城市地质数据库系统解决方案

城市地质调查数据库与信息系统建设工作指南《城市地质调查数据库与信息系统建设工作指南》嗨，朋友！今天就跟你唠唠城市地质调查数据库与信息系统建设这事儿。

我刚接触的时候啊，那真的是一头雾水，好多问题都搞不明白。

一、基本注意事项首先呢，一定要明确目标。

就像盖房子，你得知道你要盖个什么样的房子，是别墅还是公寓。

我们建设这个数据库和信息系统，得清楚是为了城市的规划、工程建设，还是地下资源管理之类的目的。

比如说，我当时做一个小项目，开始就没搞清楚目标，结果做了好多无用功。

其次是数据的来源。

这就好比做饭，食材要是不新鲜或者不对，饭就不好吃了。

数据可以从地质勘察报告、地图、以前的调查数据等地方来。

可一定要注意数据的准确性啊！不然以后整个系统都可能出大问题。

我就遇到过一次，因为一个数据来源有偏差，搞得后面的计算全乱了套。

二、实用建议在数据库设计的时候，要分类清晰。

就像整理衣柜，上衣放一块儿，裤子放一块儿。

地质数据也一样，岩石数据、土壤数据、水文数据等要分开存，这样方便查找和管理。

有个小诀窍哦，如果能给数据设置上合理的编码，那就更方便了。

我一开始不懂这个，后来发现人家有经验的同事这么做，效率高多了。

对于信息系统的界面设计，要以用户为导向。

简单点说，就是要让使用这个系统的人觉得方便。

别设计得太复杂，那让人看着就头疼。

好比你设计手机APP，要是操作很繁琐，大家肯定不爱用。

三、容易忽视的点文档的保存和管理可别忘记了。

这就像你存钱，你不能只把钱放着，你得知道存在哪个银行，账号密码多少。

我们的数据怎么来的，中间做了哪些处理，都得详细记录。

我当时就傻愣愣的，没好好弄这个，等到要汇报的时候，自己都弄不清一些数据了。

还有数据的安全性。

这是大事儿啊，虽然咱不是保护啥国家机密，但地质数据要是被乱改或者泄露了，那也是不小的问题。

要设置合理的权限，不同的人有不同的操作权限，就像家里的钥匙，主人全把钥匙万能的，客人只能有一把只能开客房门的钥匙。

第34期2021年12月No.34December ，2021自然资源信息化总体框架下的城市地质信息系统建设摘要：城市地质调查是城市规划、建设和发展的先导性、基础性工作。

在城市人口迅速增长、土地资源紧缺等因素影响下，城市地上地下协同规划、同步开发具有重要的现实意义。

通过探明城市地下三维地质结构、地质环境条件、地下空间资源情况，将有效推动地下空间综合开发利用与城市规划布局优化。

基于MapGIS 10.5平台搭建成都市城市地质信息系统，借助云计算、数据挖掘等技术，面向自然资源国土空间规划业务领域，提供地质调查数据管理、查询、共享、预测评价及全空间应用分析服务，实现将多要素城市地质调查成果融入成都市城市规划布局、建设管理的流程。

文章从系统架构、功能体系、平台应用等方面探讨了成都市城市地质信息系统平台的建设思路，为城市地质信息化建设支撑城市发展布局、地下空间资源开发利用提供了参考。

关键词：城市地质信息系统；国土空间规划；MapGIS ；成都中图分类号：P628文献标志码：A江苏科技信息Jiangsu Science &Technology Information杨其菠，李泓儒，潘声勇，周炜，陶海江（武汉中地数码科技有限公司，湖北武汉430074）基金项目：成都市规划和自然资源局项目；项目编号：5101012018002703。

作者简介：杨其菠（1990—），男，河南宜阳人，工程师，学士；研究方向：城市地质信息化研究。

引言城市土地资源紧缺、人口不断扩张、城市周围地质灾害频发等，已严重制约了城市的规划与发展，城市地下空间开发利用显得十分迫切与必要。

城市地下空间的开发与利用对于推动城市由外延扩张式向内涵提升式转变以及快速、健康、生态发展具有重要的现实意义［1-3］。

成都市在全国率先启动城市地下空间资源地质调查，具有先导性、示范性、引领性，调查成果将为推动建设践行新发展理念城市、美丽宜居公园城市［4］，打造“智慧成都”提供决策性支撑。

重庆市主城区环境工程地质数据库建设一、引言介绍环境工程地质数据库建设的重要性及意义。

二、资料搜集1. 数据来源和获取2. 数据审查和整理三、数据库设计1. 数据库系统架构2. 数据库关系模型设计3. 数据库安全性设计四、数据库开发和应用1. 环境工程地质数据库的开发2. 数据库应用实例五、总结与展望1. 建设环境工程地质数据库的意义和作用2. 数据库建设中所遇困难与对策3. 展望未来环境工程地质数据库建设的发展方向注：以上提纲仅供参考，具体内容可根据实际情况进行调整。

