TITAN 3D Geo-view在水利水电信息工程中的应用

赵亭

（华北水利水电学院水利职业学院，河南 郑州 450008）

一、TITAN3DGeo-view特点简介

三维可视化地学信息系统 (TITAN 3D Geo-view)是我国第一个三维可视化的大型地学信息系统软件平台，是"数字国土"建设和国土资源管理信息化的有效工具，可以针对不同用户的特点抽取其中的一些组件，构成系列的应用系统;也可以根据用户的特殊需求，在核心模块的基础上进行补充开发，形成专门的应用系统。TITAN3DGeo-view是一种建立于基层单位(数据采集点)、可对各种地学数据进行收集、存贮、管理、处理和使用的基础信息系统和综合性技术系统。该系统具有如下显著特点：(1)以强大的主题数据库为核心，技术方法与应用模型的层叠式复合。(2)采用面向对象技术、数据仓库技术和网络技术、具有 "多 S(DBS、CIS、RS、GPS、CADS 和ES，等等)"结合与集成特征。(3)采用行业或部门统一的数据模型、标准的代码体系、规范的图式图例、约定的处理方式和通用的软件接口，有较高专业化特点。

二、TITAN3DGeo-view的研究应用

到目前为止，国内外研究三维可视化地学信息的软件已经很多，但对于它的研究应用，归纳概括起来有两种情况。一是利用TITAN 3D Geo-view系统来处理用户的数据;二是在TITAN 3D Geo-view的基础上，利用它的开发函数库二次开发出用户的专用的三维可视化地学信息系统软件。目前已成功地应用到了包括水利、水电、地下管线、灾害防治防御、地下洞室、矿山开发等项工程的地质勘察和设计施工信息;可为城乡建设、矿产开发和环境保护等领域的工程选址、地质勘探、灾害防治、计划管理和规划决策服务。其产品类型主要包括【1]:(1)三维城市地质与地下水资源管理信息系统，(2)三维地下地质结构与工程勘察、设计系统，(3)三维矿产勘查与矿山设计信息系统。这些应用系统能实时、快速、动态地获取、管理和处理矿产资源、水利、水电、公路、铁路、隧道、桥梁、地铁、防空设施等地质勘查、开发和设计施工信息，可应用于城乡建设、计划管理、环境监测、地震区划、'灾害防治和规划决策等方面。

三、TITAN3DGeo-view在水利水电工程建设中的应用

将TITAN 3D Geo-view应用于水利水电工程建设，以信息的数字化、直观化、可视化为出发点，可以将复杂施工过程用图像形象地描绘出来，为全面、准确、快速地分析掌握工程施工全过程提供有力的分析工具，实现工程信息的高效应用与科学管理，以及设计成果的可视化表达，进而为决策与设计人员提供直观形象的信息支持。这给施工组织设计与决策提供了一个科学简便、形象直观的可视化分析手段，有助于推动水利水电设计工作的智能化、现代化发展，极大地提高丁程设计与管理的现代化水平，促进工程设计界的"设计革命"。

1.TITAN 3D Geo-view三维建模功能的应用

地质体三维数据模型的数据基础是一系列地质勘察数据，其中包括地质测绘中的各种点状数据，还包括槽探、平硐、竖井和钻孔等线状数据，还有地质构造图、地质剖面图等平面数据。只有经过插值模拟，使一维、二维数据三维化后才具有三维特征。因此，我们既不能将这些数据作为简单的一维、二维数据结构来处理，又不能直接进行三维数据结构描述。需要寻求一种具有层次结构的、既能描述线和面又能描述体，而且在线一面和面一体转化之后，拓扑结构得以保持的方法。相比之下，边界代替 (B-Rep:Boundary Replacement)模型较为合适。该模型采用实体的边界来代替实体，并且通过拓扑关系来建立各边界的联系。空间对象通常可以分解为4类元素的集合，即点、线、面和体，每一类元素由几何数据、类型标志及相互之间的拓扑关系组成。三维实体用它的边界来表示，并通过空间拓扑关系来建立各边界的联系，既有利于实体的各种空间位置和拓扑关系的保持，也有利于进一步对三维地质体模型进行矢量剪切及动态演化模拟。采用B-Rep模型方法进行人机交互建模的流程。

2.TITAN 3D Geo-view辅助设计子系统的应用

针对三维编辑的复杂性，将三维地质数据的交互编辑转换到TITAN 3D Geo-view的二维编辑子系统中，采用的方式包括：(1)直接编辑地质构造图或者地质剖面图;(2)建立辅助剖面。直接编辑地质构造图或者地质剖面图的数据主要来自原始的槽探、平硐、竖井和钻孔等。作为原始数据的准备，也可以通过三维系统提供的外部接口，将其他格式的数据导人到本系统中，例如DXF，3D，WAL,WAP,WAT,DEM,3DV,BMP,SHP,CRD，CEX 等格式数据。同时提供了对外接口，导出系统供其他软件应用。辅助剖面功能提供用户在当前模型下切割剖面，形成当前模型中设定位置的剖面，进入二维子系统中根据地质知识和经验对剖面进行编辑修正，使地质剖面符合当前区域的地质情况，编辑完成后，将编辑后的剖面信息转移到三维系统中，参与建模。

四、展望

TITAN3DGeo-view本身在不断发展，它在水利水电工程建设中的应用亦需不断发展。应用的发展不仅要与TITAN3DGeo-view本身的发展相结合，还要与水利水电工程专业相结合。在水利水电工程未来的建设中，TITAN 3D Geo-view与其他技术的结合将更加紧密，应用更加广泛。???水利水电工程布置方案的可视化的要求已不局限在单纯的表现上。对于布置方案交互式修改，组件式TITAN3DGeo-view(ComTITAN3D Geo-view)也是重要的应用发展趋势之一。

结语

TITAN 3D Geo-view强大的空间分析功能和图形显示功能为工程设计和研究成果的可视化表达提供了有力的现代化手段。但是，TITAN 3D Geo-view应用到水利水电工程建设中还有许多不尽如人意的地方，如数据库建模的应用相对还比较薄弱等，可通过与不同技术之间的融合来克服。随着Ger,View应用的深入研究，单一的TITAN 3D Geo-view应用系统所存在的缺陷和不足将被逐步解决和弱化。融合各种技术手段成为TITAN 3D Geo-view应用的明朗趋势，不管是与仿真技术结合，抑或是在3S、4S、多S的集成概念中，所体现的都是一种多个系统、多种技术集成的思想，这同时也将促进TITAN 3D Geo-view的更深入应用。随着大型水利水电工程信息管理的实时、快速化要求，基于网络传输的地理信息系统应用成为将来.TITAN 3DGeo-view与工程结合应用研究的方向。总之，应将TITAN 3D Geo-view与其他可以结合的技术集成，充分发挥各自优势，取长补短，综合地为水利水电]二程建设服务。

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