模和准确的度量分析。

三维GIS借助强大的地理空间数据库，运用地理模型分析，提供了多种信息资源，为地理研究和决策提供了依据。在三维GIS中，空间目标通过X、Y、Z三个坐标轴来定义，以立体造型技术给用户展现地理空间现象，不仅能够表达空间对象间的平面关系，而且能描述和表达它们之间的垂向关系。GIS在处理二维空间的应用较多，但是随着GIS应用的深入，人们越来越多地要求从三维空间来处理问题。经过三维GIS处理后所得到的图形、图像、表格等等，供工作人员参考得出结论的有用数据。三维GIS正常运做需要各种不同的部件组合完成。三维GIS的核心是三维空间数据库。

2、三维GIS在工程测量的特点

2.1、空间可视性

2.1.1、空间地物轮廓特征的可视化。

三维GIS是利用数据对现实世界空间关系的模拟，使我们能够比较直观的感受到空间各种事物的状态。它利用现实的尺寸距离按照一定的比例缩放，而且对于现实事物空间的模拟都非常形象、逼真，清楚地反映事物的特征，比较清晰的看到地物的外形轮廓。

2.1.2、地物属性信息的可视化。

三维GIS的空间可视化功能还包括对空间分布的地物的属性信息可视化，它是将地理空间信息与对应空间的属性信息相结合的结果。例如，我们可以在地理信息系统中查出某地区的地理概况、人口密度、占地面积、资源使用情况，通过测量相应的尺寸就可以换算为现实的距离，粗略的规划设计施工方案，这样空间地物的属性信息实现了信息可视化，可以更全面的考虑到实际情况，使得定位更加准确。

2.2、空间导向性

利用三维GIS不仅可以纵览研究区域的信息，还可以利用其所具有的其他功能带领我们到更有趣、更令我们感兴趣的潜在区域。

三维GIS能够提供给我们比较全面的空间数据，通过各种比例观察地域的全局、局部和细节。在比例变换的过程中，系统就会不停的更新数据。就比如我们在浏览全国地图信息时，只会显示一些大的山脉、河流，省份和地区，重要铁路、公路，在逐渐扩大的过程中，系统会自动更新，逐渐出现稍微小一些的河流、县城、干路等，再放大比比例时，甚至可以具体到村庄的建筑物、公园等，与文明实用的地图差不多。

2.3、空间思维性

三维GIS不仅储存有各地物的描述信息，而且还储存有地物之间的空间位置关系，这非常便于空间的分析。

三维GIS的空间思维主要表现在，利用三维GIS固有的系统工具对输入的数据信息进行处理，得到直观的数据分析图。三维GIS中积聚许多处理工具，各个工具利用其具有的功能对数据分析，每个工具将结果交由系统处理，得出可视化的分析结果。三维GIS的空间思维功能能够提供给我们空间关系、空间分布模式和空间发展趋势等，这是其他信息系统不能达到的。

3、三维空间数据的获取

目前三维GIS技术在工程测量中的主要特征即集成实时化、数字化、智能化、动态化、一体化。具体的获取数据方法可分为两大类：一是点方式数据获取技术，主要利用全站仪器、天文大地测量、GPS接收机等常规的测量方法．以及激光雷达等技术实现逐点、逐面采集空间坐标与属性的方式：二是面状方式数据获取技术。主要利用航空遥感获得大面积影像记录．并从中提取物理与几何特性。

有关三维空间数据的采集与更新．传统的测量方法存在一定局限性。不同的获取数据手段方式之间大多具有互补性．因此可利用多传感器获得更多的源数据．并通过融合方式建立3D模型．这也是当前研究的热点话题．不同传感器的组合方式能够获得不同的空间数据采集系统。

其中最具代表性的研究成果主要有：根据地面的摄影测量与航空测量组合获得3D空间数据：通过“地图、激光扫描、地面摄影”组合方式．从平面图及空中激光扫描的数字表面模型(DSM)中获取三维信息；利用专业建模工具，如3Dmax、OpenGL、AutoCAD、VRML等建立起三维模型．并将CCD中获得的信息粘贴或者镶嵌到立体模型中，形成逼真的数字景观图：通过CSG方法实现真3D模型，并利用3S技术等构成集成的地面车载或者机载数据系统：通过AutoCAD建立起几何模型，并对模型实行真实的相片纹理映射，以生成真3D模型，再从地面摄影中获得纹理信息。

4、三维GIS在工程测量中的应用现状和前景

目前,三维GIS在工程测量中的应用逐渐广泛，标志着工程测量技术的发展方向。它具有精度高、效率高、测试简便等优点，能精确的测量工程数据。遥感技术是地理信息系统的一种技术，它是通过航空或卫星利用可见光、红外、微波等对地形地貌进行摄影成图的技术。三维GIS为国土资源的开发利用和城市规划建设提供了宝贵的信息资料，广泛应用在绘制大比例尺地形图和工程图。三维GIS技术的应用可以有效地避免环境的艰苦恶劣，而且工作效率高，精度高、准确性有保障。

三维GIS在工程测量上的应用，对工程测量是一次革命性的转变，也是工程测量必然的发展趋势。三维GIS侧重于对数据的读取分析，是目前比较强大的数字地面模型的解析工具。通过对数据库处理分析实现全球变化、环境监测、海洋导航、防灾减灾等领域。

5、结语

地理信息系统已逐渐深入到工程测量的应用中，同时工程测量也逐渐变得严格起来，这就要求技术人员积极加强三维GIS技术的应用和研发，拓展到更广阔的技术领域中,加强技术之间的密切融合,为测量事业的进一步发展而做贡献。

参考文献

[1]陈国柱.GIS技术和数字化测绘技术的发展及其在工程测量中的应用[J].科技创新导报,2011(26)

[2]谭祖雄.测绘新技术在工程测量中的应用研究[J].西部探矿工程,2006(6).