一、引言随着工业化进程和城市化发展的加速，环境污染问题已经日趋严重，对城市的可持续发展带来了巨大挑战。

作为环境治理的重要手段之一，环境工程地质技术在城市化进程中扮演了重要角色。

环境工程地质数据库建设在现代城市生态环境治理中具有重要作用。

因此，对主城区环境工程地质数据库的建设具有重要意义。

本文将从资料搜集、数据库设计和数据库开发和应用三个方面，重点阐述主城区环境工程地质数据库建设的必要性及其实现方法。

二、资料搜集主城区环境工程地质数据库的建设必须依托于充分、准确的数据。

资料搜集环节是数据库建设的第一步，对于获得可靠的数据至关重要。

1. 数据来源和获取主城区环境工程地质数据库的数据来源主要包括三个方面：地质调查报告、监测数据和实测数据。

地质调查报告的来源包括：地质矿产勘查单位、工程咨询设计单位、环保监测机构、政府单位以及相关科研机构等。

监测数据主要来源于环保监测机构、市政交通管理单位以及相关科研机构等。

实测数据则主要来源于现场采样测量。

数据获取方式主要包括手动录入和数字化输入两种形式。

手动录入方式主要适用于纸质档案资料的数字化处理。

数字化输入方式则主要适用于数码记录和文本录入。

2. 数据审查和整理数据的准确性、完整性和一致性是数据规范化处理的重点。

数据的审查和整理是数据规范化处理的关键环节。

数据审查应注意以下方面：统计时间、测量单位、文本及数字的准确性、数据内部逻辑关系的正确性和合理性。

图1 数据库的代码结构1.2.2数据库物理结构设计。

整个数据库的层次结构如图所示。

原始数据是指源格式数据库和城市地质调查的原始资料数据；地质专题数据是指经过人工整理、抽取和规范化的，来自原始数据和本轮野外工作的数据；模型资料数据是包括两个部分，一个是供三维建模使用的资料，另一个是由系统建立的三维模型及分析结果数据；成果数据是指专用于存储和管理本轮调查报告、专项或专题研究报告，以及全部成果图件的数据。

图2 数据层次划分图1.2.3数据分类与处理1.2.3.1元数据。

元数据是将城市地质大数据中心核心数据库中收集的所有专题数据的元数据放入元数据库进行统一存储管理，以便更好地管理各类专题，进行专题数据的查询等。

元数据分为数据元数据和系统元数据，其中数据元数据描述的是需要入库的各类图件数据中包含的描述空间数据本身的数据，需要利用数据元数据管理工具，来兼容各种来源、命名规则和存储介质不同的数据元数据，并进行统一的管理、修改，同时，在进行空间实体数据库抽取过程中，能够继承原始地质图件的元数据。

系统元数据则描述各类数据如何在数据库中进行分类存放、组织以及如何在前台的展现，由系统元数据库进行设置和管理，同时系统元数据库需要给予适当的权限分配，能够进行系统工具的定制，最大限度地实现系统的灵活可调可扩展的性能。

1.2.3.2地质实体数据。

除元数据外，本平台管理的所有地质实体数据，按照使用方式和作用不同，将在纵向上将收集到的地质资料数据划分为三层，即原始数据层、基础数据层和成果数据层，其层次由低到高。

一般情况下上层数据基于下层数据构建，在每一个数据层上即水平方向上，则参照专业分类和数据类型将本层数据进行分类。

当然这样一种划分只是逻辑上的划分，实际建库时所有数据存放在同一个物理数据库中。

1.2.3.3原始数据层。

原始数据层包括各类钻孔卡片中的野外现场描述、深井档案、各种测试数据、动态监测数据以及地球物理、地球化学勘查中获取的原始资料，该层数据是作为原始资料保存不允许进行更改的数据，这类数据表现为原始数据表形式。

