济南泉域重点地段可视化三维地质模型建立

为深化对济南泉域的认识,运用已有钻孔、地质图、地形图及剖面图等多源地质数据,通过对钻孔数据、地质边界、DEM数据、断层数据以及辅助数据等多源数据进行耦合,对剖面进行CAD设计以完善空间信息,建立了济南泉域钻孔模型、断层模型、层面模型,采用Horizons-to-solids方法实现了实体模型的重构,最终完成了济南保泉三维地质建模。该模型实现了空间信息全方位、一体化显示,刻画了地质对象之间复杂的空间关系,解决了地质空间数据的查询、分析、计算与管理,为济南保泉工作提供了有力的地质依据。     

济南城市四维动态地质信息系统构建研究

近20多年,济南泉水流量逐渐衰竭,泉水断流时有发生,为保护泉水,恢复泉水喷涌,塑造济南城市形象,该次研究基于50多年的济南地下水勘查、试验和研究成果,实现对城市多源、海量、多期次、多比例尺、异构地质数据的有效管理,然后建立不同地质数据的专业模型,实现对模型时空展布特征的三维可视化再现,并提供对模型的专业处理与分析。最后,从二维三维等水文地质概念模型出发,加入时间维度,由历史积累的时空关系,反映济南城市地下水的时空变化规律,在三维地质模型的基础上实现地下水动态监测数据的嵌入,构成地下水四维地质信息系统,在其空间表征的基础上,介绍了城市地下水的形成,泉水的分布、成因、演化以及泉水断流的原因、保泉供水的对策措施等,引导城市地下水的保护和发展,为政府决策提供参考。     

面向城市地质信息平台的3维技术研究

利用现代信息技术构建一个集城市地表、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平台是解决当前我国城市发展所面临的一系列地质问题的关键,3维地质建模及其前后处理问题是平台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3维技术瓶颈,如3维空间数据模型、3维地质建模和3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,指出了下一步需要重点研究和解决的技术难题。     

面向地质大数据的结构-属性一体化三维地质建模技术现状与展望

开展三维地质建模的目标,不应当只是实现地质体框架的可视化表达,而应当同时实现地质大数据的聚合、管理、挖掘、分析和共享。然而,传统的方法和技术难以实现顾及地质语义的结构-属性一体化三维地质建模与耦合表达。多点地质统计学方法虽然便于多源数据、地质先验知识、结构-属性的融合建模,却仍然受到数据结构表达能力不足、三维训练图像难以获取和非平稳现象的限制。面向地质大数据集成与管理的要求,详细讨论了三维地质建模中的空间数据模型、基于多点地质统计学的结构-属性一体化集成建模方法、以及基于三维地质模型的地质大数据集成与管理的框架与模式。发展新型的面向地质结构-属性耦合表达的统一空间数据模型,以及知识驱动与数据驱动协同的三维地质结构-属性一体化集成建模技术体系,着力构建出地质大数据的聚合、集成、管理、挖掘和分析的可视化环境与操作平台,是未来三维地质建模领域的研究热点和前沿方向。      

基于智慧城市空间大数据的城市信息图谱建构研究

城市大数据信息图谱相较于传统地图信息平台而言,具有可定位、可视化、实时监测的特点;同时,将城市信息图谱平台精确落实到空间地块,则能实现从表层到深层对城市各系统、各单元的全面、综合的信息表达与联动分析。基于此,本文通过大数据采集、人机互动技术及谷地软件等方法,形成从建筑单体-用地地块-道路红线-街区单元-地形地貌的三维建筑精度的城市空间数据库,进而建构出城市多源大数据全信息复合数据库,这一数据库涵盖城市绿化系统、城市市政系统、城市微气候系统、城市产业系统、城市人车系统以及城市意象系统。在此基础上,通过Arc GIS平台将空间形态数据库与复合数据库进行空间耦合,形成基于统一空间坐标系的城市空间大数据信息图谱的基础模型;根据城市规划、城市设计与管理需要进行多对象的大数据组合与相关性分析,获得多源数据融合特征综合信息,进而优化规划和设计的科学决策。     

