工程測繪中地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用分析

龐廣彥

（菏澤市測繪研究院 山東 菏澤 274000）

1 引言

在各行業(yè)領(lǐng)域工程項(xiàng)目的施工過程中，需要將測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行共享與交換，針對傳統(tǒng)工程管理方式中數(shù)據(jù)更新不及時(shí)等情況造成的工程效率降低，需要充分利用信息技術(shù)手段，提升工程項(xiàng)目管理能力。工程測繪是建筑工程常用的技術(shù)工藝之一，因此需要合理規(guī)劃設(shè)計(jì)工程測繪環(huán)節(jié)，減少測繪數(shù)據(jù)誤差，將不同維度和地理位置的變化情況詳細(xì)記錄在工程施工數(shù)據(jù)表中。此外，工程測繪需要實(shí)現(xiàn)信息化管理，將數(shù)據(jù)管理過程交付給計(jì)算機(jī)軟件，以減少人工操作過程中造成的誤差。

2 工程測繪概述

工程測繪是工程項(xiàng)目全階段管理中非常重要的環(huán)節(jié)之一，需要將規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工、竣工結(jié)算過程中的測繪數(shù)據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化管理。以建筑工程為例，工程測繪需要利用精準(zhǔn)地測量工具，采集多維度地理信息和建筑物信息，利用設(shè)計(jì)圖紙，詳細(xì)規(guī)劃施工作業(yè)過程，最終達(dá)到建筑工程項(xiàng)目的效益最大化[1]。工程測繪在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，能夠有效提供數(shù)據(jù)參考意見，并且在施工過程中嚴(yán)格測量建筑物可能存在的變形數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息化數(shù)據(jù)測量，在后期工程項(xiàng)目維護(hù)過程中，需要將原始測繪數(shù)據(jù)和竣工測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，保障施工質(zhì)量和工程進(jìn)度，為竣工結(jié)算做準(zhǔn)備。在地質(zhì)勘探行業(yè)，工程測繪需要利用精準(zhǔn)化的測繪工具以及軟件，詳細(xì)設(shè)計(jì)與規(guī)劃測繪內(nèi)容，將地球地理信息進(jìn)行數(shù)字化存儲，實(shí)現(xiàn)動態(tài)化工程測繪[2]。此外，工程測繪作業(yè)需要充分排除物理因素、化學(xué)因素、環(huán)境因素以及地質(zhì)因素的干擾，順利完成測繪作業(yè)流程，將標(biāo)準(zhǔn)化的測繪數(shù)據(jù)回傳給施工團(tuán)隊(duì)。工程測繪對很多建設(shè)工程領(lǐng)域的重要意義不言而喻，測繪數(shù)據(jù)的高精準(zhǔn)度和高效率逐漸成為建設(shè)單位和施工單位共同追求的建設(shè)目標(biāo)。

3 地理信息系統(tǒng)概述

地理信息系統(tǒng)的主要組成結(jié)構(gòu)是由硬件、軟件平臺以及基礎(chǔ)支撐數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，通過簡潔化的用戶界面，登錄授權(quán)用戶可以對地理數(shù)據(jù)進(jìn)行查看下載以及修改操作[3]。地理信息系統(tǒng)GIS能夠主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集存儲、空間分析以及可視化表達(dá)輸出三類核心功能體系。GIS的基礎(chǔ)支撐數(shù)據(jù)庫可以實(shí)現(xiàn)將地理位置的經(jīng)度緯度、高度深度、幾何拓?fù)潢P(guān)系以及三維立體分布模型進(jìn)行參數(shù)化表達(dá)，支持結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的輸入、存儲、處理分析以及輸出功能[4]。GIS系統(tǒng)基于數(shù)學(xué)、幾何學(xué)、空間拓?fù)鋵W(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，對一定區(qū)域內(nèi)的三維立體模型進(jìn)行可視化分析，虛擬化設(shè)計(jì)地理信息模型，通過GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，完善地球表面和地底地質(zhì)分布情況的數(shù)字化模擬能力。此外，GIS系統(tǒng)還可以通過用戶的多元化選擇模式，將所需地域內(nèi)的地理信息模型進(jìn)行可視化分析與結(jié)果輸出，支持二維圖表和三維立體模型的建立與輸出，將不同空間與時(shí)間維度的地理信息模型實(shí)現(xiàn)分層次輸出[5]。根據(jù)相關(guān)地球地理科學(xué)和信息技術(shù)原理，GIS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲和處理分析功能，可以將復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行高效率整合標(biāo)準(zhǔn)化輸出，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大地理數(shù)據(jù)處理能力。