城市地质调查工作方案一、背景介绍随着城市化进程的不断加快，城市地质调查工作显得尤为重要。

城市地质调查旨在了解城市地质构造、地貌特征、地质灾害等情况，为城市规划、建设和防灾减灾提供科学依据。

本工作方案旨在详细描述城市地质调查的步骤、内容和方法，为城市发展提供有力的地质支持。

二、调查目标1.了解城市的地质构造，包括岩石类别、地层特征、断裂构造等。

2.了解城市的地貌特征，包括河流、湖泊、土地起伏等。

3.了解城市地下水资源的分布和利用情况。

4.了解城市的地质灾害风险，如滑坡、地面沉降、地下水涌出等。

三、调查步骤1.资料搜集通过调阅地方地质勘探报告、地质资料和卫星遥感图像等，了解城市地质基本情况、历史地质事件等。

2.现地地质勘察（1）地形勘察：包括测量地表起伏、谷地地貌、河流、湖泊等地貌特征。

（2）地质剖面勘察：通过钻探等方法获取地下不同层次的地质信息。

（3）工程勘察：结合城市建设规划项目进行相关土质、地下水勘察。

3.实验室分析将采集的土壤和岩石样品送至实验室进行理化性质测试、岩石组成分析、地下水水质分析等。

4.数据处理与分析整理野外勘察和实验室分析所得数据，绘制地质剖面图、地质图、地下水分布图等。

四、调查内容1.地质构造状况调查通过地质剖面勘察和岩石样品分析，了解城市地质构造特征，包括断裂带、褶皱带的分布情况。

2.地貌特征调查通过测量地表起伏、水系分布等，了解城市地貌特征，如平原、丘陵、山地等。

3.地下水资源调查通过地下水位监测、地下水样品采集和测试，了解城市地下水资源的分布、水质和蓄水情况。

4.地质灾害风险评估通过对地质灾害历史数据的调查和地质灾害的潜在危险性分析，评估城市地质灾害风险，为灾害防治提供科学依据。

五、调查方法1.地理信息系统（GIS）利用GIS技术，建立城市地质数据库，对勘察和实验室数据进行空间分析和整合。

2.遥感技术通过遥感图像分析，了解城市地貌特征和地质构造情况，为现地勘察提供指导。

杭州市城市三维地质信息管理与服务系统的构建傅俊鹤;郝社锋;邹霞【摘要】分析了城市地质信息化的必要性、发展历史及现状.提出了城市地质信息系统的总体结构,系统划分为数据层、应用用层和服务层3个层次.在功能上则由信息数据录入与管理子系统、地质数据分析评价子系统、数括共亨与社会化服务子系统构成.然后分数据库和业务应用系统两个部分阐述了系统的开发方案,并说明了三维地质结构建模、多元数据一体化显示和々业分析评价这3个关键技术的解决方案.最后给出了所述思想在杭州城市地质信息管理与服务系统开发中的应用情况.【期刊名称】《地质学刊》【年(卷),期】2011(035)001【总页数】7页(P50-56)【关键词】城市地质信息管理;三维地质结构建模;多元数据一体化显示;浙江杭州【作者】傅俊鹤;郝社锋;邹霞【作者单位】浙江省地质调查院,浙江,杭州,311203;江苏省地质调查研究院,江苏,南京,210018;浙江省地质调查院,浙江,杭州,311203【正文语种】中文【中图分类】P208美国前副总统戈尔于1998年提出了“数字地球”的概念，在国际上引起了巨大的反响。

世界各国都以前所未有的热情投入到了数字地球的建设中。

数字地球得以有效实施的核心因素是与空间位置相关的各种地学信息，包括地面与地下的。

我国是地质资源大国，地层发育齐全，沉积类型多样;地质构造复杂，活动带与稳定区并存;岩浆活动频繁，变质作用类型多样，是研究大陆地质构造特别是中新生代地壳构造演化的重要地区之一(郑坤等，2006)。

为了更全面地了解我国当前的地质资源情况，我国于1999年8月实施了新一轮的国土资源调查。

在此过程中，信息技术得到了越来越广泛的应用，地质调查信息化建设取得了阶段性重大进展与成果。

目前，国家基础地质数据库体系己经基本形成，数据资源积累达到了100TB以上。

这些基础地质数据资源为地质调查各专业、国土资源管理和国民经济各部门提供了坚实的数据支撑，也为我国数字地球战略目标的实现提供了数据基础(修文群等，2001)。

地质云——城市地质信息专题服务报告人：张永波2018-10-11汇报大纲一、构建城市地质信息专题服务的迫切性二、工作进展与主要成果三、未来展望与下步计划1.城市“规划、建设、运行管理”的需要城市地质工作是城市规划建设的重要基础，贯穿于城市运行管理的全过程。

在雄安新区城市地质三维模型等地质成果首次纳入城市数字规划平台。

2.大量的历史资料需要有序管理和高效服务完成了306个城市地质环境摸底调查（2004-2011年），范围覆盖31个省市区； 完成了6个城市三维地质试点(2004-2009年)，主要包括：上海、北京、天津、广州、南京、杭州；局省市合作推进28个城市三维地质调查(2009年—)，主要包括：福州、厦门、泉州、苏州、镇江、嘉兴、合肥、石家庄、唐山、秦皇岛、济南等；推进城市群综合地质调查(2010—)，主要包括：京津冀、长三角、珠三角、海峡西岸、北部湾、长江中游、关中、中原、成渝等重点城市群。

巨大的数据量：以306个摸底城市地质调查为例编号数字化成果覆盖城市数量1 基础地质图件(反应地质环境背景) 306 1218(幅)2 城市地质灾害相关图件306 2216(幅)3 城市环境地质问题相关图件306 833(幅)城市地学建议图306 768(幅)4 地质景观资源调查295 1103(处)5 地热泉井调查125 1755(处)6 天然矿泉水调查2296(处)7 后备水源地调查306 677(处)城市垃圾场调查295 831(处)8 城市地质调查数据库268 268(个)306个城市，合计编图5035幅、数据库268个一、构建城市地质信息专题服务的迫切性3.新一轮城市地质调查成果如何管理？根据《城市地质调查总体方案(2018-2025)》，确定城市地质调查总体目标如下：至2020年，完成25-30个开展城市地质调查示范，启动200个地级以上城市的城市地质调查工作；至2025年，338个地级以上城市的城市地质调查工作全覆盖，至少完成140个多要素城市地质调查。

