三维城市、三维地质、三维地学等三维GIS应用介绍 - 图文

三维地学产品系列

三维地学产品系列是在新一代面向网络超大型分布式地理信息系统基础平台K9基础上，实现综合地学数据的高效存储管理、更新维护、查询统计、地质成图成表、分析应用、专业评价及地质数据多元统计分析、三维地质建模、可视化及分析，面向地质人员、政府规划、建设部门、企事业单位以及社会公众等不同层次用户提供地质信息服务。

图 1三维地学产品系列建设目标

地学资料管理系统

地学资料管理系统C/S版

地学资料管理系统C/S版面向数据管理维护人员提供基础地理空间数据、各专题属性数据、成果图件、文档资料等各类资料的数据库管理维护及操作监测，辅助地学资料管理人员进行多元多尺度的可视化数据管理，包括地质数据库扩展与配置、地学资料的录入、导入导出、数据检查、显示查询浏览、钻孔地层交互式标准化、权限配置管理等。

图 2地学资料管理系统功能结构框架

地学资料管理系统B/S版

地学资料管理系统B/S版面向社会公众发布整理好的地学数据信息。通过MapGIS数据中心设计器自由定制数据的专业目录树，方便实时更新和发布；对大量地质资料元数据分类、分级管理，进行查询，发布；支持各种格式的地质资料的浏览；支持平面、球面模式下的三维模型展示和空间分析操作。

图 3数据查询结果显示及定位

地学辅助成图编辑系统

1) 柱状图生成与编辑：采用基于模板定制的钻孔柱状图自动生成与编辑机制，完全面向对象，基于各种数据（包括时代、岩性、各种曲线、图片）自动生成柱状图，并进行编辑。

图 4基于模板定制的柱状图

2) 剖面图快速连接与编辑：以钻孔数据为基础，支持包括剖面线、地表地形线、地层底板等高线等MapGIS矢量数据，还支持断层、褶皱、综合柱状图等表格数据；提供手动连接和自动连接功能，支持分层点、地层分界点的智能捕捉，提供剖面图编辑修改功能。

图 5剖面图效果图

3) 等值线图生成与编辑

按照用户需求得到不同的类型的等值线，可进行编辑与保存，以满足出图的需要。 4) 多要素综合图排版制作与输出

将生成的各种类型图件或添加其他已有的MapGIS格式图件进行任意排版形成多要素综合图，可添加图例、标题、指北针等其他制图要素，制作出各种用户需要的综合性图件。

三维地学复杂地质体建模系统

复杂地质体表达

提供基于钻孔的多级、动态地层建模方式全自动地构建不同精度要求的地质结构体。

提供多源数据约束下的地质结构建模，基于地质剖面数据，将等值数据、钻孔数据、地质平面图数据等约束进来，形成复杂的地质体模型。

图 6多源数据建模

提供基于交叉剖面数据半自动构建复杂地质体模型的三维建模方式，也可对剖面、钻孔、等值数据、平面地质图等这些多源数据进行集成建模，更真实的反应实际地质情况。

图 7交叉剖面数据半自动构建复杂地质体模型

提供含断层的复杂地质体建模，将区域内的断层结构进行直观表现；根据离散数据直接自动生成三维曲面，多个曲面还可以进行动态演化模拟。提供基于地质体内物理、化学属性值和其它地质参数（如孔隙度、化学元素含量等）的三维空间分布规则化建模。

图 8属性模型分析

三维空间可视化与分析

可实现三维模型的多种可视化表达和分析应用。

1) 三维模型通用拾取：对三维场景中打开的任意模型进行属性的拾取。

2) 三维模型切割：支持对各类地质体进行平面、水平剖切、斜切、折线剖切及组合剖切等多种剖切方式。隧道切割提供对三维地质模型的隧道开挖功能；还可进行虚拟钻孔开挖。

图 9隧道切割及漫游

3) 三维模型动态剖切：支持用户指定被剖切模型，沿某一方向实时进行剖切。 4) 三维模型爆炸显示：使模型被充分打散开来，便于用户了解地层内部的细节问题。 5) 三维模型编辑：对模型进行自由拖放及旋转，解决独立地层不容易直观分析的缺点。

城市地质信息管理与服务系统

基于综合地质信息数据库完成数据二维可视化表现、查询统计、图表生成、分析评价等地学基础业务功能；既可为三维模块提供数据支撑，也可针对专业领域进行扩展，形成面向专业的信息管理与服务系统，例如工程勘察信息系统即为基于此扩展得到的系统。

地学基础业务模块

1) 数据管理：按照目录树的方式组织管理所有地学数据。

2) 数据查询统计：对属性数据、图件数据、文档资料数据进行查询、浏览或统计。 3) 数据成图出表：对基础数据进行统计出图或者出表，包括平面图、柱状图、剖面图、各种形式的统计图等，以及土层物理力学参数表、地层特性表。并提供图表的编辑输出功能。

4) 专业分析计算：对于某些专业数据，可以提供一定的分析计算工具。

图 10各类统计图

三维地学评价决策模块

三维地学评价决策模块简化了评价模型的操作流程，提供评价模型的管理工具、各种数据分析的工具，评价模型表现形式多样化，从而进行辅助决策。从建立评价体系，到评价因子和评价指标的确立，再到评价结果的生成，到用户根据结果提出决策方案，提供一体化的服务。

图 11评价分区图 图 12正态分布图

典型案例

按照此模式，中地数码集团与上海市地质调查研究院合作研发的上海市三维可视化城市地质基础信息与咨询服务系统在2008年7月通过上海城市地质调查项目联合领导小组办公室组织的专家评审，评为优秀级，专家组一致认为项目成果具有创新性和实用性，达到国际先进水平。该专题项目是我国首个启动的城市三维地质信息系统研发项目，在全国范围内具有较强的示范作用和探索性，项目建设成果一直受到中国地质调查局、上海市房地局领导以及各试点城市有关部门的高度关注。所取得的成果和经验在全国城市地质试点项目中起到了很好的示范和借鉴作用，该项目荣获中国地理信息系统协会颁发的2009年度中国GIS优秀工程金奖。

岩土工程信息系统

岩土工程信息系统是用于工程勘察数据的一体化管理和可视化表现，为勘察规划、建设与管理提供基础地质数据和决策服务的集成系统。可以满足城市规划和重大工程选址、初步设计，在详细勘察中利用，可作为城市应急地质事故处置中的决策依据。

1) 岩土工程数据管理与维护

对各种格式的数据提供录入、批量导入功能；对华岩、理正等工勘软件数据进行全面兼容；可查询钻孔基本数据，进行各种工勘报告、图片、多媒体资料的上传、下载、浏览等。

2) 岩土工程数据专业分析应用

对地层统计结果进行报表输出；对用户入库前数据按原格式报表输出；支持工勘报告等文件模板输出；支持桩基承载力，地基承载力沉降量、地基液化判别或者其他计算。

3) 岩土工程数据成图

能够生成包括工程勘察报告中所需的柱状图、统计图、剖面图、等值线图、固结试验EP曲线、剪切试验PT曲线、图层压缩曲线、十字板、静力触探等一系列专业图件。

图 13基于多源数据的自动建模

4) 岩土工程三维建模与分析

针对工程地质领域所研究的地质体层状特性，提供基于钻孔数据、剖面数据及等值线图等多源数据的三维工程地质地层结构模型的自动构建。

图 14基于多源数据的自动建模

三维地质模型的分析应用包括三维模型通用拾取、三维模型切割、三维模型动态剖切、爆炸显示和编辑等一系列实用的三维模型分析应用功能。

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