巨型城市(区)地质安全保障服务系统研究——以北京市为例

近年来,我国城市取得了前所未有的发展,截至2011年底,我国城镇人口达到6.91亿,并出现了北京、上海、香港-深圳-广州等巨型城市(区),借助其显著的规模经济效应和人口聚集效应,巨型城市(区)最有可能减轻城市系统的压力,提高城市总体效率,成为推动我国经济增长社会发展的重要引擎。但随着城市建的设异常活跃、规模不断加大、人口迅速增加,引发与城市土地利用、资源开发、废物处置、环境保护和灾害防治等有关的地质问题日益突出,直接影响和制约着巨型城市(区)地质安全与可持续发展。城市是建设在地质体之上的,这就注定城市的发展离不开地质工作的支撑,城市地质信息对于快速发展的巨型城市(区)具有不可替代的基础作用,充分利用大型空间数据库、GIS、三维可视化、计算机网络等现代信息技术手段,构建智能化、综合化、立体化、快速反应型巨型城市(区)地质安全保障服务系统,成为保障城市地质资源和地质环境安全,满足城市规划、建设、管理、减灾防灾的迫切需要。本文通过深入分析巨型城市(区)对地质信息和地质保障服务系统的需求,提出了巨型城市(区)地质安全保障系统总体框架,涉及巨型城市(区)地质资料数据中心、地质安全保障服务基础平台、地质安全保障服务应用系统等部分,并进行了北京市地质安全保障服务系统建设。     

哈尔滨城市地质三维可视化信息系统建设

哈尔滨城市地质三维可视化信息系统,是从哈尔滨城市地质工作的实际需求出发,充分利用现代数据库技术、GIS技术、三维可视化技术及计算机网络技术,设计并开发出一个集地理、基础地质、工程地质、水文地质、环境地质、地球物理、地球化学等多专业、多参数立体地质数据输人、管理、可视化及其分析评价为一体的功能全面、性能稳定的城市三维地质信息系统。     

城市三维地质数据管理与服务系统框架研究

城市地质数据的数字化管理与服务是“数字城市“工程的重要内容,3D GIS将在未来的城市数字化建设中扮演核心角色.介绍了3D GIS的发展现状及应用前景,详细讨论了基于3D GIS构建的城市地质数据管理与服务系统的设计思路和结构功能.三维数据结构的研究是3D GIS的核心问题并成为当前制约3D GIS深入发展与应用的瓶颈,由于缺乏对三维地质数据进行有效管理与可视化表达的三维数据模型,当前GIS的三维地质建模能力与三维空间分析能力都极为薄弱.在分析城市三维地质数据多种建模方法的基础上,采用一种基于TIN和TEN的混合数据结构来构建城市地质数据建模系统.针对城市三维地质数据的特点,探讨了城市三维地质海量数据的采集与管理、城市三维地质数据信息的Web发布等重要问题,力求为系统功能的最终实现提供完整的解决方案.     