3D GIS 地理信息系统解决方案一、立项的背景和意义一背景地理信息系统GeographyInformationSystem是整个地球或部分区域的资源、环境在计算机中的缩影;反映了人们赖以生存的现实世界;是在计算机软件和硬件支持下;以一定的格式输入、存储、检索、显示和综合分析应用的技术系统..GIS作为计算机和空间数据分析方法作用于许多相关学科后发展起来的一门边缘学科;由于能及时地抓住当今世界计算机技术飞速发展;各国政府对地理、资源和环境信息日益重视这一时代特点;加上许多相关技术如GPS、DPS、RS等为它提供了强有力的地理空间信息获取手段;使得GIS 己经成为各国政府部门、商业公司、科研机构和高等院校极为关注的热点领域..特别是进入20世纪90年代以来;GIS己在全球范围内形成产业规模;并将进一步深入到各行业乃至人们的日常生活之中..二维地理信息系统始于二十世纪六十年代的机助制图;今天己深入到社会的各行各业中;但二维地理信息系统存在着自身难以克服的缺限;它本质上是基于抽象符号的系统;不能给人以自然界的三维真实感受..三维地理信息系统是在二维平面的基础上模拟并处理现实世界上所遇到的三维现象和问题..地理信息三维可视化系统是对具有三维地理参考坐标的空间信息进行输入、存储、编辑、查询、空间分析和模拟的计算机系统..二维地理信息系统与三维地理信息系统的本质区别在于数据的分布范围;在于高程是被看成空间数据还是属性数据..三维GIS的根本目标是多维时空现象的三维表示..相对于二维GIS而言;三维GIS具有三个显着的特点：1、直观性：直观性是三维GIS的最显着的特点;通过三维可视化技术;用户将得到更好的人机交互接口;更少的训练时间;以及更多的空间信息..2、巨大的数据量：三维GIS应用通常具有海量数据可达数百G;这种巨大的数据量使得三维GIS需要得到数据库的有效管理;具有高效的数据存取性能..3、复杂的数据结构：三维GIS不是对二维GIS的简单扩展;三维空间中增加了许多新的数据类型;空间关系变得更加复杂..三维可视化一直以来是虚拟现实、地理信息系统、数字摄影测量等领域的研究重点..早在八十年代末期;随着GIS研究与应用的不断深入;许多研究者开始了三维GIS的研究..早期的研究主要面向地质、矿山等特殊应用领域;建立栅格化的数据模型和进行一些特殊的空间分析;功能较为单一..K和Masry于1987年开发了用于矿产资源评估和开采的三维GIS原型系统;这个系统可能是最早的三维GIS系统;具有一些简单的空间分析能力;如最近点分析等..随着计算机技术的发展;人们己不满足于一些简单的三维显示、查询等功能;他们要求二维GIS的功能在三维空间得到更好的实现..于是;许多模拟系统开始集成传统的GIS技术和三维可视化技术包括虚拟现实技术;以数据库为基础;研究海量数据的存取和可视化..三维GIS经过十余年的发展;在许多方面取得了丰富的成果;在一些领域逐渐开始得到应用..在军事训练中;它可以用于飞行员模拟驾驶训练；在作战指挥方面;它可以用于模拟真实战场环境;进行虚拟作战演习；在外交方面;对于有争议地区的边界划分;三维虚拟地形则可以消除双方认识上的分歧；三维城市虚拟景观则可以为城市规划与设计提供最直观的表现形式;以帮助我们建设更美好的家园；利用地理信息三维可视化系统还可以真实再现人类尚未到达或难以到达的区域..由此可见;地理信息三维可视化系统的研究有着十分重要的意义..在地理信息技术研究中;从平面纸质地图到电子地图;从二维到三维;从简单模拟到虚拟现实;可视化都在其中扮演着非常重要的角色..目前;国内外几个主要的GIS产品中;包含三维模块的主要有以下几个：1ESRI公司推出的ArcGIS不断扩展了它的三维显示与分析组件ArcGIS3DAnalyst..该组件提供用户的功能可以实现基于TIN格式的DEM 三维显示和立体分析;数字城市的三维显示、分析与管理;并提供三维建模工具..2ERDAS公司推出的ERDASIMAGINE系列产品是一个包括制图和可视化核心功能在内的影像工具软件..其扩充的VirtualGIS模块可以实现实时三维飞行模拟和GIS分析等功能..3VRMap是一个三维可视化平台;可以在多种编程语言平台下进行二次开发..4IMAGIS是一套以数字正射影像DOM;数字地面模型DEM、数字线划图DLG和数字栅格图DRG作为综合处理对象的虚拟现实管理的GIS系统..提供了三维显示、数据库查询以及三维分析等模块..5CyberCity是专为数码城市建设开发而成的..该软件的主要特点是基于数字摄影测量工作站DPW采集的城市三维编码数据、GIS数据、CAD 数据等自动建立三维模型;并具有大范围海量数据三库一体化管理和无缝三维实时漫游功能;并包含和拓展了常规GIS的空间信息查询、表示、分析和决策功能..但是三维GIS也面临着一些技术挑战;许多关键技术没有得到很好的解决..例如;如何自动重构三维GIS数据源;如何实现海量数据的可视化等..地理信息三维可视化系统的研究对象是三维空间;必须能对与三维对象相关的信息进行建模、表示、管理、操作、分析和决策..因此;对地理信息三维可视化系统进行研究;不是对二维地理信息系统的简单扩展;而是从空间模型分析到空间数据库的结构直至三维数据的可视化;都必须进行系统的研究..