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MAPGIS三維地質建模軟件組成

1.三維處理基礎平臺MAPGIS-TDE

MAPGIS-TDE三維處理平臺是中地公司在MAPGIS7.0中推出的壹套真三維空間數據處理開發平臺,該平臺是中地公司三維地學產品和應用項目開發的基礎模塊。該平臺本著“面向專業領域,開發主題型三維應用系統”的設計原則,同時為適應地學三維應用正在朝地表、地下信息集成,強調表達的真實感及實時性以及多維、網絡化等方向發展,在MAPGIS7.0內核模塊基礎上,全面整合GIS、DEM、三維景觀建模、三維地質構模、體視化、三維模型顯示、虛擬現實、數據庫、網絡通信等多方面的技術,采用先進的三維空間數據模型、構模算法、三維可視化技術及框架加插件的軟件體系結構,是壹個研制開發的技術起點高、算法新穎、易於擴展、可滿足不同層次用戶需求的三維空間信息存儲、管理及應用、開發的平臺。目前,在平臺所提供的基本框架、三維空間數據管理和渲染引擎基礎上,中地公司開發了景觀建模及可視化、地質建模及可視化、體數據建模及可視化、虛擬仿真顯示驅動等面向具體應用領域的三維建模和可視化支撐工具,用戶可根據需要自行選擇配置或自己開發插件擴展平臺功能。MAPGIS-TDE開發應用體系結構框架如圖6-1所示,綜合來講該平臺具有如下特點:

圖6—1 MAPGIS-TDE框架結構

(1)高效的三維空間數據管理。MAPGIS-TDE的三維空間數據庫采用先進的顧及拓撲、面向實體的三維空間數據模型,可實現多種三維矢量模型和柵格模型空間數據和屬性數據的壹體化存儲管理。通過三維空間數據引擎G3D SDE,支持基於文件的本地化存儲和基於大型數據庫的網絡化存儲兩種三維空間數據存儲管理方式。

(2)統壹的三維空間數據渲染引擎。三維處理平臺提供統壹的三維空間繪制引擎接口,同時支持OPENGL和DIRECT 3 D三維渲染引擎,提供多種顯示接口及特效。平臺的三維空間繪制引擎提供針對系統存儲管理的三維空間數據的直接渲染和漫遊控制,包括鍵盤與鼠標驅動、路徑漫遊等多種三維場景操作方式,這壹設計極大簡化應用系統開發的工作量,減輕了應用系統開發人員在不同三維渲染引擎上的花費,提高開發效率。

(3)高效的地表、地下景觀建模。針對地表地形、地物、地下洞室等地下建構(築)物、地下管線三維建模應用,MAPGIS-TDE在構建平臺提供了與之相應的壹系列模型建模(導入)、編輯、可視化及分析工具,支持快速建立大規模地上、地下景觀集成的三維場景。

(4)高效的地質體三維建模工具。針對巖土工程、區域三維地質、礦產儲量估算等領域工作的應用需求,MAPGIS-TDE在構建平臺中提供了特定的地質體結構建模、地質體模型可視化及地質體剖切分析等專業應用工具。支持基於多源地質數據(地表高程數據、地質圖、構造圖、地層等值線、鉆孔數據、地質剖面等)耦合建模,可建立包含斷層的復雜地質結構模型。

(5)體數據建模及可視化。針對地質體內物化屬性等體數據在區域地質信息三維可視化分析領域中的應用,平臺提供了相應的地質參數體數據插值、可視化及分析工具。

(6)多通道虛擬仿真顯示驅動。針對虛擬現實系統中立體投影系統多通道場景同步顯示的需要,MAPGIS-TDE中開發了多通道被動(主動)立體顯示驅動程序,可用於景觀模型、地質模型、體數據模型等模型在多通道立體投影環境下的立體展示引擎。

(7)三維模型集成及分析。支持將地表以上的景觀模型、地表地形、地質體模型、地下建(構)築物和地下管線模型等三維空間信息進行集成,構建多層次的區域三維模型場景,並支持模型空間查詢、任意截面剖切、任意方位實時動態剖切、隧道開挖模擬及體積、面積量算等分析計算功能。

2.三維可視化工程勘察信息系統

MAPGIS三維可視化工程勘察信息系統是壹個運行在Windows2000/XP環境下,集工程地質數據管理、專業分析應用及三維可視化表達於壹體的專業工具軟件。系統基於GIS實現對工程勘察項目或區域地質調查涉及的圖形、圖像、表格、文字報告等形式的鉆孔、專題圖件等地質資料以及地理底圖、遙感影像等基礎地理數據的壹體化組織管理,在此基礎上用戶可以進行鉆孔柱狀圖、剖面圖等工程地質專業圖表生成及樁基分析等分析計算,可利用鉆孔及剖面數據動態建立區域三維地層模型,並可在三維環境下進行空間查詢、剖切、隧道模擬、虛擬鉆探、樁基模擬等分析功能,借助三維可視化技術直觀、形象地表達研究區域內地層單元的空間展布特征。系統框架如圖6-2所示。

3.城市三維地質信息系統

該系統本著實現城市地質調查成果“數字化、可視化、立體化、智能化”的設計原則,以實現綜合地學數據的壹體化組織與管理及建立面向專業研究的基礎平臺、面向政府的三維可視化決策平臺、面向社會公眾的地質信息服務為目標,在MAPGIS基礎地理信息平臺(含TDE平臺)基礎上,綜合運用先進的數據庫、GIS、地質分析、三維可視化與網絡技術,開發的壹套針對城市地質調查特點集城市綜合地學資料管理、專業分析應用、三維地質建模及信息發布於壹體的大型網絡化數字地質集成信息系統,包括城市地質數據管理與維護子系統、城市地質數據分析評價子系統、城市地質信息Web發布與服務子系統等三個子系統,可分別運行於局域網(C/S)和互聯網(B/S)環境下,實現基礎地質、工程地質、水文地質、地球物理、地球化學、地質災害、地下空間開發利用、地質資源等地質專業資料及地形圖、遙感影像等基礎地理信息的壹體化存儲管理、查詢統計、專業圖表生成及針對有關專業數據的三維建模及分析功能。考慮到不同用戶不同層次的地質信息處理需求,系統通過框架加插件的體系結構實現了高度模塊化和可擴展性,同時推出了普及版(桌面版)、標準版、專業版、大型企業版等不同版本,允許根據不同的需求進行軟件配置,真正做到既滿足了用戶應用需求,又避免了不必要的過度配置,造成資源浪費。該系統建立在工作流之上,以地質應用的內在規律和程序為基本框架,提供了柱狀圖生成、剖面圖生成、等值線圖生成等壹系列實用專業分析工具及鉆孔、剖面、地質圖等多源數據三維地質建模、三維可視化、三維分析等高級功能,除可應用於城市地質信息管理、分析之外,該系統還可應用於其他任何類似形式的地質信息處理(圖6-3)。

圖6—2 三維可視化工程勘察信息系統框架

圖6—3 上海城市三維地質信息系統(C/S)主界面