三維GIS技術一用，土木工程勘查一直爽

發(fā)布日期：2019-07-11 00:00 瀏覽量：12070

土木工程作為一門相對復雜的學科，涉及的因素也很多，只有協(xié)調好不同因素之間的關系，土木工程活動才能順利進行。然而實施過程中就是難度極大的，如何提高土木工程的實際效率，并有效地模擬工程施工建設的動態(tài)過程是當前土木工程管理和建設現代化的重要要求。

三維GIS的出現為土木工程設計決策提供了重要的輔助作用，它將計算機技術和地學的空間數據有效地結合起來，使得用戶可以對工程的空間信息進行有效地管理，并將空間信息通過可視化的手段標識出來。

三維GIS技術在工程地質勘查中的應用有利于充分發(fā)揮 GIS 系統(tǒng)的強大的數據分析和空間分析的功能，能夠將工程勘查項目的地質調查情況以圖像、文字或者表格的形式表現出來，并在此基礎上進行二維地質計算，構建合理的地質模型，為相關部門工程決策提供有力的參考。目前，我國很多地質工程項目組已經將三維 GIS 技術應用到土木工程勘查過程中，取得了不錯的成果。

三維GIS技術的最新進展

GIS技術作為一種空間信息系統(tǒng)，能夠在計算機技術的支持下收集、存儲和管理各類數據，并對地理空間數據進行分析和描述。三維GIS與傳統(tǒng)的二維GIS技術相比，更真實地展示空間信息，并將抽象的空間信息用更為直觀的形式變形出來，便于用戶使用。

三維 GIS 技術的可視化功能十分強大，它不僅能夠讓用戶獲得地理空間現象，也能夠表達出地理空間中的平面關系和垂向關系。尤其是先進的圖形卡和投影設備的應用，更是提升了三維GIS 技術的可視化能力。

另外，三維 GIS 技術的多維度空間分析能力也進一步提升。從本質上來說，空間分析的過程是復雜且抽象的，與二維 GIS 技術相比，三維 GIS 具有很多無可比擬的優(yōu)勢。

第一，三維空間信息數據獲取

就目前來說，由于各種限制性因素的存在，三維空間信息系統(tǒng)在數據的獲取方面還存在一定的不足。三維空間信息數據的采集主要分為兩部分：表面數據的采集和三維體信息的采集。在物體表面數據的采集方面，地圖數據采集法、實體測量法等已經得到了廣泛的應用。

第二，三維空間數據模型

這是三維空間信息系統(tǒng)應用的關鍵部分。數據模型的應用可以有效地表示出空間實體的關系，并將這種關系利用各種操作符號表示出來。三維空間數據模型能夠描述出空間實體和非空間實體之間的關系與相互制約機制以及一定時間序列下的動態(tài)變化。就目前來說，三維空間數據模型可以分為體模型、面模型和混合模型，不同模型的應用范圍存在較大的不同。

第三，三維空間關系

空間關系主要由三部分構成：防線關系、度量關系和拓撲關系，它們都代表著不同實體之間的空間特性。地理空間關系的描述要充分考慮描述的嚴密性與通用性因素。就當前來說，交互法、交叉法和各種混合方法是主要的地理空間關系描述法。其中，交叉法的應用最為普遍，它主要是將空間關系分成幾個不同的部分，之后對各部分的空間交際關系進行判定。

第四，空間數據管理

空間數據的有效管理是順利實現空間分析的重要基礎。三維 GIS 技術的應用能夠將地理空間的表面信息真實地表現出來，包括各種紋理特征和其他屬性信息等，為用戶提供便利。目前，用戶多利用Oracle 數據庫進行海量三維數據的存儲。

第五，三維空間信息的可視化發(fā)展

可視化技術是三維 GIS 技術最重要的組成部分，能夠幫助人們有效地認知地理空間。飛燕遙感就根據不同用戶對業(yè)務的需求，而提供定制化、數字化、網絡化、可視化、智能化、全三維的GIS應用解決方案。

上述三維 GIS 技術的新發(fā)展為其在多個領域的應用奠定了良好的基礎。

三維GIS技術在土木工程中的應用

三維GIS技術在應用上優(yōu)勢突顯，將其應用于土木工程，能有效提高土木工程的設計和施工效率帶來便利。

三維 GIS 系統(tǒng)中工程地質分析模塊是在 GIS 系統(tǒng)中空間分析功能和數—模聯動功能的基礎上形成的，能夠根據離散?？攸c的情況形成相應的等值線，如地下水位等值線等；能夠生成鉆孔平面布局圖、巖石柱狀圖等基本圖件；能夠根據試驗所得的數據形成相應的數據曲線圖，如施工地點土的顆粒級配曲線等等。接著就來看看三維GIS技術的具體應用。

1、計算某一個區(qū)域的土方量

估算工程的土石方的工程量是土木工程合理設計的關鍵因素之一。施工人員在過去是通過測量網格的高程，再通過線性內插的形式，測定要挖填的土方量?？墒牵朔椒üば蚍爆嵡夜ぷ髁枯^大，最后測量的結果還不夠準確。

可幸的是三維 GIS 技術中空間插值功能的應用能夠讓用戶更好地預測工程數據的變化，并能夠通過計算機模擬變化的結果，從而真實地反映工程區(qū)域內地質情況。

2、應用在道路設計

三維GIS技術能夠通過道路線計算出土方量。具體實施：用戶先要設計出道路的中心線，并按要求輸入設計參數，包括路面寬度、中心線的加密點數或者加密的網格間距等。

需要注意的是加密點數一般適合道路設計中計算加密較少的情況，而網格間距加密技術的應用能夠使土方工程量的測試結構更為準確。

3、有助工程淹沒分析

三維GIS技術的應用能夠與各種水文模型有效地結合起來，并利用系統(tǒng)中提供的各類三維數據，合理地預測土木工程中洪水可能會形成的淹沒區(qū)域，進而對洪水災害后果進行預測和評估。

在土木工程淹沒分析中是非常重要的，合理的淹沒分析有利于保護周邊的生態(tài)環(huán)境，對于周圍的移民安置工作也具有十分重要的意義。

可以利用三維 GIS 技術，判斷淹沒的水位，并采取不同的處理措施，如分片或傾斜平面處理。土木工程淹沒分析主要包括對淹沒的深度及沒水的范圍的分析，同時還要分析可能會面臨淹沒風險的居民的財產、土地的類型以及可能影響的人口數量等。

4、其他

三維GIS技術還能夠幫助用戶進行土木工程專業(yè)的制圖，利用三維技術中的強大的圖像生成功能，能夠使工程制圖更準確。針對土木工程專業(yè)施工圖紙接邊不夠精確的問題，可以利用 GIS 軟件對掃描后的圖紙進行拼接，而后將相鄰掃描圖的關鍵點沖和即可得到完整的圖紙。