由于专业空间分析种类繁多复杂且与具体的问题相关;有很大的针对性;同时专业空间分析的理论方法体系也没有统一..因此;目前还没有实现三维GIS软件与专业空间分析模型的完全集成..三维GIS与专业空间分析模型的集成方式主要有以下３种途径：1三维GIS与专业空间分析模型的松耦合集成模式..松耦合集成模式也称外挂式集成;是通过在两个相对独立的三维GIS软件和专业空间分析模型之间增加数据交换接口实现的..其特点是三维GIS与专业空间分析模型能够独立运行;模型可直接从三维GIS数据库中获取数据;并将分析结果存储在三维GIS数据库中；同时专业空间分析的相关数据和结果可在三维GIS中可视化表达出来..优点是开发费用低、风险小、易实现；缺点是执行效率低;只适用于周期较短的情况..2三维GIS与专业空间分析模型的紧耦合集成模式..紧耦合集成模式也称内嵌式集成;是将一系统的主要功能添加到另一系统中..有两种实现途径：一是将专业空间分析模块作为一个应用模块嵌入三维GIS软件包中;三维GIS在为专业空间分析提供数据的同时还提供图形显示功能；二是在专业空间分析模型中添加三维GIS的一些功能..其特点是功能模块必须借助于主系统才能运行..优点是功能齐全、系统效率高且稳定、界面友好；缺点是周期长、造价高..3三维GIS与专业空间分析模型的一体化集成..一体化集成是三维GIS与专业空间分析模型集成的最高层次..其实现需要建立在专业应用模型的理论与实践、三维GIS软件环境较为成熟的前提下;将某一专业空间分析应用模型作为专门的专业空间分析工具纳入三维GIS环境;有共同的操作界面和数据基础;从功能上集成了两者共同的优势..优点是集成性和效率较高;缺点就是跨越的方面较多;需要多方人员的密切配合;系统开发难度大..在三维GIS与专业空间分析模型集成中;无论是紧耦合模式还是松耦合模式都没有解决模型的重用性及其与系统的高效集成;且都有一定局限性;需要寻求一种更好的集成途径解决上述问题..随着计算机及相关技术的飞速发展;地理信息系统也由单机的系统发展到网络、分布式地理信息系统;软件开发和系统集成也面临新的挑战..在复杂分布式环境、广泛的包容性、多源异构条件的驱使下;传统的系统集成模式开始向构件式软件开发模式迈进..作为构件技术存在的基础;中间件成为了三维GIS软件发展的一个新亮点..一般说来;中间件有两层含义..从狭义的角度;中间件意指Middleware;它是表示网络环境下处于操作系统等系统软件和应用软件之间的一种起连接作用的分布式软件;通过API的形式提供一组软件服务;可使得网络环境下的若干进程、程序或应用可以方便的交流信息和有效的进行交互与协同..简言之;中间件主要解决异构网络环境下分布式应用软件的通信、互操作和协同问题;它可屏蔽并发控制、事务管理和网络通信等各种实现细节;提高应用系统的易移植性、适应性和可靠性..从广义的角度;中间件在某种意义上可以理解为中间层软件;通常是指处于系统软件和应用软件之间的中间层次的软件;其主要目的是对应用软件的开发提供更为直接和有效的支撑..中间件是处于系统软件和应用程序之间的软件层;属于基础软件的范畴..按照国内对软件的分类方法;中间件应该归入支撑软件..支撑软件总的作用就是为处于自己上层的应用软件提供运行和开发环境..目前;中间件已经与操作系统、数据库管理系统成为基础软件的３个主要组成部分..ＩＤＣ将中间件定义为：中间件是一种独立的系统软件或服务程序;分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源;中间件位于客户机服务器的操作系统之上;管理计算机资源和网络通信..中间件可以屏蔽底层的异构环境向用户提供一组接口;用户之间相互独立并通过接口与中间件进行通信..当底层信息发生改变时只需要对中间件进行相应的更新;客户系统便可以继续应用..中间件的特点是具有标准的接口和协议;适用于分布式计算;提供网络、硬件和操作系统的透明性;能满足大量应用的需要;能应用于多种硬件和操作系统平台..通过融入中间件技术能够实现三维GIS软件与专业空间分析模型的高效集成;提高模型重用率;使有限的专业空间分析模型和无限的三维GIS应用软件达到一个灵活的结合;同时也能解决分布式异构环境下软件开发的问题..二意义科学研究表明;人类所接触的信息中80％以上是与地理位置相关的;基于真实数据的三维虚拟环境的建立有助于人们更好的接受、理解和分析信息..特别是将虚拟现实技术运用到地理信息系统中以后;二维的、符号化的地理信息系统所面临的抽象、难以理解、表现方式单一等致命问题将迎刃而解..三维虚拟环境凭借自然的交互方式、丰富的表现手法、真实的三维场景;在军事、交通、三维游戏、城市规划等领域具有广阔的市场应用前景..可见;研究GIS数据的三维可视化;具有较大的学术价值和应用价值..具体的讲;主要有以下几个方面的应用：1、三维虚拟战场环境三维虚拟战场环境就是利用虚拟现实技术生成的虚拟作战自然场景..为了能够“真实地”再现战场环境;准确的反映作战区域的战场态势和各种环境特征;虚拟战场环境除了基本的地形、地貌之外;还需要集成各种地理要素和实体如：道路、桥梁、建筑等以构建更加符合真实情况的战场环境;为建立三维数字化战场提供基础平台..2、仿真训练和模拟许多仿真训练和模拟;如驾驶模拟、飞行仿真、对抗模拟等;由于建造真实训练环境费用高、难度大;而且真实训练危险性很高..