地上下一体化的三维空间数据库模型设计与应用

大规模地上、地下三维实体建模与空间分析应用中,由于三维模型的多样性和对象空间分布的不均衡性,如何高效地一体化组织和管理海量三维空间数据成为当前三维GIS的核心问题之一.提出了一种兼顾空间关系与语义关系的三维空间数据库模型,给出了相应的概念模型、逻辑模型和物理模型.特别针对地质体的复杂性,给出了顾及语义的多尺度地下空间目标概念模型和多层次三维空间索引机制.用武汉市和南京市三维数字城市示范区模型数据进行了应用试验分析,验证了该模型的有效性.      

基于多源异构数据的大比例尺地上地下一体化城市三维模型集成方法研究北大核心CSCD

本文通过对大比例尺城市三维模型和城市地质模型集成过程中存在的问题进行研究,提出了基于多源异构数据的地上地下一体化城市三维模型集成方法。首先将地上、地下三维模型以独立功能区为单位进行单体化处理和重组,并在单体化区域内以高精度DEM为地层的水平基准,以钻孔岩性矢量为地层的垂向基准,采用钻孔核定法对地质体穿插、建筑体悬空、河流水体交叉等不正确、不合理的三维空间拓扑关系进行处理和校正,从而在不同的地学空间实体之间建立正确的相交、相离或重合的拓扑关系,实现地上地下三维模型的一体化集成。本次选取北京南站附近4.9 km^(2)区域开展试验,使用本方法快速、准确地解决了496处地层穿插错误、385处建筑体悬空错误和2处水体拓扑错误,取得了良好的集成效果,为已建模型的二次利用提供了机会。     

地上地下一体化三维可视化平台基本技术框架

正智慧城市的概念自2008年由IBM提出以来,坚持以人为本,绿色、低碳、可持续发展的理念,在民生、环保、公共服务、城市建设、医疗卫生等领域都开展了广泛实践。智慧城市的建设,以往较多关注"地上"部分,而城市管理又离不开"地下"数据资料的支持。2017年《政府工作报告中》提出"统筹城市地上地下建设,加强城市地质调查"、"使城市既有‘面子’、更有‘里子’",中国地质调     

基于Voxler平台的城市地质调查数据的 三维可视化

在计算机虚拟的三维环境下,可以更加直观、形象的展示地质模型,服务于工程建设、科学研究和决策支撑。Voxler平台具有强大的建模、分析和三维可视功能,可用来支撑"透明城市"的实现,但却鲜用该方面的应用研究。以丹阳市小城镇水工环地质综合调查项目为依托,采用Voxler平台中的计算、图形输出和通用模块,探索了该平台在城市地质调查数据三维可视化中的应用潜力。结果显示该软件在钻孔、地质界面、地质体和试验测试数据的可视化以及地上地下一体化建模方面,具有良好的应用效果。     

基于数字矿床模型的新疆可可托海3号脉三维定位定量研究

以数字矿床为手段,进行资源三维定位、定量研究是危机矿山隐伏矿体找矿的新思路和新方法。在对可可托海3号伟晶岩脉的地质模型、成矿规律进行研究和总结的基础上,以Mincromine软件为平台建立了3号脉9个共生结构带的三维实体模型,并利用钻孔数据开展隐伏矿体的定位定量研究。结果表明。可可托海3号脉仍有较好的开发利用潜力,矿体中大于工业品住的BeO保有资源量60t,预测资源量63t。可为矿山的复采提供4～5年的资源保证。在矿脉的外围及深部,大于边界品位的BeO远景资源量1118t,Li20大于边界品位的资源量241t,显示3号脉具有良好的深入勘探开发的前景。对实例的研究也表明,基于数字矿床模型的研究方法在危机矿山找矿中具有独特的优势。     

数字三维地形技术

数字摄影测量学与现代信息科学的结合产生了数字三维地形技术，使人们能够借助计算机技术在三度空间完成对地形形态数字化的真实描述。获取数字三维地形成果主要涉及数据源、采集模式和生产流程3个方面。可视化与虚拟现实技术数字三维地形成果具有真实的效果和强烈的临场感。查询、分析、仿真等功能的实现使数字三维地形技术有广泛的应用价值。     

盆地三维构造-地层格架的矢量剪切原理及方法

三维矢量剪切功能的强弱, 是衡量所建立的盆地三维数字体质量的重要标志.在阐述了基于B-Rep模型的盆地三维数字体矢量剪切原理之后, 探讨了在计算机上实现矢量剪切的技术途径与方法.以线条、填充多边形、曲面和注释4种图元的剪切为基础, 建立了一个较为完善的盆地三维数字构造-地层体的矢量剪切模型, 并且编制了相应的软件.使用这一技术方法和软件系统, 对珠三凹陷进行了实际的矢量剪切分析, 取得了良好的效果.      

