三维城市地质信息系统建设—以阜阳市城市地质调查为例

■王守沛

（合肥工业大学/安徽省地质环境监测总站安徽合肥233000）

三维城市地质信息系统建设—以阜阳市城市地质调查为例

■王守沛

（合肥工业大学/安徽省地质环境监测总站安徽合肥233000）

三维城市地质信息系统融合海量数据管理、分析评价和信息发布功能为一体，来有效管理、处理和利用地下地质结构信息、地下空间信息、水资源信息、矿产资源信息等。本文以阜阳市城市地质为例，解析三维城市地质信息系统建设背景及总体设计方案。运用三维城市地质信息建设服务地方城市发展。

三维城市分析评价城市地质城市发展

0 引言

随着城市化进程的不断加速和城市经济的快速发展，一方面，城市建设的加速导致地面塌陷、地下水资源紧缺、土壤和地下水污染等各种城市地质问题，成为制约和影响城市可持续发展的主要因素；另一方面当城市建筑越来越多，位置要求越来越精准，地下地质信息的皖北完备对于城市规划、设计、施工以及地下空间开发利用等至关重要。阜阳市地质工作开展程度较高，但资料的系统性、现时性和表现性较差。传统的二维GIS在城市规划、地下空间开发等领域缺陷日显突出。三维建模与可视化技术在三维数据管理，可视化分析、工程建设直观三维视觉等方面等极具优势。为了合理规划城市建设、充分利用地下空间，并且搞好城市地质灾害预防，迫切需要借助地质信息系统技术和三维可视化建模技术，建立去一个地下数字城市。

1 城市地质信息化工作模式

为使城市地质信息化工作适应新形势下城市发展对地质信息的需要，实施城市地质工作全过程的数字化和信息化，是实现城市地质从传统工作方式转变为现代工作方式，提升城市地质工作的技术层次，提高城市地质调查成果质量、服务水平和效率的最佳途径，也是地质调查工作发展的大趋势和必然结果。

2 前期数据的调研及需求分析

对工作区及周边先行开展基础地理数据、专业地质钻孔数据、成果图件及实验成果等各类资料的收集工作，收集的和施工可能产生的数据进行初步分类并构建数据库结构，将各类数据大体划分为工程地质、水文地质和地球化学等数据库，进行城市三维地质信息系统建模前，对采集、整理的各类数据按照三维建模系统的相关数据格式、要求，对各类数据进行分析、入库，以实现建立三维地质模型的目标，针对收集到基础地理数据、专业地质钻孔数据、成果图件及实验成果，划分为工程地质、水文地质和地球化学等数据，整理相关的数据格式要求及数据入库方式。

3 数据库建设

数据库建设工作是通过使用Access数据库的相关工具、系统提供的数据入库工具以及GIS工具软件所提供的建库功能进行阜阳市属性数据、文档资料及空间数据等各类资料的入库工作。其中，使用系统导入工具对经过规范化处理的属性数据建库；使用MapGIS空间数据引擎对经过规范化处理后的地理底图、地质图、遥感影像、评价成果图件等矢量或栅格类空间数据建库。

4 系统总体框架

城市地质三维信息系统的总体框架大致分为四个层次，即：基础数据层→数据中心服务层→业务分析层→政府部门应用层。

4.1 数据管理与维护子系统建设

根据项目设计方案，集成已有的设计思想和功能模块，已经完成数据管理与维护子系统框架搭建，实现了基础地理、专业图件数据管理，原始数据的上传、下载、查询和管理，多专业属性数据导入、文档资料导入与管理、权限管理等功能。系统框架界面如图所示：

4.2 分析评价与三维可视化子系统建设

开发分析评价与三维可视化子系统包含了对遥感影像、钻孔业务、地质调查专题数据等的叠加显示，查询统计、地质专业图表的生成与编辑、三维地质模型构建及分析等多个功能模块。

分析评价与三维可视化子系统将地质调查数据库中的属性数据进行了管理，实现了钻孔点位动态显示、调查点位动态显示、基本通用查询。将工程地质专业钻孔、水文地质专业钻孔叠加到遥感影像和成果上进行显示，并且可以根据属性进行分段子图设置，依据不同深度、不同类型采用不同子图显示钻孔，不同专业点位可以采用不同显示方式。还可进行钻孔详细信息的查询，查询结果以列表形式显示。

4.3 三维可视化分析

为了方便、高效地对地质体边界、内部属性、工程实体进行探察，可对模型进行平移、缩放、任意方向拉伸、旋转等交互操作。系统还实现了对模型数据沿任意方向剖切的功能，并支持实体内部三维动态推进显示等。针对目前工程开挖的特点，系统还提供了基于三维模型的隧道开挖、漫游功能以及爆炸显示功能。

4.3.1 三维可视化

可设置地质面、地质实体等地质单元的透明度，实现模型的半透明显示，设置灯光、材质等一系列场景显示参数，以增强场景的真实感，设置坐标轴、包围盒、图例、方向标等场景辅助对象的显示。

4.3.2 三维模型切割

支持对各类地质体进行平面剖切、水平剖切、斜切、折线垂直剖切及组合剖切等多种剖切方式。通过鼠标输入线、对话框输入坐标、读取线文件等方式生成剖切路径，可以同时采用不同方式读入多条路径。

4.3.3 三维模型爆炸显示

三维模型爆炸显示功能实现将整个模型进行一次爆炸显示的过程，使得模型能够被充分的打散开来，便于用户了解地层里面的细节问题。

4.3.4 三维模型编辑

提供给用户可以对模型进行自由的拖拽以及旋转等操作，可指定拖动以及旋转的方向，解决了对某个创建在了模型里面的对象不容易直观分析的缺点。

5 结论

阜阳市城市地质信息系统与三维模型的建立，集众多地质数据于一体，建立了地质数据与空间之间的关联，使地质成果直观、快速地服务于城市建设成为可能。但因本次工作时间紧，工作量大，而且以往有多个部门在阜阳市开展了大量与地质相关的工作，取得了大量的工作成果，各类地质数据众多，本次工作未将阜阳市众多的地质数据信息全部纳入到系统中，有待今后进一步开展工作，进一步充实、完善阜阳市城市地质信息系统，更好地服务于阜阳的城市发展。

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P208[文献码]B

1000-405X（2016）-6-321-1