三维地质自动建模与可视化

三维地质自动建模与可视化

北京国遥新天地信息技术有限公司遥感应用第一事业部柳蛟

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一、前言

1.1项目背景

数字城市建设方兴未艾。现在的数字城市建设正处于基础建设阶段，为完成该阶段的任务，必须采集包括地上、地表和地下等部分的三维数据，并实现其可视化。同时，各城市因其所处地质带的不同而不同程度地受到地震、地面沉降、滑坡、岩溶塌陷等地质灾害的影响。为此，一些城市正在进行有关地质灾害的预警和防治工作。其他很多领域，如城建工程、地下工程、水电工程、交通工程、环境工程、资源开发等都贯穿有地质问题。上述工作的开展和问题的解决迫切需要借助三维可视化技术对地质数据进行可视化，从而为相关工作提供帮助。因而，三维城市地质信息可视化受到很多学者和相关工作者的重视。

基于目前地下管网和地下建构筑物信息的基础，增加地质数据的收集整理，并进行直观的可视化三维建模分析，可更好的为地下工程建设，城市规划等问题提供决策信息支持，使地下空间信息管理单位对相关数据进行有效的管理。

基于现有地质数据采集、处理的成果，结合EV-Globe大型三维地理信息平台，从三维地质数据结构、三维地质钻孔数据展示、三维地质自动建模、三维城市地质信息可视化系统的功能设计等方面对三维城市地质信息可视化进行研究和应用。

1.2历史回顾

2002年开始，当时在海外工作的朱焕春博士和李浩博士试图将他们所应用的一些地质体三维可视化技术推广到国内，即便是在发达国家，当时这项技术也才刚刚开始应用。但是，因为这些国家已经具备了调研和开发过程的积累，以及技术市场商业化体制的优势，推广过程相对很快，到2005年，大部分已经全部采用三维可视化资料，包括地质体几何形态、测试资料、监测数据等全部打包在一个三维计算机图形和信息系统中，电子化和图形化为专业

图形处理和分析、跨专业交流提供了极大便利，也促进了配套技术的发展。相比较国外发达国家，国内的三维地质可视化开发更多是处于探索和研究阶段，到目前为止还没有形成商业化的产品。在国际化竞争日趋频繁和激烈的今天，自主开发一个具有竞争力的三维地质可视化产品是必须经过的一个历程。从技术发展和技术进步的角度讲，从底层技术开始的自主开发显然是好事，不但掌握了底层技术，而且对于实际问题便于改进。

1.3存在的问题和解决方案

目前，没有相关的地质采集数据的标准，缺少对地质原始勘探资料的管理和有效应用。当采用三维可视化技术描述地质体和应用于生产实践时，需要改造的环节就很多，总体包括三个方面：

1、地质勘察数据的有效管理和高效应用：其中的高效应用是目标，即勘察数据能否很快捷地应用于建立三维地质模型，这取决于两个方面，一是勘察数据是否有规范地系统管理，二是数据的可靠性。建立和使用数据库可以解决第一个方面、但不能解决第二个方面的问题。因此，最大程度保证数据库中的数据准确可靠是保证三维可视化工作效率和现实可行性的重要环节。

2、目前天津还没有专门针对城市地质体的三维可视化系统。因此，即便是相关地质部门采集到原始勘探资料，可以实现某些形式地质对象的模拟，仍然在一些特定环节还不能很方便地进行操作（如信息的共享），这不是技术上能否实现的问题，而是从实用的角度能否快速方便的问题。

3、建立三维地质模型不是三维可视化设计的目的，而仅仅是开始。利用建立起来的三维地质模型服务生产才是三维可视化设计的目标，这涉及到成果表达方式与行业规范的一致性。系统的功能与生产要求有多大的差距则是影响效率和实用性的关键。

综合地，针对以上地质体可视化技术的发展历程和应用现状、以及天津地质行业的现实条件，地质三维可视化系统开发与应用的总体构想是开发先进和成熟的技术引擎、然后围绕上述三个方面的问题进行研究和应用，图 1表示了这种构想和完成该系统需要开展的工作、以及具备的总体功能。

构建的地质三维可视化系统由三个子系统组成，分别满足现场数据采集和可靠性验证、三维建模、三维模型应用三个方面的需要。