三维地面模型的可视化研究

对于地形模型的构造有多种方法，如；规则格网法（GRID）、不规则三角网（TIN）和混合法（GRID－TIN）等。GRID模型具有较小的存储量和简单的数据结构，便于存储和管理。在对这些已有的三维地面模型进行分析的基础上，着重以DEM矩形格网法为例探讨了地面模型的构造，并在此基础上实现了三维地面模型的动态显示和交互操作等功能，最后给出了具体实例。     

重庆都市经济圈城市地质三维地质结构模型构建方法

针对山地丘陵城市的地貌和地质构造特点以及前期开展重庆都市经济圈三维地质结构模型建设经验,通过离散光滑插值技术的多源数据自动构面与正确性检查机制,采用在二维状态下可判读和分析调整的等值线建模技术,将地质调查数据、钻孔数据、人工绘制剖面等数据进行多重融合插值建模。同时,根据模型输出中间结果检查等值线图进行判读完善,将判读认识更好地融入地质模型的建设中,从而形成在一定精度下更符合实际的地质模型。研究成果可应用于沉积类矿山勘查、区域性地质调查等的模型建设中,为城市规划、工程决策、地质分析和自动制图等工作提供服务。     

三维地质建模与地矿勘查图件编制一体化方法研究

利用先进的三维可视化模型改造传统地矿勘查图件编制是目前研究的一个重要方向,是实现地矿勘查图件定量化、精准化编制的一种有效途径和方法。以传统方法矿产资源储量估算为主线,以矿山三维地质建模及资源储量估算相关图件编制为切入点,对三维地质建模与地矿勘查图件编制一体化方法进行了探索性研究。通过矿山实际应用表明,该方法可有效解决矿山在不断勘探与开采过程中所面临的三维地质模型更新与地矿勘查图件动态编制问题,初步实现了矿山三维地质建模与地矿勘查图件编制的一体化与可视化;有效避免了地矿图件编制中的三维空间地质内容不一致问题,矿山图件编制及三维地质建模效率与精度明显提高,应用效果显著。     

基于实时矢量剪切的三维地质体模型序贯剖面可视分析方法

三维地质模型是地质结构、成分、构造和地质数据在三维可视化空间的有效载体。而基于矢量剪切技术的地质切片,可以直接从三维地质体模型上快速提取纵横交错的虚拟地质剖面,直观地显示地下某一位置的地层结构及地质构造的空间形态。但孤立的地质剖面不能很好地表征地质结构、构造及地质现象的空间连续变化。为此,提出了一种基于实时矢量剪切的三维地质体模型的序贯剖面可视分析方法。运用基于多线程的实时矢量剪切技术,分别完成每个虚拟剖面的地质结构、构造和属性特征的布尔运算,生成具有空间拓扑结构和属性特征的可视化地质切片;依次生成整个地质体模型的多组序贯剖面,最终实现对三维地质模型的结构进行连续、动态显示。通过定制界面进行扫描方向、线程、剖面帧数等参数的控制,具有很好的灵活性、可控性和自动化程度,实现了对三维地质模型的实时、多角度序贯剖面的动态扫描,使得地质空间可视化分析更加直观、高效、灵活。     

振动台试验三维层状剪切模型箱的设计及性能测试

在研究地震荷载作用下土-结构动力相互作用的问题和验证方法时,振动台试验被认为是一种有效的工具。试验时应使用合适的模型土箱,试验模型箱的边界效应成为直接影响模型试验结果准确性的重要因素。设计制作了一个由19层圆形环组成的三维层状剪切模型箱,高度为1 800 mm,内径为4 500 mm,层间铝合金框架采用三向运动支撑件连接。开展了模型箱振动台试验,通过埋设在土体中不同深度和位置的加速度计获取的地震反应来研究箱体的边界效应。试验时振动台面输入用于核电工程设计AP1000谱三维地震动。比较了不同深度各测点的加速度时程和反应谱值,计算得到从箱体中心到边缘测点的土体反应的峰值加速度的相对误差值,采用谱比法计算得到加速度反应谱相对误差值。试验及分析结果表明,设计的三维层状剪切模型箱在3个方向上都具有良好的真实场地无限边界条件的模拟效果,解决了现有层状剪切模型箱仅能单向或双向输入水平地震激励的不足。     

基于无人机倾斜摄影的数字露头实景三维模型构建

地质露头在地质研究中具有极其重要的地位。传统地质露头野外数据采集多以相机拍照、人工测量为主,存在诸多局限性。基于无人机的倾斜摄影技术及其配套的快速三维建模技术是近年发展起来的高新技术。本文将无人机倾斜摄影技术引入地质露头数据采集中,研究了基于无人机倾斜摄影的数字露头实景三维模型构建方法并详细论述了工作流程。文章以鄂尔多斯盆地大石头井沟剖面和二道沟剖面为例进行了案例分析。研究表明：基于构建的数字露头实景三维模型可进行剖面量测、岩层岩性分析、岩层走向分析、岩层叠覆情况分析等多种地质分析。相较于传统地质露头数据采集方式,该方法具有真实全面、高效易用的特点。     

