盛有錫　李建東

摘 要 通過城市立體區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)、礦產(chǎn)資源勘察、工程地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)勘查成果，整合多源海量地質(zhì)數(shù)據(jù)，建立城市地質(zhì)信息綜合數(shù)據(jù)庫和信息管理系統(tǒng)，為三維城市地質(zhì)信息的科學化、網(wǎng)絡化管理與服務提供技術支撐。

【關鍵詞】3D建模 城市地質(zhì) GIS

地下空間信息是城市規(guī)劃建設的基礎，發(fā)展地下空間信息化并施行信息化管理是城市建設的迫切需要。三維城市地質(zhì)管理系統(tǒng)具有直觀、高效、便利等特點，在城市地下空間開發(fā)利用領域有著廣闊的應用前景。

1 研究思路及系統(tǒng)目標

系統(tǒng)的總體目標是利用三維建模引擎將地質(zhì)數(shù)據(jù)（地表以及地表以下數(shù)據(jù)）通過三維建模的方式展現(xiàn)，形象表達區(qū)域地質(zhì)構造單元的空間分布特征以及相關的地質(zhì)屬性；通過建設地質(zhì)數(shù)據(jù)服務平臺，將城市地質(zhì)數(shù)據(jù)進行科學性、合理性和規(guī)范性的整理保存。在保證地質(zhì)數(shù)據(jù)安全的情況下，面向公眾、政府以及專業(yè)人員提供形式友好，形式多樣的城市地質(zhì)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)主要有以下三個方面的建設目標：

1.1 基礎地質(zhì)數(shù)據(jù)管理

對類型眾多的城市地質(zhì)數(shù)據(jù)錄入、存儲、管理與提取，系統(tǒng)能將文字報告和圖件為基礎的城市地質(zhì)調(diào)查成果信息和基本地理信息，轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)庫，為GIS數(shù)據(jù)展示和3D建模進行數(shù)據(jù)支撐。城市地質(zhì)數(shù)據(jù)庫采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)標準、數(shù)據(jù)代碼和數(shù)據(jù)接口，能實現(xiàn)基礎地質(zhì)數(shù)據(jù)庫與其他分布式數(shù)據(jù)庫之間的信息傳輸與交叉訪問。

1.2 地質(zhì)數(shù)據(jù)分析以及3D建模引擎

系統(tǒng)能以點、線類型的零散的、局部的地質(zhì)勘查資料在三維空間中綜合起來，重現(xiàn)地下地質(zhì)界面和地質(zhì)體的空間形態(tài)和組合關系，并將三維地質(zhì)模型用三維圖形圖像生動地表現(xiàn)出來，從而實現(xiàn)地下復雜空間結(jié)構與關系的三維可視化展示和分析。系統(tǒng)提供基于地質(zhì)體3D實體模型繪制各種等值線、等值面的功能，對三維地質(zhì)實體模型進行任意剖面切割、透視分析等可視化模擬功能，能對包括體積、面積、距離在內(nèi)的三維數(shù)據(jù)進行計算的功能。

1.3 Web發(fā)布與服務子系統(tǒng)

用戶只需使用標準的瀏覽器就可以訪問和瀏覽系統(tǒng)提供的公共服務信息，進行3D圖形和GIS專業(yè)地質(zhì)圖瀏覽、圖形檢索、屬性查詢、資料查詢等操作，使城市三維地質(zhì)信息系統(tǒng)向社會公眾提供增值信息服務。

