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(diào)好不同因素之間的關(guān)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(xiàn)代化的重要要求。

三維GIS的出現(xiàn)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(shù)和地學的空間數(shù)據(jù)有效地結(jié)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(shù)在工程地質(zhì)勘查中的應用有利于充分發(fā)揮 GIS 系統(tǒng)的強大的數(shù)據(jù)分析和空間分析的功能，能夠?qū)⒐こ炭辈轫椖康牡刭|(zhì)調(diào)查情況以圖像、文字或者表格的形式表現(xiàn)出來，并在此基礎上進行二維地質(zhì)計算，構(gòu)建合理的地質(zhì)模型，為相關(guān)部門工程決策提供有力的參考。目前，我國很多地質(zhì)工程項目組已經(jīng)將三維 GIS 技術(shù)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(shù)的最新進展

GIS技術(shù)作為一種空間信息系統(tǒng)，能夠在計算機技術(shù)的支持下收集、存儲和管理各類數(shù)據(jù)，并對地理空間數(shù)據(jù)進行分析和描述。三維GIS與傳統(tǒng)的二維GIS技術(shù)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(shù)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(xiàn)象，也能夠表達出地理空間中的平面關(guān)系和垂向關(guān)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(shù)的可視化能力。

另外，三維 GIS 技術(shù)的多維度空間分析能力也進一步提升。從本質(zhì)上來說，空間分析的過程是復雜且抽象的，與二維 GIS 技術(shù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的獲取方面還存在一定的不足。三維空間信息數(shù)據(jù)的采集主要分為兩部分：表面數(shù)據(jù)的采集和三維體信息的采集。在物體表面數(shù)據(jù)的采集方面，地圖數(shù)據(jù)采集法、實體測量法等已經(jīng)得到了廣泛的應用。

第二，三維空間數(shù)據(jù)模型

這是三維空間信息系統(tǒng)應用的關(guān)鍵部分。數(shù)據(jù)模型的應用可以有效地表示出空間實體的關(guān)系，并將這種關(guān)系利用各種操作符號表示出來。三維空間數(shù)據(jù)模型能夠描述出空間實體和非空間實體之間的關(guān)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(shù)據(jù)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(guān)系

空間關(guān)系主要由三部分構(gòu)成：防線關(guān)系、度量關(guān)系和拓撲關(guān)系，它們都代表著不同實體之間的空間特性。地理空間關(guān)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(guān)系描述法。其中，交叉法的應用最為普遍，它主要是將空間關(guān)系分成幾個不同的部分，之后對各部分的空間交際關(guān)系進行判定。

第四，空間數(shù)據(jù)管理

空間數(shù)據(jù)的有效管理是順利實現(xiàn)空間分析的重要基礎。三維 GIS 技術(shù)的應用能夠?qū)⒌乩砜臻g的表面信息真實地表現(xiàn)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(shù)據(jù)庫進行海量三維數(shù)據(jù)的存儲。

第五，三維空間信息的可視化發(fā)展

可視化技術(shù)是三維 GIS 技術(shù)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(jù)不同用戶對業(yè)務的需求，而提供定制化、數(shù)字化、網(wǎng)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(shù)的新發(fā)展為其在多個領(lǐng)域的應用奠定了良好的基礎。

三維GIS技術(shù)在土木工程中的應用

三維GIS技術(shù)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(zhì)分析模塊是在 GIS 系統(tǒng)中空間分析功能和數(shù)—模聯(lián)動功能的基礎上形成的，能夠根據(jù)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(jù)試驗所得的數(shù)據(jù)形成相應的數(shù)據(jù)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(shù)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(guān)鍵因素之一。施工人員在過去是通過測量網(wǎng)格的高程，再通過線性內(nèi)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(jié)果還不夠準確。

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

2、應用在道路設計

三維GIS技術(shù)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(shù)，包括路面寬度、中心線的加密點數(shù)或者加密的網(wǎng)格間距等。

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

3、有助工程淹沒分析

三維GIS技術(shù)的應用能夠與各種水文模型有效地結(jié)合起來，并利用系統(tǒng)中提供的各類三維數(shù)據(jù)，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(shù)，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(chǎn)、土地的類型以及可能影響的人口數(shù)量等。

4、其他

三維GIS技術(shù)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(shù)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(guān)鍵點沖和即可得到完整的圖紙。

綜上所述，三維GIS技術(shù)的新發(fā)展，使其空間分析能力和圖形的現(xiàn)實能力進一步提升，能夠用可視化的手段將工程設計的成果表示出來，逐漸成為工程設計和決策過程中的有力工具。

文章來源于網(wǎng)絡，作者：魏淑靜，班會龍，由飛燕遙感i-abc.com.cn編輯。登載此文出于傳遞更多信息之目的，版權(quán)歸原作者及刊載媒體所有，如本文中圖片或文字侵犯您的權(quán)益，請聯(lián)系我們。

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