利用虚拟现实技术在计算机上构建训练环境具有费用低廉、控制灵活、安全性高等特点..大范围室外虚拟环境的构建可以为仿真训练和模拟提供基础平台..3、三维城市数字规划城市的规划往往需要考虑功能、布局、交通、外观、与周围环境的配合等诸多方面的因素..利用三维可视化技术可以将规划方案直观的展示出来;并能进行局部修改、实时交互;既能缩短城市规划的时间;又能对各个方案的价值作出比较准确的评估;达到辅助决策的目的..4、三维游戏和数字娱乐自虚拟现实技术产生以来;三维游戏和数字娱乐就是其重要的应用领域之一..包含丰富细节信息的逼真虚拟游戏场景;是吸引广大游戏开发人员和游戏爱好者的重要原因..因此;三维虚拟环境快速构建技术在三维游戏和数字娱乐中有着广阔的应用前景..可以预见;三维虚拟环境的建立和各种实体的嵌入可为其他应用提供良好的交互、展示和决策支持平台..三维虚拟环境应用系统的性能和质量与基础平台的绘制效率、交互性、真实感等有密切关系;因此该项技术有广泛的应用前景..专业空间分析与三维GIS是空间信息处理的两个主要分支;两者有区别也有联系..专业空间分析方法与模型虽已有了很大的发展;但仍没有形成统一体系；三维GIS也进入了应用型、智能型时代;专业空间分析功能与三维GIS的高效集成是完善三维GIS在多源异构环境中分析决策功能的关键..从专业空间分析模型与三维GIS集成模式的角度出发;分析了目前结合方式的特点;提出了将新的构件化软件开发模式应用于两者的集成;即中间件技术在三维GIS中应用的研究..通过将各个专业空间分析模型作为相互独立的COM组件;不同的三维GIS应用软件能够通过接口直接调用相应的模型;提高了模块重用率和系统的开发、运行效率..使用中间件技术意义如下：1缩短投放市场所需时间时间因素绝对是所有项目的首要问题..自行建立软件基础结构耗时长;使用现成的基础结构软件则可以将软件开发时间缩短25%-50%..如果应用系统每月可带来100万美元的利润或节省100万美元的开销;那么软件开发时间缩短的每一个月就相当于在银行存入100万美元..2节省应用开发费用只有少于30%的代码与应用/业务有关;而其余部分均归属于基础结构如果使用现成的基础结构;费用可节省25%-60%..对于一个200万美元的项目而言;这意味着将节省50万-120万美元..3减少系统运行开销一个不采用商用中间件产品部署的系统;其初期购买及运行费用将加倍..许多大企业由于采用中间件产品而在硬件及软件方面节省了大量的投资..一个200万美元的项目因此将只需花费100万;而其中还包括了中间件的投资..4降低失败率虽然自行开发中间件的项目失败率高达90%以上;可见这种做法是十分危险的..但其结果可能由100%推翻重来;以至于1000%超出预算..5提高投资效率采用中间件产品既能保护现有投资;又能提高投资效率..通过使用中间件产品;用户可以建立专有系统以外的应用程序;不但扩展了主机应用;而且还能将主机应用与整体系统实现无缝连接..许多企业发现其在两层客户机/服务器结构下建立的新的应用系统并不能在Internet上运行;而已被淘汰的应用程序则更适合Internet..采用中间件技术可以恢复被Internet淘汰的应用程序的生命;该费用将大大低于应用程序重新开发的费用..这笔费用通常会在数十万美元到数亿美元之间..6简化应用集成使用中间件产品;现有应用程序、新开发应用程序以及所有其他购买软件均能实现无缝集成..从而能够从开发、投放市场时间两方面节约数百万美元的开支..7降低软件维护费用自行开发基础结构成本很高;维护时则更会变本加厉..对于自行开发的基础结构;其年维护费可达开发费用的15%-25%；而应用程序的维护费则达到开发费用的10%-20%..以一个200万美元的项目为例;其中120万用于基础结构建立;其年维护费为18万-28万美元..而购买现成的中间件仅需项目总成本的15%-20%;依购买规模和供应商的不同还有可能大大低于该价格..8高质量在自行建立中间件的应用系统中;每次将新的应用组件加入系统时;相应的新的中间件模块被加入到当前的中间件之上..在一个实际的应用系统中;Standish集团发现其使用了17000个应用接口..而商用中间件产品则具有清晰的接口层次;从而大大降低新系统及原有系统的维护成本..此外;由于商用中间件支持数百万的交易吞吐量;其质量远远高于用户自行开发的中间件产品..9保证技术革新除了需对自行建立的中间件进行维护;还需对其进行技术革新;而这似乎不太现实..而从第三方购买的中间件产品则会随着其所属公司对其进一步的投资不端得到增强..采用具有层次接口设计的中间件产品;将能节省时间和费用..10增强应用程序吸引力由于中间件提供了一个灵活的平台;许多新功能、新特性均可以在应用系统中得以建立..综上所诉;将中间件技术应用到三维GIS的集成技术框架主要研究将专业空间分析模型以中间件的方式集成到各个专题应用的三维GIS系统中;称为三维GIS专业空间分析中间件..整个系统遵循3层体系结构;在分布式系统中;中间层通过采用中间件技术;屏蔽底层的系统平台异构和数据多源异构..