2 系統(tǒng)總體架構

2.1 總體架構

系統(tǒng)采用三層架構模式，C/S與B/S相結(jié)合的體系結(jié)構，總體架構如圖1所示。

從系統(tǒng)架構上可以分為地質(zhì)數(shù)據(jù)庫層、數(shù)據(jù)邏輯訪問層、地質(zhì)數(shù)據(jù)應用層。在地質(zhì)數(shù)據(jù)應用層中，B/S結(jié)構的Web應用服務模塊和C/S結(jié)構的基礎數(shù)據(jù)分析模塊以及空間數(shù)據(jù)可視化引擎等相關專業(yè)應用通過數(shù)據(jù)訪問層的數(shù)據(jù)庫訪問引擎、文件系統(tǒng)訪問引擎以及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換訪問引擎提供的數(shù)據(jù)接口，訪問地質(zhì)數(shù)據(jù)層的相關數(shù)據(jù)庫。地質(zhì)數(shù)據(jù)層庫中的數(shù)據(jù)庫服務器根據(jù)不同業(yè)務分別存儲專業(yè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)邏輯訪問層提供的不同類型的數(shù)據(jù)訪問接口，理論上可以提供充分的橫向和縱向的擴展空間，應對未來新的服務數(shù)據(jù)類型的讀取。該層接口的設計利于數(shù)據(jù)的安全性和數(shù)據(jù)讀取規(guī)范性，可以根據(jù)不同的安全策略和應用規(guī)范進行工作，提供標準化的數(shù)據(jù)服務。地質(zhì)數(shù)據(jù)應用層主要根據(jù)業(yè)務的需要進行系統(tǒng)開發(fā)，當前主要體現(xiàn)在空間數(shù)據(jù)可視化引擎、web應用模塊、專業(yè)數(shù)據(jù)分析模塊、基礎數(shù)據(jù)分析模塊、二次開發(fā)工具開發(fā)等功能表現(xiàn)方面。

2.2 系統(tǒng)組成

平臺分為三個主要系統(tǒng)：

（1）數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)：綜合現(xiàn)有的城市地質(zhì)資料，利用網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術、GIS技術構建城市基礎地理數(shù)據(jù)庫、基礎地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、管理、維護和查詢統(tǒng)計。

（2）三維建模引擎子系統(tǒng)：采用國內(nèi)先進的三維建模引擎-3Dmine。通過平臺基礎信息構建需要的三維模型。

（3）Web公共信息子系統(tǒng)：對相關的元數(shù)據(jù)、各類地質(zhì)圖表、地質(zhì)文獻資料進行權限劃分，對不同權限的用戶從瀏覽內(nèi)容、下載信息等方面進行限制，提供不同的公共服務。

3 關鍵技術

3.1 3D建模引擎

利用鉆孔數(shù)據(jù)，采用三角網(wǎng)建模技術，運用控制線和分區(qū)線聯(lián)合的方法，對任意形態(tài)的物體都可以通過一系列的散點或剖面創(chuàng)建地質(zhì)模型。

3.2 成果輸出

多方位縱、橫斷面三維分析圖：包括任意曲線折線、不規(guī)則區(qū)域等三維分析圖，為解決道路地下空間，地塊使用時使用。

綜合類報表：包括礦權資源圖，規(guī)劃圖，土地利用等綜合性專業(yè)報表。

圖件類：地質(zhì)平面圖、地形圖、水文地質(zhì)分區(qū)圖、工程地質(zhì)分區(qū)圖等等。

4 技術難點

4.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

大多數(shù)現(xiàn)存的地質(zhì)資料普遍存在格式不統(tǒng)一的現(xiàn)象，將各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成平臺標準應用格式，從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換層面和平臺兼容層面都是技術難點。

4.2 3D建模web呈現(xiàn)

3D數(shù)據(jù)信息量比普通的圖片信息大，通過3D建模引擎輸出3D圖像在web中體現(xiàn)，減少瀏覽器緩存壓力，根據(jù)業(yè)務需求進行二次開發(fā)，是web數(shù)據(jù)應用的核心內(nèi)容。

5 結(jié)論

利用原始地勘資料生成的城市三維地質(zhì)模型，可以使專業(yè)人員非常直觀地了解城市每個位置的地質(zhì)情況。利用三維地質(zhì)建模系統(tǒng)提供的“切剖面”功能，就可以掌握相應位置的地下空間地質(zhì)信息，為城市地下空間的地質(zhì)資源的管理和利用提供支撐。

參考文獻

[1]程光華.中國城市地質(zhì)調(diào)查工作指南[M].北京：科學出版社，2013.

作者簡介

盛有錫（1964-），男，浙江省金華市人?，F(xiàn)為山東正元冶達科技發(fā)展有限公司高級工程師。主要研究方向為地質(zhì)環(huán)境在線監(jiān)測、礦山安全在線監(jiān)測。

作者單位

山東正元冶達科技發(fā)展有限公司 山東省濟南市 250101