土木工程作為一門相對(duì)復(fù)雜的學(xué)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(dòng)才能順利進(jìn)行。然而實(shí)施過程中就是難度極大的,如何提高土木工程的實(shí)際效率,并有效地模擬工程施工建設(shè)的動(dòng)態(tài)過程是當(dāng)前土木工程管理和建設(shè)現(xiàn)代化的重要要求。
三維GIS的出現(xiàn)為土木工程設(shè)計(jì)決策提供了重要的輔助作用,它將計(jì)算機(jī)技術(shù)和地學(xué)的空間數(shù)據(jù)有效地結(jié)合起來,使得用戶可以對(duì)工程的空間信息進(jìn)行有效地管理,并將空間信息通過可視化的手段標(biāo)識(shí)出來。
三維GIS技術(shù)在工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用有利于充分發(fā)揮 GIS 系統(tǒng)的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和空間分析的功能,能夠?qū)⒐こ炭辈轫?xiàng)目的地質(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(chǔ)上進(jìn)行二維地質(zhì)計(jì)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(xiàng)目組已經(jīng)將三維 GIS 技術(shù)應(yīng)用到土木工程勘查過程中,取得了不錯(cuò)的成果。
三維GIS技術(shù)的最新進(jìn)展
GIS技術(shù)作為一種空間信息系統(tǒng),能夠在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下收集、存儲(chǔ)和管理各類數(shù)據(jù),并對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)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(shí)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(qiáng)大,它不僅能夠讓用戶獲得地理空間現(xiàn)象,也能夠表達(dá)出地理空間中的平面關(guān)系和垂向關(guān)系。尤其是先進(jìn)的圖形卡和投影設(shè)備的應(yīng)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(jìn)一步提升。從本質(zhì)上來說,空間分析的過程是復(fù)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(shí)體測量法等已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)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(yīng)用的關(guān)鍵部分。數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用可以有效地表示出空間實(shí)體的關(guān)系,并將這種關(guān)系利用各種操作符號(hào)表示出來。三維空間數(shù)據(jù)模型能夠描述出空間實(shí)體和非空間實(shí)體之間的關(guān)系與相互制約機(jī)制以及一定時(shí)間序列下的動(dòng)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(yīng)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?fù)潢P(guān)系,它們都代表著不同實(shí)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(yán)密性與通用性因素。就當(dāng)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(yīng)用最為普遍,它主要是將空間關(guān)系分成幾個(gè)不同的部分,之后對(duì)各部分的空間交際關(guān)系進(jìn)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(shí)現(xiàn)空間分析的重要基礎(chǔ)。三維 GIS 技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)⒌乩砜臻g的表面信息真實(shí)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(jìn)行海量三維數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。
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(rèn)知地理空間。飛燕遙感就根據(jù)不同用戶對(duì)業(yè)務(wù)的需求,而提供定制化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化、智能化、全三維的GIS應(yīng)用解決方案。
上述三維 GIS 技術(shù)的新發(fā)展為其在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。
三維GIS技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用
三維GIS技術(shù)在應(yīng)用上優(yōu)勢突顯,將其應(yīng)用于土木工程,能有效提高土木工程的設(shè)計(jì)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(dòng)功能的基礎(chǔ)上形成的,能夠根據(jù)離散專控點(diǎn)的情況形成相應(yīng)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(yàn)所得的數(shù)據(jù)形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)曲線圖,如施工地點(diǎn)土的顆粒級(jí)配曲線等等。接著就來看看三維GIS技術(shù)的具體應(yīng)用。
1、計(jì)算某一個(gè)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(shè)計(jì)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。可是,此方法工序繁瑣且工作量較大,最后測量的結(jié)果還不夠準(zhǔn)確。
可幸的是三維 GIS 技術(shù)中空間插值功能的應(yīng)用能夠讓用戶更好地預(yù)測工程數(shù)據(jù)的變化,并能夠通過計(jì)算機(jī)模擬變化的結(jié)果,從而真實(shí)地反映工程區(qū)域內(nèi)地質(zhì)情況。
2、應(yīng)用在道路設(shè)計(jì)
三維GIS技術(shù)能夠通過道路線計(jì)算出土方量。具體實(shí)施:用戶先要設(shè)計(jì)出道路的中心線,并按要求輸入設(shè)計(jì)參數(shù),包括路面寬度、中心線的加密點(diǎn)數(shù)或者加密的網(wǎng)格間距等。
需要注意的是加密點(diǎn)數(shù)一般適合道路設(shè)計(jì)中計(jì)算加密較少的情況,而網(wǎng)格間距加密技術(shù)的應(yīng)用能夠使土方工程量的測試結(jié)構(gòu)更為準(zhǔn)確。
3、有助工程淹沒分析
三維GIS技術(shù)的應(yīng)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(yù)測土木工程中洪水可能會(huì)形成的淹沒區(qū)域,進(jìn)而對(duì)洪水災(zāi)害后果進(jìn)行預(yù)測和評(píng)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(hù)周邊的生態(tài)環(huán)境,對(duì)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(duì)淹沒的深度及沒水的范圍的分析,同時(shí)還要分析可能會(huì)面臨淹沒風(fēng)險(xiǎn)的居民的財(cái)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(jìn)行土木工程專業(yè)的制圖,利用三維技術(shù)中的強(qiáng)大的圖像生成功能,能夠使工程制圖更準(zhǔn)確。針對(duì)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(duì)掃描后的圖紙進(jìn)行拼接,而后將相鄰掃描圖的關(guān)鍵點(diǎn)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(shí)能力進(jìn)一步提升,能夠用可視化的手段將工程設(shè)計(jì)的成果表示出來,逐漸成為工程設(shè)計(jì)和決策過程中的有力工具。
文章來源于網(wǎng)絡(luò),作者:魏淑靜,班會(huì)龍,由飛燕遙感theweddingcatcher.com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(qǐng)聯(lián)系我們。
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