三维地层模型中地层划分的探讨

地层作为三维地层模型的一个重要概念,在三维地层模型的建立中起着关键作用。如何以岩性来刻划这些层面就显得非常重要了。根据地质钻孔资料中岩层分界点的排列,确定地层的排序。根据多层DEM建模的概念,按岩性对多层DEM进行了交叉划分处理。形成空间中严格按照岩性为要素进行划分的三维地层模型的骨架结构。     

基于数字矿床模型的西藏玉龙斑岩型铜矿三维定位定量预测

西藏玉龙铜矿是世界级的超大型斑岩型铜矿,位于迄今中国发现的最大的斑岩型铜矿带上。目前对于这一令人瞩目的铜矿区的研究大多建立在二维的基础上。鉴于此,以“数字矿床”技术为手段,结合西藏玉龙矿区的地质特征,以Micromine 软件作为平台,选择合适的建模方法,构建起玉龙斑岩型铜矿区的数字矿床模型,开展资源的三维定位定量预测。研究表明,西藏玉龙铜矿Ⅰ号矿体体积大、品位低、资源量最多,外围的Ⅱ号和Ⅴ号矿体由于次生氧化,体积小而品位高,具有可观的富矿资源和优先开采的价值。对实例的研究也表明,基于数字矿床模型的研究方法在现代的矿产资源开发中具有明显的优势,有着较高的推广和应用价值。     

基于数字矿床模型的西藏玉龙斑岩型铜矿三维定位定量预测

西藏玉龙铜矿是世界级的超大型斑岩型铜矿,位于迄今中国发现的最大的斑岩型铜矿带上。目前对于这一令人瞩目的铜矿区的研究大多建立在二维的基础上。鉴于此,以"数字矿床"技术为手段,结合西藏玉龙矿区的地质特征,以Micromine软件作为平台,选择合适的建模方法,构建起玉龙斑岩型铜矿区的数字矿床模型,开展资源的三维定位定量预测。研究表明,西藏玉龙铜矿Ⅰ号矿体体积大、品位低、资源量最多,外围的Ⅱ号和Ⅴ号矿体由于次生氧化,体积小而品位高,具有可观的富矿资源和优先开采的价值。对实例的研究也表明,基于数字矿床模型的研究方法在现代的矿产资源开发中具有明显的优势,有着较高的推广和应用价值。     

基于三维数字地质模型的地质空间动态剪切分析技术

基于三维数字地质模型的地质空间剪切分析是"玻璃国土"建设所面临的关键技术之一。其难点包括复杂三维数据环境中的高效实体布尔运算方法,以及相关三维实体语义信息的实时查询处理。采用基于BSP树的多边形合并与分解技术,实现三维空间实体的布尔运算与矢量剪切;采用多线程实现不同要素集合的并行裁剪运算,并在三维空间数据库引擎的支持下,进一步提升地上地下一体化信息处理和语义查询效率。以武汉市规划信息系统为例,实现了地下硐室和隧道动态开挖过程的三维地质空间剪切分析,并结合水利水电工程地下厂房设计和矿山三维巷道设计实例,说明了基于三维数字地质模型的地质空间分析的综合应用效果。     

城市应急管理模型之设计

随着城市建设的快速发展 ,各类危及国家和人民群众生命财产安全的突发性事故灾害时有发生 ,尽管各有关部门的抢救队伍在实施抢险救援中发挥了积极作用 ,但各抢险救援力量专业单一、分散行动 ,形成不了合力 ,难以及时有效处置重大或特大突发性、综合性、大面积的城市事故灾害 ,特别是像地震以及的美国的 9 1 1那样突发性事故。我们目前开展的震害预测与灾害快速评估系统只是针对地震的 ,而地震是小概率事件。因此要应对城市各种重大突发事件 ,城市有必要建立一种应急机制或综合的应急管理信息系统。根据“数字城市”的思想 ,通过一个通信系统与信息系统集成的平台 ,统一协调公安、消防、急救、交警、公共事业、民防、地震等政府部门 ,为市民提供快速、及时的各种救助和相应的服务。统一报警、统一指挥、快速反应、联合行动 ,从而有效地减少损失。     

城市三维地质调查数据库

将城市地质调查中的基础地理、工程地质、地球物理、地球化学等数据综合起来进行一体化管理, 对城市规划、建设、环境综合评价、公众信息发布具有重要的意义.在通过分析城市地质调查数据的广泛性、多样性、多维性等特点的基础上, 对数据进行了分类整理, 提出了适合城市三维地质信息管理与服务系统建设的基于勘测点的数据结构模型, 这种结构具有简单、易维护、可以满足多层次查询需求等特点.在此基础上结合城市三维地质应用设计了C/S (Client/Server) 和B/S (Browse/Server) 混合的数据库体系结构, 达到了应用的要求.