GIS是英文Geographic Information Systems的缩写，中文习惯译为地理信息系统。通常泛指用于获取、存储、查询、综合、处理、分析和显示地理空间数据及与其相关之信息的计算机系统。它是随着计算机技术和地理科学等的发展而发展起来的，它通过计算机对各种地理空间数据进行组织、管理、统计、分析和显示，生成并输出用户所需要的各种地理信息，它由计算机、地理信息系统软件、空间数据库、分析应用模型和图形用户界面及系统管理人员所组成。
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自从20世纪60年代初GIS概念在加拿大提出以来，随着多学科、多技术的发展和密切结合，尤其是计算机技术和空间分析理论的飞速发展，GIS的含义和应用在不断扩大，GIS技术在最近20多年内取得了惊人的发展，并广泛地应用于各个领域。例如，土地信息系统可看成是GIS技术在土地管理的具体应用，因此，GIS技术是土地信息系统建设最为关键的技术之一。
目前，GIS技术的几个发展主要表现在：
（1）三维GIS和时态GIS的发展已取得了一定进展。
（2)GIS和GPS、RS三者结合的技术日益成熟。
（3）空间数据的存储管理技术发展迅速。
随着对象—关系数据库技术的发展，将空间数据无缝集成在DBMS中已成为现实。关系数据库（RDBMS）和GIS的结合，利用RDBMS存储GIS数据，并通过RDBMS存取和操纵这些数据。新的RDBMS（如ORACLE产品）支持新的对象—关系模型，从而可以更好地支持空间数据类型（4）组件GIS技术。地理信息系统的组件化，就是采用组件（Component）技术实现地理信息系统基础平台和应用系统。其本质就是软件可复用技术。COM GIS就是采用了面向对象技术和组件软件技术的GIS系统，其基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个组件，每个组件完成不同的功能。各个GIS组件之间以及GIS组件与非GIS组件之间，都可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS基础平台及应用系统。组件式GIS代表着当今GIS发展的潮流。
（5)Web GIS技术。Web GIS是在INTERNET信息发布、数据共享、交流协作基础之上实现GIS的在线查询和业务处理等功能，是Internet技术应用于GIS开发的产物。互联网（Internet），尤其是万维网（WWW），已经成为GIS的新的操作平台。GIS通过WWW功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具，从WWW的任意一个节点，Internet用户可以浏览Web GIS站点中的空间数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析，从而使GIS进入千家万户。
下面是中达咨询给大家带来关于建设工程项目数字化施工管理的相关内容，以供参考。
1前言
施工管理过程其实就是信息流动的过程,通过信息从上层到下层或从下层到上层的纵向流动,以及在同一层次间的横向流动,达到管理和控制的目的。但目前我国的建设工程管理过程中,信息的流动主要采用手工统计数据、编制报表的方式(一些企业即使采用了计算机,也主要用于将手写的报表编织成打印的报表),这种方式工作量大、效率低,难以保证信息的及时性和有效性。
随着“数字化地球”概念的提出,“数字化”时代已经到来,相对其他行业和领域来说,建设工程领域的数字化概念还很模糊,数字化的施工管理方法研究也很少见。为此,本文从“数字化施工管理”概念出发,重点分析了数字化施工管理的内涵及可能实现的手段。数字化施工管理是工程管理领域的必然趋势,本文抛砖引玉,以期引来同仁的积极探讨并带来数字化施工管理的繁荣。
2数字化施工管理的内涵
