三维城市地质管理系统的研究与实现

2015-04-20盛有锡李建东

电子技术与软件工程 2015年6期

关键词：引擎建模数据库

盛有锡　李建东

摘要通过城市立体区域地质、水文地质、矿产资源勘察、工程地质与环境地质勘查成果，整合多源海量地质数据，建立城市地质信息综合数据库和信息管理系统，为三维城市地质信息的科学化、网络化管理与服务提供技术支撑。

【关键词】3D建模城市地质 GIS

地下空间信息是城市规划建设的基础，发展地下空间信息化并施行信息化管理是城市建设的迫切需要。三维城市地质管理系统具有直观、高效、便利等特点，在城市地下空间开发利用领域有着广阔的应用前景。

1 研究思路及系统目标

系统的总体目标是利用三维建模引擎将地质数据（地表以及地表以下数据）通过三维建模的方式展现，形象表达区域地质构造单元的空间分布特征以及相关的地质属性；通过建设地质数据服务平台，将城市地质数据进行科学性、合理性和规范性的整理保存。在保证地质数据安全的情况下，面向公众、政府以及专业人员提供形式友好，形式多样的城市地质数据。系统主要有以下三个方面的建设目标：

1.1 基础地质数据管理

对类型众多的城市地质数据录入、存储、管理与提取，系统能将文字报告和图件为基础的城市地质调查成果信息和基本地理信息，转换到数据库，为GIS数据展示和3D建模进行数据支撑。城市地质数据库采用统一的数据模型、数据标准、数据代码和数据接口，能实现基础地质数据库与其他分布式数据库之间的信息传输与交叉访问。

1.2 地质数据分析以及3D建模引擎

系统能以点、线类型的零散的、局部的地质勘查资料在三维空间中综合起来，重现地下地质界面和地质体的空间形态和组合关系，并将三维地质模型用三维图形图像生动地表现出来，从而实现地下复杂空间结构与关系的三维可视化展示和分析。系统提供基于地质体3D实体模型绘制各种等值线、等值面的功能，对三维地质实体模型进行任意剖面切割、透视分析等可视化模拟功能，能对包括体积、面积、距离在内的三维数据进行计算的功能。

1.3 Web发布与服务子系统

用户只需使用标准的浏览器就可以访问和浏览系统提供的公共服务信息，进行3D图形和GIS专业地质图浏览、图形检索、属性查询、资料查询等操作，使城市三维地质信息系统向社会公众提供增值信息服务。

2 系统总体架构

2.1 总体架构

系统采用三层架构模式，C/S与B/S相结合的体系结构，总体架构如图1所示。

从系统架构上可以分为地质数据库层、数据逻辑访问层、地质数据应用层。在地质数据应用层中，B/S结构的Web应用服务模块和C/S结构的基础数据分析模块以及空间数据可视化引擎等相关专业应用通过数据访问层的数据库访问引擎、文件系统访问引擎以及数据格式转换访问引擎提供的数据接口，访问地质数据层的相关数据库。地质数据层库中的数据库服务器根据不同业务分别存储专业数据。数据逻辑访问层提供的不同类型的数据访问接口，理论上可以提供充分的横向和纵向的扩展空间，应对未来新的服务数据类型的读取。该层接口的设计利于数据的安全性和数据读取规范性，可以根据不同的安全策略和应用规范进行工作，提供标准化的数据服务。地质数据应用层主要根据业务的需要进行系统开发，当前主要体现在空间数据可视化引擎、web应用模块、专业数据分析模块、基础数据分析模块、二次开发工具开发等功能表现方面。

2.2 系统组成

平台分为三个主要系统：

（1）数据管理子系统：综合现有的城市地质资料，利用网络技术、数据库技术、GIS技术构建城市基础地理数据库、基础地质数据库，并实现数据的转换、管理、维护和查询统计。

（2）三维建模引擎子系统：采用国内先进的三维建模引擎-3Dmine。通过平台基础信息构建需要的三维模型。

（3）Web公共信息子系统：对相关的元数据、各类地质图表、地质文献资料进行权限划分，对不同权限的用户从浏览内容、下载信息等方面进行限制，提供不同的公共服务。

3 关键技术

3.1 3D建模引擎

利用钻孔数据，采用三角网建模技术，运用控制线和分区线联合的方法，对任意形态的物体都可以通过一系列的散点或剖面创建地质模型。

3.2 成果输出

多方位纵、横断面三维分析图：包括任意曲线折线、不规则区域等三维分析图，为解决道路地下空间，地块使用时使用。

综合类报表：包括矿权资源图，规划图，土地利用等综合性专业报表。

图件类：地质平面图、地形图、水文地质分区图、工程地质分区图等等。