4 地理信息系統(tǒng)在工程測繪中的具體應(yīng)用

4.1 遙感數(shù)據(jù)測定

傳統(tǒng)工程測繪是人工操作，數(shù)據(jù)采集困難，誤差較大，需要多次測量才能夠計(jì)算得出相關(guān)數(shù)據(jù)，但是地理信息系統(tǒng)在工程測繪過程中，可以輕易完成遙感數(shù)據(jù)的測定工作。地理信息系統(tǒng)支持多格式的數(shù)據(jù)輸入方式，針對遙感數(shù)據(jù)中較難獲取的光譜、波段、地面覆蓋范圍、空間分辨率以及覆蓋周期等項(xiàng)目，地理信息系統(tǒng)能夠充分利用技術(shù)優(yōu)勢，精確獲取遙感數(shù)據(jù)的測定結(jié)果。地理信息系統(tǒng)能夠聯(lián)合GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，以及北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)，精準(zhǔn)輸出遙感地圖數(shù)據(jù)，對適用地空遙感數(shù)據(jù)測定的建筑工程或者其他工程項(xiàng)目的測繪作業(yè)，能夠準(zhǔn)確提供測量結(jié)果。根據(jù)遙感數(shù)據(jù)的測定結(jié)果，工程測繪作業(yè)則需要進(jìn)一步分析當(dāng)前地理區(qū)域內(nèi)建筑物的遮擋情況以及高度分布情況，有利于后續(xù)作業(yè)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。此外，利用地理信息系統(tǒng)測定遙感數(shù)據(jù)，還能夠?yàn)榈刭|(zhì)工程測繪奠定基礎(chǔ)，遙感數(shù)據(jù)的高精度和高分辨率，能快速提升地質(zhì)數(shù)據(jù)采集的作業(yè)效率。

4.2 地理信息數(shù)據(jù)采集與存儲

針對GIS系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)勢，充分利用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)有效整合工程測量數(shù)據(jù)，能夠提升相關(guān)工程項(xiàng)目的數(shù)據(jù)采集與管理能力。GIS系統(tǒng)可以有效排除外界因素干擾，只需要部署與維護(hù)硬軟件設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)高精度的工程項(xiàng)目測量作業(yè)。針對工程測量數(shù)據(jù)的采集與存儲，需要充分利用地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與存儲的獨(dú)特優(yōu)勢，將不同數(shù)據(jù)類型的地理信息數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)高效率采集與存儲。GIS系統(tǒng)能夠接受多類型和多源的地理信息數(shù)據(jù)輸入，可以根據(jù)數(shù)據(jù)類型選擇集中式數(shù)據(jù)庫存儲、分布式數(shù)據(jù)庫存儲或者非關(guān)系式數(shù)據(jù)庫存儲方式。在工程項(xiàng)目測繪作業(yè)流程中，需要根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需求，實(shí)現(xiàn)多維度地理信息采集，將相關(guān)數(shù)據(jù)按照分類和標(biāo)簽有序存儲，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率和高響應(yīng)度的數(shù)據(jù)操作和查詢。此外，在工程測繪過程中利用地理信息系統(tǒng)，能夠聯(lián)合GPS系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理分析算法、分布式存儲方式，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)工程測量數(shù)據(jù)共享與交換，提升工程數(shù)據(jù)管理的工作效率。GIS系統(tǒng)能夠協(xié)助工程測量過程，建立高精度工程數(shù)據(jù)管理體系，將地理信息數(shù)據(jù)的多視圖層次進(jìn)行繪制與分析挖掘。