当客户端进行某项应用操作时;通过接口代理向系统发出请求;根据对用户请求的分析;由中间件管理引擎调用相应的实现部分在这种开发模式下;可以提高专业空间分析模型的重用率;模块与软件组合更加灵活且不必考虑平台的异构性;将大大降低开发成本和难度..二、国内外研究现状和发展趋势一国内外研究现状三维GIS将地理学、几何学、计算机科学、CAD技术、遥感技术、GPS技术、互联网、多媒体技术和虚拟现实技术等融为一体;利用计算机图形学与数据库技术来采集、存储、编辑、显示、转换、分析和输出地理图形及其属性数据;并根据需要将这些信息图文并茂的输送给用户;便于分析及决策..三维GIS已经在地质矿产、土地信息、三维仿真、管线成图与信息管理等领域大显身手..三维GIS发展至今;研发思路主要有两条;即从三维可视化向三维GIS的扩展和从数据库角度向三维GIS过渡..在可视化方面;主要集中在地形表面的重建、房屋建筑几何模型建立等方面..地理信息系统技术从60年代开始以来;经历了30多年的发展..随着计算机技术、空间技术和现代信息基础设施的飞速发展;GIS作为联系三者的纽带;在国民经济信息化进程中的重要性与日俱增..GIS软件平台不断推陈出新;处于急剧变化和发展之中..传统的2D2GIS软件通过矢量或栅格的方法完成二维陆地表面的成图和分析..矢量方法接近于传统的地质图;栅格系统则适用于各种地球物理数据及卫星遥感数据等..多年来;地质学家一直采用二维地图产品表示三维地物;地质图、横断面图、示意图以及专门的几何结构图如立体网等..但在某些领域;人们需要分析具有三维坐标的地表面以下的状况;这种空间关系时常为确定和评价矿产资源、石油资源或污染状况提供重要的信息..当前国内仅有少量的GIS商品化软件能进行真三维的分析和显示;原因在于原来的大多数软件都是基于二维的数据结构;而要在这些原有软件的基础上修改数据结构决不是一件容易的事;因此我们可以说;找到一种合适的三维数据结构是开发三维GIS平台的技术关键..近20年来;计算机技术的飞速发展使生成、显示和操纵描述3D几何特征和属性特征的数据结构成为可能;这些3D技术大致可分为两类：基于面表示和基于体表示..面表示可以分为栅格结构grid、三角形不规则网络TIN、边界表示BR和参数函数..它的优点在于容易为地层及其构造提供精确的空间描述;特别是构造复杂地带或岩石断裂处;便于显示和更新;不足之处是空间分析较难..体表示将整体细分为大量的体元voxels..定义一个大的模型需要大量的体元;因此在数据压缩和检索上需进行大量的工作..它可以分为3D栅格array、八叉树octree、实体结构几何法CSG和四面体格网TEN..其优点是便于空间操作和分析;便于表示异质特征的整个3D分布状况;但占用存储空间大;计算速度较慢..1八叉树结构在八叉树结构中;根结点表示一个包含整个目标的立方体;如果目标充满整个立方体;则不再分割；反之要分成8个大小相同的立方体;对于每一个这样的立方体;如果目标充满它或它与目标无关;则不再分割;否则继续将其分成8个更小的立方体;按此规则一直分割到不再需要分割或达到规定的层次为止..在八叉树结构中常用的编码方法是线性八叉数编码LO;在此编码中只存储实叶结点的地址码和属性值;常用的地址码是Morton码;其中隐含了叶结点的位置和大小..2四面体格网四面体格网TetrahedralNetwork—TEN是将目标空间用紧密排列但不重叠的不规则四面体形成的格网来表示;其实质是2DTIN结构的3D扩展..在概念上首先将2DVoronoi格网扩展到3D;形成3DVoronoi多面体;然后将TIN结构扩展到3D形成四面体格网..四面体格网由点、线、面和体4类基本元素组合而成..整个格网的几何变换可以变为每个四面体变换后的组合;这一特性便于许多复杂的空间数据分析..同时四面体格网既具有体结构的优点;如快速几何变换、快速显示;又可以看成一种特殊的边界表示;具有一些边界表示的特点;如拓扑关系的快速处理..在实际应用中一个关键问题是四面体格网的自动生成..目前研究较多的是栅格算法..基本思想是：将3D空间用3D栅格表示;空间点可以通过矢量用距离变换生成3DVoronoi多面体;再由3DVoronoi多面体转换到四面体格网..3混合数据结构从以上讨论不难发现;对于八叉树结构随着分辨率的提高将成倍增加数据量;而且八叉树结构始终是一种近似表示;但八叉树结构具有结构简单、操作方便等显着优点;而四面体格网能够保存原始观测数据;具有精确表示较为复杂的空间拓扑关系的能力;但结构比八叉树复杂;在某些场合数据量较大..许多学者对八叉树和体元进行了大量的研究;希望能解决地质矿体、地下水分布等问题..后来人们发现与基于栅格的GIS无法解决一切问题的情况类似;基于体元或八叉树结构;也无法解决三维现象的所有问题..对于一个开采的矿山;除了矿体之外;还有许多矿井设施;有通风管道;有运输线路、有开采井道等等..用体元来表达精度是远远不够的;而且用体元表达还无法进行各种巷道之间的拓扑关系分析;所以最近人们开始了三维矢量数据模型的研究..最终结果可能是设计一种体元与三维矢量并存的系统;这样就产生了混合数据结构..我们可以预测;随着计算机软、硬件技术的飞速发展;人们必然能够找到一种适合三维GIS的三维数据结。