与“数字地球”的概念相似,“数字化施工”就是将施工过程数字化,它包括工程全部施工过程信息的数字化、网络化、智能化和可视化。“数字化施工管理”即在数字化施工的基础上,用数字化手段整体性地解决工程施工问题并最大限度地利用信息资源。
数字化施工管理是以知识为基础,运用空间的概念整合信息及资料库的体系,是一种强调知识共享与更新的机制及过程,注重将原始资料经过整理、统计与分析后变成信息,而信息经过充分运用及共享,则可转化为有用的知识。
因此,本文认为数字化施工管理的内涵应包括以下几个部分:
①空间信息技术;
②系统仿真计算;
③可视化与虚拟现实;
④多智能体施工。数字化施工管理的兴起将为建设行业加快工程进度、节约工程造价、保证工程质量等起到巨大作用。
2.1空间信息技术
空间信息是数字化施工管理的首要前提,它包括施工场地的地形、地貌、建筑物、施工项目等一切空间的信息。空间信息技术是处理空间信息最为有力的工具,它主要包括遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS),即3S。其中,地理信息系统在建设工程管理中发挥了越来越重要的作用。
地理信息系统(GIS,GeographicInformationSystem)是近年来迅速发展起来的、一门介于地球科学与信息科学之间的交叉学科,亦是地学空间数据与计算机技术相结合的新型空间信息技术。它是在计算机硬件和软件支持下,运用系统工程和信息科学的理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。
GIS具有存储、处理、传输和显示海量地理信息或空间数据的功能,因而适合用于管理规模越来越庞大的工程建设系统的信息。目前有学者研制开发了以GIS和数字媒体技术为基础的三峡工程决策支持系统集成指挥中心,在可视化的环境下以多种媒体形式为决策用户提供各种施工动态、静态信息,为提高决策效率提供有效的工具[3]。GIS可以对信息进行空间分析和可视化表达,这些功能适用于工程地质勘探、工程项目选址分析、工程项目风险评价、施工平面规划等工程建设领域。丰富的查询功能也是GIS的一大显著特点,GIS提供图形查询、文字查询、事件查询和过程查询,利用这些功能不但能获得与空间坐标有关的各项实体的信息(如设计参数、图纸等),还可以获得动态的过程信息,如施工过程信息等。文献[4]将GIS用于公路建设管理中,利用GIS动态反映路基、结构物的施工进展情况,随时反映出工程的变更情况,实现各构造物的施工进展形象图及各种信息的统计与分析。近年来,随三维、四维的数据模型日趋成熟,三维、四维的GIS也逐渐得到研究和应用。天津大学的钟登华等将GIS技术与系统仿真技术相结合,并广泛应用于水利水电工程的施工领域中,如坝区地质三维可视化、地下洞室和大坝施工过程三维动态演示、施工导截流施工管理、施工场地总布置等,在行业内取得不小的反响[5-7]。如图1为应用GIS技术生成的某水电工程施工场地总布置图。另外,与人工智能、面向对象、万维网、虚拟现实等技术的结合的新型地理信息系统不断的出现,这与施工管理数字化的趋势相符合,因此也必将在工程建设领域得到更加深入和广泛的应用。
2.2系统仿真计算
系统仿真技术是20世纪40年代末以来随着计算机技术的发展逐步形成的一门新兴学科,它以相似性原理、系统工程方法、信息技术以及应用领域相关专业技术为基础,以计算机等设备为工具,利用系统模型对真实的或设想的系统进行动态研究的一门多学科的综合技术[8]。仿真就是通过建立系统模型对实际系统进行试验研究的过程。随着仿真技术的发展,现代仿真技术已经成为任何复杂系统不可缺少的分析、研究、设计、评价、决策和训练的重要手段。
国外从70年代开始将仿真技术应用到工程施工过程仿真,以循环网络仿真软件为代表的一系列软件已广泛的应用在隧洞施工、土石方开挖、桥梁施工、管道施工等工程施工领域,如Halpin用于工程施工过程仿真的CYCLONE;Moavenzadeh用于费用预测的隧道施工仿真软件TCM;Clemmins用于土方工程施工仿真的SCRAPESIM;Kavanagh用于代替CPM的循环网络仿真系统SIREN;Odeh基于知识的施工计划仿真系统CIPROS;Huang用于施工过程动态交互仿真的DISCO等等。
