面向城市地质信息平台的三维技术研究

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1、面向城市地质信息平台的三维技术研究刘修国1,2朱良峰1,2尚建嘎1,2花卫华1,2（1.中国地质大学信息工程学院，武汉430074；2.武汉中地数码科技有限公司，武汉430074）摘要:城市地质信息平台是一个集城市地表、地上、地下多维、动态空间信息于一体的大型综合性空间信息系统，三维地质建模及其前后处理问题是系统建设面临的主要技术瓶颈。本文简述了城市地质信息平台的建设目标与功能特征，探讨了平台建设中的三维技术瓶颈，如三维空间数据模型、三维地质建模和三维地质数据的可视化表达与分析，同时介绍了作者在相关领域的研究进展与最新成果，指出了下一

2、步需要重点研究和解决的技术难题。关键词：城市地质信息平台三维地理信息系统三维数据模型三维地质建模可视化1．引言随着城市化进程的加快，城市建设所涉及的地质问题也日益凸现；系列城市地质问题严重影响了城市的可持续发展。城市地质工作是研究和解决现代城市发展进程中面临的一系列地质问题的重要途径，已成为现代地球科学发展与应用的重要前沿。自20世纪90年代以来，世界范围内的城市地质工作普遍面临信息技术迅速发展和普及应用的新机遇，以数字式空间数据库、计算机成图和GIS为依托的新工作模式渐成气候，构建一个基于三维GIS技术、三维可视化技术的城市地质信息

3、平台已成为当前城市地质工作的必需[1]。城市三维地质数据的可视化管理与分析是“数字城市”工程的重要支柱，城市地质信息平台通过对城市三维地质多源海量数据进行一体化的存储与管理，并在此基础上进行各种专业分析和各类工程地质信息的网络发布，从而为制定科学合理的城市发展规划提供基础地质资料和决策依据。因此，城市地质信息平台建设是提高城市地质研究水平、有效利用城市地质数据、实现城市地质资料面向政府决策、面向公众服务的有效途径。2．城市地质信息平台的功能要求2.1平台建设的总体目标基于目前城市规划、建设、管理、服务对城市地质信息的需求和城市地质工作

4、的现状，城市地质信息平台的建设就是要：根据城市地质信息不同应用部门、不同用户的实际需求，结合当前GIS技术、三维建模及可视化技术、空间数据库及计算机网络技术的特点与发展趋势，开发一个集信息输入、数据库管理和城市三维地质空间数据可视化分析于一体的功能全面、性能稳定、智能化的城市地质信息综合管理平台，实现对城市地质及相关数据的有效存贮、管理、可视化再现与网络化服务，为管理人员和工程技术人员提供综合化、智能化、规范化的基础应用平台，为城市规划和社会公众信息需求提供标准化、网络化、可视化的服务平台，为政府和社会搭建城市规划和工程建设的地质数据

5、信息快速响应平台，以满足对城市地质数据管理、应用分析的需求。2.2平台建设的功能要求根据城市地质信息平台的总体建设目标，平台应实现三个层次的功能和服务：（1）实现对城市地质及相关数据的有效管理城市地质信息平台应是一个集地上、地表、地下三维空间信息于一体的大型综合性三维空间数据管理和服务平台，涉及表征城市地上特征的数码景观和遥感影像数据、表征城市地表特征的城市基础地理数据、表征城市地下地质特征的地下三维地质空间数据等。如何科学有效地管理这些来源广泛、类别众多、数量庞大、时空多维、主题鲜明的空间数据，是平台首先要解决的问题。城市地质信息平

6、台应整合地质多源海量数据，建立城市地质信息综合数据库和信息管理系统，实现地质成果的数字化、成果资料的社会化和数据信息的共享化，为城市地质信息的科学化、网络化管理与服务提供技术支撑。（2）提供对城市地质及相关数据的可视化处理和专业分析在科学有效地管理城市地质及相关数据的基础上，建立各类地质数据的专业模型，并采用三维数字化技术直观、形象的表达地质数据的时空展布特征，并进行相关专业处理、分析，是平台提供面向专业应用和社会服务的基础。平台应能将地质勘查资料解释结果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，重建三维地质

7、构造形态模型，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表达、分析和过程的三维可视化。平台应能利用空间分析与数据挖掘技术支持复杂地质问题的决策研究。（3）面向公众及专业人员提供基于地质数据的基础和增值信息服务在前两个服务层次的基础上，平台应开发辅助决策等综合地质信息服务功能，为政府规划决策和公众需求提供基于城市地质数据的基础和增值信息服务。如提供与城市布局、建设和发展相关的基础地质条件和地质环境质量的评价，提出城市土地综合利用、地下空间资源及地质环境资源合理开发利用、地质灾害防治、地质环境保护和矿产

8、资源开发引起的生态环境整治等方面的对策和建议。基于地质三维数据开展增值应用服务，如基于地质三维数据基础之上，进行大型社区的规划分析；或基于地质三维数据，生成三维有限元单元体，实现三维沉降、变形和稳定性分析；或基于地质三维