城市工程地质地理信息系统及应用前景分析摘要：现阶段，以城市工程地质地理信息系统为依托，“数字地质”目标得以实现，在一定程度上，也推动了我国城市工程建设水平的提升。

文章即对地理信息系统的内涵加以分析，在此基础上，对我国城市工程地质地理信息系统的发展现状进行了研究，并对未来阶段地质地理信息系统的应用提出相关思路，以期推动我国城市化建设的进程。

关键词：地质；城市工程；应用前景；地理信息系统在互联网技术和虚拟现实技术飞速发展的背景下，我国信息技术基础设施建设的步伐也显著加快，“数字城市”理念应运而生。

所谓“数字城市”，实际上就是信息化、可视化和智能化的城市，作为一个复杂的云系统，“数字城市”也是当前阶段我国的一项重要信息数字工程，基于“数字城市”，不仅能够解决重大资源问题，同时，也有助于城市环境的可持续发展。

而作为“数字城市”的有机构成，“数字地质”则能够为城市空间信息数据库的构建提供相应的城市工程地质数据，对城市信息化建设、资源开发利用和环境保护工作等成效影响深刻。

从“数字地质”的基本构成要素来看，工程地质数据至关重要，当前阶段，如何构建完善全面的城市工程地质地理信息系统，确保城市工程数据信息数字化，已经成为“数字地质”领域的研究热点问题。

第一，在城市工程项目特定的范围内，相关人员虽然可以直接获取工程项目的相关地质信息和试验资料等，但总体上来说，信息数据较为离散和孤立。

第二，在我国经济迅猛发展背景下，高层建筑数量与日俱增，一定程度上，也拓宽了岩土工程的深度，而工程勘查资料成果不仅能够影响过往阶段下的城市规划和城市建设，同时，也能够对未来阶段城市建设产生影响。

基于此，构建科学的城市工程地质地理信息系统，以专业的技术和手段表现城市地质成果，对城市规划、城市建设和城市发展颇具现实意义。

一、地理信息系统概念作为一项源于上世纪六十年代的新型科学技术，地理信息系统能够实现对地理空间数据的采集、模拟、处理、分析和表达等。