随着人们对建模方法学研究的不断深入及计算机技术的飞速发展,对系统仿真技术提出了更高的要求。20世纪90年代以来,系统仿真的研究主要集中在:分布式交互仿真(DistributedInteractiveSimulation)、面向对象仿真(Object-OrientedSimulation)、智能仿真(Intel ligentSimulation)、可视化仿真(VisualSimulation)、多媒体仿真(MultimediaSimulation)等等[10]。图2为可视化与仿真相结合而生成的可视化施工管理过程。
在国内,天津大学的孙锡衡[13]等于80年代初首先把仿真技术引入水电工程施工领域,随后,钟登华等人对大型地下洞室群、混凝土坝的施工过程进行仿真研究,尤其是近期提出基于GIS的可视化仿真等理论和方法在众多大型实际工程中得到了成功的应用[14-20]。其他的一些研究单位和学者也在施工过程仿真领域作了一定的工作。其中,同济大学[21]根据已
有的盾构法隧道施工引起地层移动理论,采用了基于数据体视化算法的计算机仿真技术,研制了盾构法隧道施工实时预测与控制仿真软件;武汉水利电力大学和大连理工均在混凝土坝浇筑仿真方面进行了研究[22-24];四川大学主要研究了地下洞室群施工过程的仿真计算[25],等等。沙梅[26]用离散系统仿真对集装箱码头的工艺系统设计进行模拟,为集装箱港口工程项目设计提供决策支持。曾赛星[27]引入了可用于离散事件和连续事件的SLAMⅡ仿真系统,针对一个多服务台的土方运输系统进行了传真试验。
2.3可视化与虚拟现实可视化即科学计算
可视化(ViSC,VisualizationinScientificComputation)[28],是指运用计算机图形学和图像处理技术,将科学计算过程中产生的数据及计算结果转换为图形或图像在屏幕上显示出来,并进行交互处理的理论、方法和技术。而虚拟现实(VirtualRe ality,简称VR)是采用以计算机技术为核心的现代高新科技生成逼真的集视觉、听觉、触觉与嗅觉为一体的特定范围的模拟环境,通过多种传感设备(如头盔显示器、立体眼镜、数据手套、数据衣等)使用户以自然的方式与模拟环境中的物体进行交互,从而产生身临其境的感受和体验。
与可视化相比,在VR系统中用户与计算机的交互方式就像现实中人与自然的交互一样,即具有沉浸性(Immersion);在VR系统中用户不再是被动地接受计算机所给予的信息或者是旁观者,而是能够使用交互输入设备来操纵虚拟物体,以改变虚拟世界的,即具有良好的交互性(Interaction);用户利用VR系统可以从定性和定量综合集成的环境中获得感性和理性的认识,从而深化概念和萌发新意,即具有想象性(Imagina tion)。由于上述特点,虚拟现实在建设工程领域的应用成为了新的热点。
利用VR的可视化特性,对整个施工现场场景和施工过程进行三维展现,可以充分挖掘人类视觉获取信息的潜能,使工程技术人员和决策人员可以最大限度地获得施工过程的信息,有效地检验施工组织设计方案的可行性;用户也可以进入数据本身所在的环境,通过实时交互修改参数来对不同施工方案进行比较。
VR的交互性是学校教学或培训员工的有效工具。建筑工程施工和管理是实践性较强的课程,而现实条件又不可能提供所有的实践环节,采用VR构建一个虚拟的工程建设环境,使学生“参与”其中,将会提高学生的“实践经验”。采用VR技术虚拟施工过程,也有助于操作人员全面了解操作流程,优质安全地完成施工任务,尤其对一些特殊的或危险的操作进行全面培训,可以大大提高培训的安全性,并降低培训的费用。
2.4多智能体施工