基于t-SNE降维算法的区域化探数据中地质体空间分布信息可视化:以英格兰西南部为例

区域化探数据中包含了丰富的地质信息，提取出蕴含在这些数据中的地质体空间分布信息，对于区域地质研究和找矿勘查具有重要意义。区域化探数据通常包括数十个元素，属于高维数据，隐藏在这些高维数据中的地质体空间分布信息无法直接从数据中观察到。针对这个问题，构建了一个基于t分布随机近邻嵌入(t-distributed stochastic neighbor embedding，简称t-SNE)算法的高维区域化探数据降维可视化模型。t-SNE算法是一种非线性降维方法，特别适用于高维数据集的降维和可视化。选择对岩性鉴定比较稳定的元素，通过t-SNE算法将高维化探数据降维到人眼可观察的一、二、三维，把降维之后的变量表达为栅格图，通过三原色混合等方法进行可视化，从而把隐藏在高维化探数据中的地质体空间分布信息可视化表达出来。以英格兰西南部某地区水系沉积物区域化探数据为例进行研究来检验t-SNE算法在高维化探数据可视化上的实际应用效果。结果显示:①通过t-SNE算法对高维化探数据进行可视化得到的结果能够很好地反映研究区的地质体空间分布情况；②可视化的效果与t-SNE算法的目标维度和复杂度两个参数密切相关。在t-SNE算法中设定要降维到的目标维度越高，所显示的地质体信息越详细。③基于t-SNE算法的化探数据降维可视化效果比基于主成分分析(PCA)的化探数据降维可视化效果更好。本文研究表明基于t-SNE算法的化探数据降维可视化方法能够很好地将地质体空间分布信息可视化表达出来，对于推断地质体的空间分布有一定的指导意义。      

空间数据库电子接图表的设计与实现

目前,我国已建立多种基础空间数据库,但现有空间数据库管理系统中,地图制作、标准地图管理等仍需要采用标准分幅来满足统一管理的需要。如何更有效地管理海量分幅空间数据,并实现对其快速检索成了多尺度基础空间数据库建设亟需解决的问题之一。本文分析了电子接图表,实现了空间数据接图表的可视化,集成了现有的空间数据库管理与数据库可视化操作的功能;依据空间数据不同的比例尺类型、要素类型、几何类型,自动计算标准分幅编号、绘制分幅边界;提供空间数据库海量数据检索技术方法与参数传递方案、基于数据存储的逻辑结构设计数据检索方案,并总结出空间数据优化存储策略与高效管理方法。应用案例表明,空间数据库电子接图表能够提高分幅空间数据的可视化管理与检索效率,对涉及大规模空间数据库可视化管理和检索应用需求,有很好的理论和实际应用价值。     

基于模糊层次分析法的资源开发优化布局研究

本文以济南北跨城市规划区为例,采用模糊层次分析法及GIS空间分析技术,构建了"先建后采、先采后建、只建不采和只采不建"四种情境下的资源开发与城市建设适宜性评价模型,选取了对研究区综合效益影响较大的9个因子,采用德尔菲法确定了各情境下单因子内部的效益性评价分值,通过赋值叠加处理,得到不同情境下各评价单元的因子赋值结果,最...     

国土空间规划背景下的城市设计管控体系研究 ——以济南市为例

城市设计作为塑造城市特色风貌的有效手段越来越受到重视,在各地的新区建设和旧城更新中发挥了重要的引领作用。本文基于对济南市城市设计编制及管理情况的回顾,结合当前国土空间规划背景下城市设计的发展趋势,对济南中心城范围内2003—2020年编制的46项主要城市设计项目进行了汇总和梳理,剖析了济南市城市设计管理存在的问题,在此基础上,探索国土空间规划背景下济南城市设计管控体系搭建,以期为其他城市的城市设计管控工作提供参考。     

电磁波CT技术在济南地铁岩溶勘察中的应用

随着城市化进程的加速,济南城市轨道交通近年来发展迅速,地铁成为济南未来交通主要建设方向之一。作为泉城,岩溶是济南泉水补给、径流的重要通道,在济南地区普遍发育,但同时岩溶问题也是地铁施工的难点,因此,查明地铁线路下岩溶的发育程度至关重要。与南方岩溶的“大尺寸”相比,济南地区的岩溶尺寸要小得多,且多成蜂窝状、裂隙状,在空间上也无明显规律可循,这对物探工作的分辨率就提出了较高的要求。该次研究区域是地铁2号线任家庄站到腊山站沿刘长山路区间段。经初步探查,该区间段存在多处岩溶且线路地处闹区,车流量大,管线复杂。为了研究该区岩溶发育情况,该次采用电磁波CT技术对区内岩溶进行了探测,通过对区域内地质介质电磁波吸收系数差异的研究,结合钻探资料进行对比,推断出岩溶区吸收系数的取值区间;最后对推断的岩溶区进行钻探取样,验证了物探与钻探的吻合程度。该方法在岩溶勘察中取得了良好的效果,为济南地铁设计及施工提供可靠的依据。     