4.3 工程測繪數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化

GIS系統(tǒng)可以將不同標(biāo)準(zhǔn)格式的測量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化處理，以及格式轉(zhuǎn)換處理。測量人員需要在GIS系統(tǒng)中設(shè)置目標(biāo)地域，將采集到的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一輸入，系統(tǒng)可以自動分辨數(shù)據(jù)格式，建立不同主題類型的數(shù)據(jù)模型，還能自動辨別空間三維數(shù)據(jù)參數(shù)，用戶可以自行選擇輸出的數(shù)據(jù)格式。工程測繪數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，能夠有效提升測繪人員地工作效率。在選擇數(shù)據(jù)預(yù)處理功能時(shí)，GIS系統(tǒng)可以自動識別輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與目標(biāo)數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)換條件，會提示用戶選擇以何種方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，通過重建數(shù)據(jù)模型的方式，實(shí)現(xiàn)測繪數(shù)據(jù)結(jié)果的高精度輸出。GIS可以根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型有選擇性地判別數(shù)據(jù)存儲方式，將未處理的測量數(shù)據(jù)置于不同數(shù)據(jù)庫中，在執(zhí)行預(yù)處理操作時(shí)，將未處理的數(shù)據(jù)存儲地點(diǎn)告知給用戶，用戶可以通過數(shù)據(jù)透視以及數(shù)據(jù)操作語言，實(shí)現(xiàn)并行分布式數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換以及標(biāo)準(zhǔn)化。此外，工程測繪數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化，需要充分利用GIS系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)管理的相關(guān)分支功能，通過建立適用于當(dāng)前工程項(xiàng)目的數(shù)據(jù)參數(shù)化模型，完善測繪數(shù)據(jù)管理能力。

4.4 測繪數(shù)據(jù)可視化分析

根據(jù)建筑工程、地質(zhì)工程等工程項(xiàng)目類型對測量數(shù)據(jù)的高精度標(biāo)準(zhǔn)要求，地理信息系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)將各個(gè)工程項(xiàng)目的測繪數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行可視化分析與輸出。用戶可以自行選擇輸出類型，能夠?qū)⒋蟛糠謭D表分析結(jié)果、圖紙繪制結(jié)果、三維立體模型等相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)化模型的建立過程進(jìn)行可視化分析與輸出。在工程測繪過程中，由于很多外界因素干擾，很多種類的地質(zhì)數(shù)據(jù)、建筑數(shù)據(jù)都不能實(shí)現(xiàn)高精度測量作業(yè)，因此嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)分析與規(guī)劃過程。通過GIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)測繪數(shù)據(jù)的可視化分析與結(jié)果輸出，能夠有效提升工程測量作業(yè)的工作效率和精準(zhǔn)度，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)軟件為基礎(chǔ)的智能化工程測量管理。此外，測繪數(shù)據(jù)度可視化分析，能夠協(xié)助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行施工設(shè)計(jì)規(guī)劃，對工程量清算等環(huán)節(jié)的順利實(shí)施奠定基礎(chǔ)。充分利用GIS系統(tǒng)可視化分析圖表的簡易設(shè)計(jì)界面，良好的人機(jī)交互性能，實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)度和高標(biāo)準(zhǔn)的工程測繪數(shù)據(jù)管理，協(xié)助建筑工程、地質(zhì)工程等工程項(xiàng)目的信息化工程管理。

5 結(jié)語

工程測繪在工程項(xiàng)目實(shí)施過程中，通過實(shí)現(xiàn)信息化地理數(shù)據(jù)測量，在后期工程項(xiàng)目維護(hù)過程中，需要將原始測繪數(shù)據(jù)和竣工測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，保障施工質(zhì)量和工程進(jìn)度，為竣工結(jié)算做準(zhǔn)備。根據(jù)相關(guān)地球地理科學(xué)和信息技術(shù)原理，GIS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲和處理分析功能，可以將復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行高效率整合、標(biāo)準(zhǔn)化輸出，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大地理數(shù)據(jù)處理能力。