智能体(Agent)是指为了实现自己的设计目标或任务而独立自主的运行,能适应自身所处的环境,并能不断地从环境中获取知识以提高自身能力,具有学习和推理功能的智能实体。多智能体系统[34]是由多个可计算的智能体组成的集合,其中每个智能体是一个物理的或抽象的实体,能作用于自身和环境,并与其他智能体通讯。其目标是特大的复杂系统(软硬件系统)建造成小的、彼此相互通讯及协调的、易于管理的系统。多智能体技术是人工智能技术的一次质的飞跃。多智能体技术具有自主性、分布性、协调性,并具有自组织能力、学习能力和推理能力。采用多智能体系统解决实际应用问题,具有很强的鲁棒性和可靠性,并具有较高的问题求解效率。由于多智能体技术的这些特点,它在解决复杂大系统的问题是具有明显的优势。
随着国民经济的发展和新技术、新材料、新工艺的不断出现,工程项目规模不断扩大、形式日益复杂,工程建设过程涉及的单位和个人也越来越多,因而对建设工程管理的统筹性、协调性、时效性提出的要求就越来越高。对于这样一个复杂的系统,应用多智能体技术来保证工程建设任务的顺利进行时非常合适的。
目前,已有学者研究基于Agent的工程建设协同工作方法,为工程建设项目进行高效管理、协作设计的提供重要的工具[35]。曾明[36]以苏州河综合整治工程的计划管理为背景,提出一种用于多部门计划协调支持系统的Agent协同工作组织结构。由于在招投标时,需要大量的工程量数据计算工程造价,重庆大学的任玉珑等提出了构建适用于投标计价和做招标的标底的招投标计价多Agent协同工作系统的思想,该多A gent协同工作系统包含工程量计算Agent和造价计算Agent[37]。西北工业大学的储备等从设计资源的角度深入研究了通过Agent以招投标模型实现产品设计任务的合理配置从而达到设计资源的合理分布与合理流转[38]。大型水利工程的物资供应系统是一个复杂系统,为此,刘三伢等[39]将供应链管理理论和Agent技术引入大型工程物资供应系统的研究中。
总的来说,多智能体技术在建设工程领域的研究和应用还很有限,有待进一步拓展其应用的深度和广度。
3数字化施工管理的实现
如同数字地球一样,数字化施工的实现是一个长期复杂的工程,它需要各种相关知识、技术等的共同提高与发展,软环境与硬(件)环境同时不可或缺。在硬件方面,要在工程施工区内布置高速宽带互联网,大量的现场跟踪摄像设备,可随时接入Internet、具备无线上网功能的电子计算机,数码设备等,每个现场施工人员需配备先进的数字设备。同时现场配备多台跟踪摄像与监测设备,在施工中结合系统仿真计算,部分实现了数字化施工。在软环境方面,要组建高效精干的数字化施工管理机构,做好施工前的数据资料收集准备工作,强化施工过程中的管理与控制。
4结束语
数字化施工管理是工程管理现代化的需要,也是数字化时代的必然趋势。虽然,目前数字化施工管理还是一个全新的概念,相关理论和技术尚不成熟,但是应该看到,在一些方面我们已取得了一定的成果。本文仅粗浅地讨论了对数字化施工管理的概念和相关理论方法的认识,以期带来更多的探讨,共同促进数字化施工管理的繁荣。
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GIS（地理信息系统）指地理信息系统
地理信息系统（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”。它是一个特殊的、非常重要的空间信息系统。它是在计算机硬件和软件系统的支持下，收集、存储、管理、计算、分析、显示和描述整个或部分地球表面（包括大气）的地理分布数据的技术系统。
扩展资料：
地理信息作为一种特殊的信息，它同样来源于地理数据。地理数据是各种地理特征和现象间关系的符号化表示，是指表征地理环境中要素的数量、质量、分布特征及其规律的数字、文字、图像等的总和。地理数据主要包括空间位置数据、属性特征数据及时域特征数据三个部分。空间位置数据描述地理对象所在的位置，这种位置既包括地理要素的绝对位置（如大地经纬度坐标），也包括地理要素间的相对位置关系（如空间上的相邻、包含等）。
参考资料来源：百度百科-GIS
参考资料来源：百度百科-地理位置
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