济南市城市地下空间资源开发利用适宜性评价

随着城市建设的快速发展,土地资源紧张成为限制城市健康稳定发展的主要因素之一,地下空间资源开发成为解决这一问题的主要途径之一,而对城市地下空间资源进行因地制宜的适宜性评价是对其合理开发利用的关键。该文采用专家调查法、层次分析法(AHP)等研究手段,对城市地下空间资源开发利用适宜性评价进行了研究,以济南市地下空间资源开发利用为例,分析了济南市水文及水文地质、工程地质、环境地质等影响因素,构建了济南市城市地下空间资源多层次评价体系,重点研究了泉水保护对济南市地下空间资源开发利用的制约影响,建立了一套适用于济南市地下空间资源的综合评价模型,旨在为济南市后续地下空间资源开发利用提供理论依据。     

城市地质调查中第四纪地质钻探精细化编录工作方法——以济南市新旧动能转换先行区城市地质调查为例

查清第四系结构是覆盖区城市地质调查工作的重要任务,而钻探是获取第一手资料的重要手段,在地质编录时应做到尽可能详尽、准确。城市地质调查工作往往为城市工程建设服务,编录不仅要满足第四纪地质研究的需求,还要满足工程地质方面的要求。本文结合济南市新旧动能转换先行区城市地质调查项目第四系编录经验,对第四系和工程地质岩性描述方法、野外岩心照片拍摄和室内色彩校正处理的方法进行了总结,为城市地质调查中钻孔编录工作提供参考。     

MapGIS和ArcGIS平台在菏泽城镇地籍管理信息系统建设中的综合应用

菏泽市在第二次全国土地调查城镇地籍调查工作中,综合应用MapGIS,ArcGIS基础平台,Oracle数据库和GPS,GIS,RS技术,建立权属清楚、界线与分类准确、数据可靠、图表、实地与数据库一致的城镇地籍数据库和地籍管理信息系统,为准确掌握土地利用动态变化趋势,提高节约集约利用水平,满足国土资源"批、供、用、补、查"统一监管平台和一张图建设管理需要,实现调查成果的信息化、网络化管理和土地资源的社会化服务,提供可共享的空间和属性数据;为领导宏观决策、政府各部门制定可持续发展战略规划提供科学依据和技术支撑。     

济南市平阴县大孙庄地区地热氡泉形成机理探析

济南市平阴县玫瑰镇大孙庄已发现两眼地热氡泉井,地热流体中氡含量高达332.6～625.7Bq/L,属于稀缺的天然理疗热矿水资源。采用土壤面积测氡、土壤剖面测氡、可控源音频大地电磁法（CSAMT）测量、水氡测试等方法,研究其形成机理。通过分析氡的物源条件、空间条件、动力条件,结合地热田的地质条件、水文地质条件、构造条件、水化学特征,建立了大孙庄地热氡泉形成机理模型,为在具有类似地质背景条件的地区勘查开发地热氡泉提供借鉴。     

耕地用途管制制度下的济南市耕地后备资源开发利用潜力研究

本文以济南市为研究对象,运用极限条件法初判济南市耕地后备资源宜耕性并划分潜力类型区,在此基础上,采用多因素综合评价方法测算宜耕后备资源的开发复耕难易程度并划分难易程度等级。结果表明：济南市各区县宜耕未利用地分布差异较大,从潜力类型区分布来看,丰富区和较丰富区主要分布在中南部山地丘陵区和南部沿黄区域,较匮乏区主要分布在北部平原区和南部山区,资源匮乏区主要为中部主城区附近。济南市易开发后备资源主要分布在中南部山地丘陵区。该研究可为济南市不同地域后备资源开发时序安排,科学编制耕地占补平衡和进出平衡方案提供参考。