基于GIS的工程地质信息管理与三维可视化

钱茫茫

摘要：随着科学技术的迅速发展，GIS技术与三维可视化技术的有效结合，不仅能从根本上提高两者的使用性能，同时还能使其在融合的过程中实现互补，更好的对工程地质信息进行分析管理。在此，本文针对基于GIS的工程地质信息管理与三维可视化中存在的相关问题，做以下论述。

关键词：地质信息管理系统；三维可视化；GIS（地理信息系统）

随着我国社会的发展，经济水平的提高，地理信息系统的应用，在推动地质行业发展的同时，还进一步推动了社会发展。而地理信息系统，具体是指在地质工程中，凭借计算机网络中的相关优势，以空间数据为基础，描述、存储、分析和输出空间信息的计算机技术系统。在GIS运行的过程中，是以实物为参照物，通过相关数据将实物转换为空间图形。在建筑工程施工的过程中，利用GIS对这些图纸、图表进行管理分析，除了能提高资料管理质量外，还能在很大程度上提高建筑工程的自动化。三维可视化技术的应用，能够使技术人员在施工中，切实的通过自己的直观感受，准确掌握工程地质中的相关信息，避免工程安全事故的发展。在此，本文从以下几个方面出发，针对GIS与三维可视化中存在的问题，做以下分析。

一．基于GIS的工程地质信息管理

在整个工程地质信息中，其基本资料主要是通过相关工作人员对某段地质进行勘察、监测实验后得出的相关数据，将其录入计算机整体管理系统中。在整个GIS工程地质信息管理中，不同的信息采用的管理模式不同，具体表现为数据图表、矢量图纸、文字资料以及栅格图片等形式。这些管理模式在设置的过程中，主要以快捷、方便为主，以便工作人员在调阅的过程中，能够准确掌握这些数据中的核心。GIS工程地质信息管理在日常运行的过程中，所管理的资料多为工程项目的基础档案，且在施工前，相关人员要将其集中进行分析、处理，并从中筛选出信息绘制成工程建设的图纸。在我国工程施工中，最为常见的分析方法为CAD图纸和电子表格，这些图纸以及电子表格在升成的过程中，可以通过计算机的相关操作，形成固定的参考数据。

在GIS工程地质信息管理的过程中，工作人员要想对录入的信息或数据进行修改，主要有两种途径：首先，工作人员可以使用计算机自身附带的修改工具（如绘图工具、表格工具）对这些数据进行修改，且在修改的过程中，必须得到领导的认可。其次，在修改的过程中，工作人员可以依据GIS对相关数据进行导入转换，以此来达到数据修改的目的，且在生成一系列数字矢量后，还要结合实际工程的应用，在他们之间确定联系。需要注意的是，这些数据在产生之后，无论是存储还是管理，都是以GIS数据库为前提实现的。在有了这些数据之后，就可以利用GIS技术对其进行编制，使其得到科学、规范的管理。

二．基于GIS的工程地质信息三维可视化

三维可视化技术的运用，是指在一定技术条件的支持下，对GIS技术的补充，其主要功能是将各类工程地质数据以三维空间状态显示在人们眼前，且在运行的过程中，能够在原有的基础上为工程负责人提供可视化交互以及空间操作。在整个数据建模运行的过程中，依据数据来源的不同，在分类的过程中也会产生不同的分类，即：基于三维采样数据集的建模功能以及基于离散数据的插值建模功能等两个部分。在建模产生的基础上，一些三维空间以此为基础进行操作，具体建模过程主要包括以下几个方面：

（一）建模数据的选择

随着网络计算机的迅速发展，在推动科技进步的同时，还在很大程度上改善了人们的日常生活。且随着网络计算机的普及，社会的各行各业在日常工作发展中都离不开计算机，工程地质也是。在GIS图形界面下，通过人机交互用类似于CAD的方式选定建模的空间范围，并输入建模参数以确定模型边界划分。工程地质资料中主要有钻探、地质剖面和物探分析成果等资料用于离散数据的边界建模。可以在图形界面下浏览选取该空间范围内存在的适当的上述数据源用于建模。由此可见，在GIS与三维可视化结合的过程中，其根本前提在于实现人机操作，同时需要操作人员按照相关要求，对程序产生的数据进行相应的处理与管理，在确保系统程序正常运行的同时，还能方便今后的查阅。

（二）建模数据的格式化

在建模具体方法选择的过程中，其基本前提在于了解边界建模。而在边界建模中，主要包括Grid建模和TIN建模。这两种建模在运行的过程中，主要通过Kriging插值、距离反比插值以及最近邻插值等途径进行网格插值。而这些方式的选用，除了结合相关数据的具体状况外，还需要在原有的基础上结合工程的实际设计原理，以便从根本上确定使用数据的格式，以此来方便工作人员的调阅与理解。

（三）三维可视化模块的分析

在三维可视化模型形成的过程中，主要是依据三维可视化模块对相关数据的理解、分析，以此来生成三维模型并对其进行相应的绘制与渲染，工作人员在观看的过程中，可以通过简单的操作来了解工程的各个结构，通过对三维图形的分析了解，能够在工程施工之前找出技术设计中存在的问题，及时的采取措施，避免因设计失误而引起安全施工的发生。

建模作为整个三维可视化与GIS技术结合的核心所在，其建立的过程中，主要通过“数据接口”对建模之间进行协调与衔接。在整个建模建立的过程中，计算机系统按照操作人员的指使，对其中存在的数据进行分析、归纳，并能够从计算机用户输入和GIS管理模块中归纳总结出建模的整体参数，在归纳总结后通过系统传输给三维模块，以此来传递两模块的交互信息。在整个系统日常运行的过程中，基于“数据接口”自身存在的问题，在管理模块的过程中，要想从根本上发挥模块的作用，就必须在原有的基础上使管理模块与可视化模块在保存自身功能的基础上进行互交，且在互交的过程中不需要考虑彼此间的状况。

针对三维建模产生的数据结构，工程地质的相关工作人员可以通过计算机系统中的相关算法对其进行修改，在其操作的过程中，最常见的操作方法为网格拓扑算法实现地质体的布尔运算，在网格拓扑算法实现地质体的布尔运算操作中，工作人员可以通过对等值线、等值面、剖切面以及拓扑关系的修改，在原有的基础上实现三维图形的缩放、旋转以及对象选择浏览等功能。

总结：

综上所述，随着我国社会的迅速发展以及经济水平的提高，基于GIS的工程地质信息管理与三维可视化在推动工程地质行业发展的同时，还能从根本上确保工程的整体施工质量。由此就需要相关部门在施工的过程中，能够充分的将GIS与三维可视化相结合，在提高自身工程技术设计的同时，还能确保整个工程的施工及今后的投入使用。

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