首都城市地质信息管理与服务系统的设计与实现

【摘要】：首都城市地质信息管理与服务系统的开发是中国地质调查局下达的一项国土资源综合调查项目――“北京市多参数立体地质调查”项目(项目编码:1210000012102)的第五子课题,结合数字北京的需要,结合GIS领域的应用研究现状,采用三维地质体可视化技术,把地理信息系统组件作为控件在用户开发的应用程序中使用,从而实现了应用程序与地理信息系统之间的无缝集成;建立了首都城市地质信息管理与服务系统,实现了地理信息系统和城市地质工作的有机结合。 1.首都城市地质信息管理与服务系统设计 1.1系统设计原则 首都城市地质信息管理与服务系统应面向市政府、管理部门和规划部门,服务于管理、决策者和地质专业应用人员;应紧扣数字北京工作中迫切需要解决的问题,可对地质数据进行科学规范的管理,建立首都城市三维立体可视化模型,为管理部门提供辅助决策的综合信息。系统研制应遵循以下四个原则: 实用性强:系统内各功能项应切合实际需要,各种操作简单容易,能适用于不同层次的用户,易于推广使用。 界面友好:用户界面是用户与计算机进行交流的中间煤介,也是应用程序中用户直观所见的系统运行部分,系统界面应该友好,各种功能操作直观简便、可视化程度高,所有参数的输入、数据维护都可以通过人机交互的方式实现。 模块化设计:采用软件工程开发中的结构化和原型化相结合的方法,由于软硬件产品不断的更新换代,同时用户的业务也没有完全定型,对系统的要求可能不断发展,所以系统必须具有良好的可扩充性。 系统安全可靠:包括系统稳定性和系统的保密性。 1.2 系统功能设计 从实际工作需要出发,系统分为数据库及管理系统、应用服务平台、专业应用模型三个部分 数据库及管理系统主要功能包括:库管理、表管理、数据导入导出、查询检索、统计分析、安全机制设置等功能。专业功能主要包括:提供不同形式的地质信息空间查询,获取查询区域的基础地理信息、地质、物探、钻井、基础地形、环境、地 WP=52 下水资源、开发等方面的综合信息,并将各种信息进行分析、解释,为管理部门提供科学的决策建议。 应用服务平台系统主要提供一个由后台数据收集、处理、分析直至输出的工作操作平台,具体表现为三个子系统的功能: 二维空间信息管理子系统主要是实现数据采集、地质图件编辑、地质数据处理、图库管理、地质符号库、海量空间数据管理、空间分析及其专业应用、地质图件输出等界面的设计和一般功能的实现。 数字地形子系统真实地表达地形表面、地表地物以及地下多层地质实体,具备面向海量DTM数据的快速生成、存取、数据简化、真实感显示、实时交互控制、空间漫游、三维表面建模等功能。除了研制开发传统概念上的地形表面建模功能,还具有地上建筑(物)、地下多地层立体模型等三维空间实体的建模和分析、显示功能,达到真实再现三维地上实体、地形表面和地下复杂空间地质实体的目的。 三维空间信息管理子系统是一个能够满足地质空间信息获取、管理、分析和三维可视化,并可进行二次开发的基础软件平台。系统可以使用多种类型的数据源生成三维数据,并提供多种三维数据的生成方法。系统考虑地质应用的需求,特别是对地下三维地质实体的分析与表达,符合地质专业人员的习惯。系统功能包括三维数据生成、数据存储与管理、三维地质实体可视化和三维空间分析等模块。 专业应用模型:根据北京市地质资源、地质环境和城市建设特点,专业应用模型可分为三大类:地质资源类应用模型;地质环境类应用模型;城市管理、决策综合类应用模型等。 2.系统功能实现 系统以VC++为主要的开发语言,以MO为主要组件工具,采用ADO、DAO接口技术,实现系统的集成。 数据库管理模块以Visual C++为开发环境,并采用面向对象的编程思想,使系统具有较强的独立性,便于移植和升级。基于客户/服务器(C/S)环境,在一体化的空间数据模型的支持下,实现海量空间数据的有效存储和管理,并通过扩充的SQL和编程接口,及时、快捷地访问空间信息,提供一个性能优异的空间数据组织、存储和访问平台。 三维地理信息系统通常采用栅格或四面体等基于体的三维数据模型或混合数 WP=53 据模型来表达体内的非均质性。所以,数据模型转化主要是将基于面表达的体对象通过有关的插值算法或约束四面体剖分算法转化为八叉树或四面体网格。向八叉树的转换主要采用克里金插值、分形插值等方法;向四面体网的数据模型转换是把已经生成的表面数据作为面约束用于四面体剖分。通过这些数据模型的转化,可以实现用八叉树、四面体网或其它数据模型来表达体内的非均质性。 3.应用实例 首都城市地质信息管理与服务系统用于北京市奥运地质调查项目,它不仅提高了计算精度,工作效率也得到了大幅度提高。同时建立了三维、动态、可视化的地理信息系统, 并全景式地显示奥运场馆区地质、水资源、环境等分布特征,为北京市政府规划奥运村建设提供了决策依据。 4.结束语 本文针对北京市城市地质工作的实际需要,介绍了基于三维可视化技术平台的首都城市地质信息管理与服务系统的设计与实现。实践表明,三维可视化技术与城市建设方面的介入,有利于提高城市地质研究水平,提高工作效率和成果精度,为规划管理部门、决策?