城市地下空间信息系统设计及关键技术研究

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1、同济大学博士学位论文城市地下空间信息系统设计及关键技术研究姓名：郑国平申请学位级别：博士专业：结构工程指导教师：朱合华20040901摘要城市地下空间资源作为城市的重要自然资源，在城市基础设施建设、民防一l：程建设、环境建设及城市可持续发展方面具有重要意义。随着人规模城市基础设施建设的进行、地下空间规划乖J地下空间立法工作的开展，以及信息技术的进步，越来越需要尽快建立城市地‘l-fij间信息系统，以实现对地层、地下管线、地下构筑物、地下水资源等地下空间信息的可视化和一体化管理。本文在提出了城市地。r空间信息系统概念和内涵的基础上，较全面地对系统的开发技术、建模技术、

2、数据库技术和T程应_}{j等方面开展了一些探索性工作，并对取得的成果进行了总结。主要工作包括：在研究了城市地F空问信息系统的信息多源性特点和基本功能要求的基础上，按照组件式软件的要求，并考虑地下空间信息流的特征，将系统划分为七个组件，分别为数据管理组件、专业建模组件、可视化组I"4：、空间分析组件、专业应用组件和WebGIS组件，组件与组件之间相互独立，又通过接口进行信息的交流，并对每个组件结构框架进行分析与设计。提出了“考虑不连续地质信息的三步地层建模法”，并以离散三角形曲面片投影求交算法和三维裁剪求交算法为基础，建立了基于地质采样数据(主要是钻孔信息)的、矢量面

3、向对象三维数据模型。该模型不但能表现规则层状地层结构，而且能构建基于特征断面的多精度管状地物模型，以再现不连续地质体，如断层、溶洞、地下构筑物、地下管道等。在空间散乱点的曲面拟合技术方面，介绍了系统采_}IJ的三种方法：反距离加权插值法、移动拟合法、克里金法，对这些方法的理论基础和适用性作了研究。在数据库技术方面，研究了基于对象一关系数据库管理系统ORACLE的地下空间综合信息数据库分析和设计。包括蚓幅结构设计、图层结构设计、物理设计、分类编码方案、符号化办案等。圈幅结构采州按行政隧划的分幅方案，符合目前地F空间信息的管理现状；图层结构jJ!『

4、根据专题划分成基础类

5、地理信息图层、地层信息I型层、地下管线信息图层、地F构筑物图层、施．i：过程信息图层、地F水资源信息图层等六大主题豳层和几十个亚图层。利用OracleSpatial的SDOGEOMETRY类为核心，实现了地下空间信息和非空间属性信息的无缝链接。在编制数据管理组件过程中，提出了一种称为“动态绑定技术”的数据库编程方案，人大简化了程序结构、提高了代码的经济性和效率。在城市地下空间海量数据存储性能改善技术方面，采用了索引技术、分区表和分区索日技术、数据库艿行计算技术和分布式数据库技术等改善海量数据存储和查询性能。地卜空间信息系统在在岩十工程、市政J：程、人防工程的勘察、设

6、计、施．1：，地卜空间规划、地F空间立法等领域都有美好的应埘前景。本文撮后以岩土工程地质勘察、地基基础的辅助设计、地F空间信息的网络化共享为例抛砖引玉地说明其廊用价值。关键词地F空间信息系统面向对象数据序数字地层地F管线地r构筑物AbstractAsanimportantresource．nrbanundergroundsl：laceisElsefuljnurbaninfrastructureconstruction，civilde凫riseconstruction，environmentprotectionandurbansustainabledevelopmen

7、t．Asthedevelopmentoflarge—scaleurbaninfrastructure，undergroundspaceplan，andundergroundspacelawmaking，andinformationtechnology,it’snecessarytoconstructundergroundspaceinformationsystemasquicklyaspossible．Sothat，undergroundspaceinformation，e．g．stratum，undergroundpipeline，undergroundbuild

8、ing，undergroundwaterresource，canbevisualizedandmanagedintegratively．AfterputtingforwardstheconceptofUrbanundergroundspaceinformationsystem(UUSlS)，somemaintechnologiesofUUSISarestudied，suchasdevelopmenttechnology,modelingtechnology,databasetechnology,engineeringapplicationandsoon．Thep