试论基于GIS技术的复杂工程的施工可视化信息管

摘　要：本文主要针对当前可视化技术的发展及其在复杂工程施工中的有效应用，介绍了有关GIS技术的相关问题，实现施工过程中各环节的可视化，提高施工效率，保证施工质量。

关键词：GIS技术；复杂工程；可视化信息系统
技术概述
　　从技术与应用的角度出发，GIS是解决空间问题的重要技术、方法与工具，以学科角度来说，GIS则是测量学、地图学、地理学及计算机科学等学科基础上发展的一门全新学科，具有学科体系的独立性；从GIS的功能上来看，GIS能够及时获取、编辑、处理、存储、输出、显示、及应用空间数据，且GIS具有完整的结构性与功能性。GIS作为专业管理地理信息的计算机系统，不仅可分类、分级、分层地管理地理位置相关信息，还可将这些数据实现组合、分析、再组合、再分析，并实现检索、查询、修改、更新、输出等。整个GIS技术是通过计算机、软件、分析应用模型、空间数据库、图形用户界面及系统工作人员组成，是一门专业化的技术。
2.基于GIS技术的复杂工程施工可视化信息管理作用
　　通过GIS技术的复杂工程项目过程可视化信息管理可获得如下工程信息：一是虚拟的施工环境。通过GIS技术制作工程的三维可视化数字，并在计算机中虚构一个完整的工程布置情况，从多种路径与多种角度应用GIS的数字地形显示功能，使项目所处位置的地形地貌等重要数据一目了然。二是施工期间所有时间的施工工序；三是施工项目每个时间段的形象进度，由于GIS技术的施工可视化管理系统有时间坐标轴，因此可以观察任意时间的工程进度、施工面貌等。四是获得各部门、各单位施工间的逻辑关系，由于工程的施工相对复杂，因此必然涉及诸多工序，各个工序之间的逻辑关系很难全面地展现建设项目施工全貌，但是通过GIS技术的可视化技术，就能有效实现组织、协调、展示施工信息的途径。
　　由于GIS技术在复杂工程施工中引入三维可视化仿真系统，使仿真的结果更直观、更清晰，以促进工程系统的整体演进，便于工程管理人员发现施工的内在规律，促进施工顺利开展。主要作用体现在以下几个方面：
（1）便于客观分析施工方案。传统施工中，有关施工的计划、进度等方案都是参照时间参数及静形分析得出。但是如果施工的工序较多、逻辑关系复杂的情况下，就难以获得施工全貌。通过GIS技术的可视化信息管理系统，能清晰显示出单位的工程状况、工程分布空间、逻辑关系等，促进分析施工方案的科学性、合理化。
（2）便于确认施工方案。传统施工方案的确定，主要是熟悉施工系统的专家通过审查与评价来完成，系统专家和施工组是设计人员之间的交流沟通是十分必要的。由于GIS可视化信息管理系统的应用，让系统专家能够更直观地了解工程情况，并及时暴露出设计中的漏洞，更便于专家提出有建议性的方案，进一步直到施工组织设计。
（3）及时沟通或表达信息。及时的沟通信息，可能会影响到有价值的方案能否顺利执行，决策者对方案的认同程度主要取决于设计人员的表达方式与描述水平。由于GIS技术在施工中能提供大容量的信息，并生动形象地演绎方案，便于信息的有效沟通，为工程决策者提供良好的信息服务。
技术的可视化信息管理系统功能开发与实现
3.1采集并管理数据
　　该系统建设中最重要的任务就是将相关工程实体图形数据输入数据库中，也就是数据采集过程，并将其中的属性数据与空间数据连接，数据的管理主要通过数据库来实现，其建立过程如下：首先，数据的准备与来源。由于可视化信息管理系统中涉及大量数据，因此将其放在数据库中，利用GIS技术实现数据的便捷、高效管理；其次，输入数据。GIS技术中输入数据主要分为空间数据和属性数据两部分，二者通过逻辑关系在系统中相连接。另外，该系统中存储的数据相互结合，通过系统内核来实现，主要分两部分：一是空间数据库，存放各种专题图或其他构成要素，如施工的地形图、细节尺寸图、纵剖面图等，将不同性质的要素置于不同图层上，方便后期查询、管理及分析；二是图素的属性数据库，主要存储描述图素的属性数据等。空间数据和属性数据通过内部代码相连接，并建立一一对应关系，实现双向查询。
3.2空间信息的查询
　　空间信息的查询功能主要包括图形和属性数据的双向查询及条件查询等几方面，查询过程在平面图或者三维图中进行，客户再根据需要查询有用信息。主要包括以下几种形式：
（1）  双向查询
　　双向查询即根据相关图层中的要素查找相应属性或者通过某一属性而查询相关图素。这种查询方式在二维图或三维图中进行。主要步骤为：图-数及数-图的查询。一方面，图-数查询时先激活其所在的图层，用鼠标拾取该图素，图素会产生颜色的改变并记录，同时弹出查询结果的窗口，显示相关属性数据。在同一窗口中，可能显示出不同图层图素的查询结果，再主观移动光标找出所需结果。另一方面，数-图查询与之相反，拾取得到属性数据中的某一项记录，再查询相对应的图素，被查询的图素发生颜色变化，以备结果区分。
（2） 条件查询
    条件查询是通过特有的逻辑表达方式为查询条件，以获得符合逻辑的图素分布，通过查询工具打开设置窗口，输入查询要素后即可获得符合条件的相应信息。
（3）热连接
　　将某一个图素与另外的文件、图形、数据库等连接，当启动热连接以鼠标点中该图素时，即能显示出该图素的对应对象，二维图和三维图的开发与使用方式类似。通过热连接的使用，用户能查询到所有工程局部信息，促进施工全过程管理。
技术中施工全过程的动态演示
　　在该项系统中，通过演示模型的建立，能实现总体工程施工及局部工程施工的全过程动态演示，实现信息管理系统的可视化，为工程管理者和决策者提供帮助。GIS技术中具备较强的数据管理功能和三维演示效果，通过VC++导入大量复杂的数据，并进行简化与整理，在三维地形中实现对该工程施工过程的动态演示。
　　有关总体工程中的全过程动态演示模型开发，首先，按照施工方案VC++编程实现施工过程的详尽信息表，其中包括工程进度、施工时间、施工总量等，按照各方面的实际工作情况详细输出信息，通过数据库形成电子表格。这些表格传入地理信息系统中，再将这些表格作为原始数据输入原始数据库中。其次，将绘制工程施工的情况以形体数据方式保存，由于工程较复杂，涉及的步骤较多，原始数据库 中的信息量较多且凌乱，无法直接使用，需要由编程系统将原始数据进行精简处理。最后，将数据库中的形体数据等相关信息激活，并在演示过程中不断生成新的演示模型库，将所获得的工程数据显示到三维图中，其他内容则以文字表现形式在信息框中显示，实现施工全过程的连续显示，并实时显示当前时刻的场景动态变化信息，用户即可直观体会工程施工的全过程。
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