地质勘查三维可视化系统

地质勘查三维可视化系统项目名称：项目推荐单位：编写时间：文字目录一、项目名称..............................................................................................2二、项目工作范围......................................................................................2三、地质背景及推荐依据.........................................................................2四、地质研究现状及发展趋势.................................................................3五、目标任务及实现的可行性论述.........................................................6六、技术路线、技术方法、工作标准和具体实施方案..........................8七、主要实物工作量与解决的技术问题...............................................11八、预期成果及预期社会经济效益.......................................................11九、经费预算及依据...............................................................................12十、其它....................................................................................................14附件目录1、*************2、**********证书一、项目名称地质勘查三维可视化管理系统开发二、项目工作范（一）项目起止时间201*年4月至201*年10月（二）工作范围*****省三、地质背景及推荐依据（一）地质背景长久以来，野外地质勘查工作条件艰苦，施工环境复杂，危险指数高，存在以下问题：首先，我省山区分布广泛，特殊的地貌条件使得野外勘探路线的选取较为困难，尤其在一些地质人员不熟悉的地方，依靠传统的地图往往不能准确做出野外施工规划及管理，因此需要一个基于GIS的可视化系统来引导工作人员对野外地质地貌现状做出判断，以帮助工作人员进行勘探路线的规划选取以及大型机械的运输和安置等工作。其次，野外地质勘查选址是一个较为复杂的问题，目前的方法主要依靠专家对于地层信息的判断，这种方法对地质人员的经验要求较高，判断的准确度和精度有时和实际情况差别较大，因此，自动化判断、系统化运行的选址解决方案越来越成为地质勘查行业的主流。最后，勘查进度管理也需要实现信息化，勘查工作周期长，施工条件复杂，管理人员如果没有一个系统的、数据库式的参考模式，往往会造成管理力度不到位，因此需要对勘查周期、完成程度、下一步计划等等内容进行数据库式的管理，对所有的勘查项目进行信息化梳理，实现工程查询、规划、设备安排等一系列工作有序进行。（二）推荐依据目前随着计算机技术、软件技术、信息技术和网络技术的飞跃发展，以及在地质勘查领域的深入应用，用户对于地质勘查信息化建设成果的需求与期待越来越迫切，如何利用上述技术解决地质勘查信息化建设过程中遇到的难题，如何利用信息系统对传统的地质勘查工作主流程进行充分改造，实现全程计算机辅助化，数据在各个工序之间流畅运转，充分共享，成为地勘行业研究与实践的重要课题。从野外数据采集到室内数据管理、综合整理、编图、解释与评价，再到地勘现场的施工管理、工作环境的三维可视化显示，都需要建立一整套实用的地勘业务系统来解决。四、地质研究现状及发展趋势1．国内外技术发展趋势与现状、专利等知识产权及相关技术标准情况分析目前，国内学者基于现有地质数据采集、处理的成果，结合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、三维地质信息可视化系统的功能设计等方面对三维地质信息可视化开展了大量研究和应用。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、地质勘查数据的有效管理和高效应用：其中的高效应用是目标，即勘查数据能否快捷地应用于建立三维地质模型，这取决于两个方面，一是勘查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、即便是相关地质部门采集到原始勘查资料，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**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。构建的地质三维可视化系统分别需要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。目前的地质勘查信息化管理，必须采集包括地上、地表和地下等部分的三维数据，以实现其可视化。同时，各区域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，一些地方正在进行有关地质灾害的预警和防治工作。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，三维地质信息可视化受到很多学者和相关工作者的重视。2．国内现有工作基础在整个地质勘查过程中，采用的勘查手段主要包括：地质、工程、物探、化探和遥感等，不同的勘查手段对应不同的地质勘查业务，而且均由不同的人员负责开展，最终提交的成果均由专题报告的形式进行体现。现在，国外应用成熟的一些地质体三维可视化技术已经推广到国内，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，目前，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、反馈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。国内有学者基于组件GIS技术,通过将二维和三维空间信息统一在一个平台和数据模型下，建立了矿山三维地质勘察可视化管理系统，可实现对数据的可视化管理及实时更新，可打印输出和三维显示地质图，并具有多种查询功能。以地质勘查中地表地形信息和地质体信息的三维可视化与分析作为技术突破口，综合应用3S技术、软件开发技术、三维可视化与信息分析技术，研制开发出了服务于地质勘查的三维可视化与分析系统。北京龙软科技公司开发了面向煤矿的虚拟现实可视化应用系统——煤矿三维可视化综合管理系统。该系统实现了基础地测数据的动态更新，及安全监测、人员定位、综合自动化等实时数据于一体，实现了三维虚拟矿井平台的分布式综合管理。现有的研究成果尚处在探索阶段，应用程度有待提高，服务面较窄，缺少野外地质勘查施工信息化管理模块，因此，有必要根据本单位的实际工作内容自主研发一套系统，以期在同行业中取得领先优势。五、目标任务及实现的可行性论述（一）目标任务本项目的目的是开发一套专业的野外地质勘查三维可视化管理系统，用来辅助地质人员进行野外路线的规划、勘查进程的管理以及勘探点的优化选取等。本系统基于MapGIS进行二次开发，特点是三维可视化、管理信息化、决策自动化。首先，对区域的地质构造和地貌条件进行三维建模，构建野外地质施工三维环境，对路线、山体、河流、植被进行三维建模，实现通视分析、填挖方分析、等值线分析、坡度坡向分析等功能；其次，开发地质勘查选址子系统，该系统运用专家知识分析库，采取相关算法，自动计算勘查最优靶点，同时可以进行全景浏览；再次，开发地质勘查进度管理子系统，该系统运用OA的开发模式，实现地质勘查工作远程管理、进程控制以及规划决策。系统包含数据库模块、功能模块、子系统模块和系统管理模块四大部分。系统的功能任务如下：（1）常规GIS工具：地图放大、缩小、漫游、查询。（2）通视分析：以任意一点为观察点，研究地质勘查区域的通式地形分析，为勘探路线的选取提供服务。（3）距离和面积测量：测量任意两点的距离以及封闭区域的面积。（4）填挖方分析：计算填挖方量，对区域的填挖方进行分析，生成填挖方图。（5）等值线分析。（6）坡度分析。（7）获得高程值：获得任意一点的高程值。（8）坡向分析。（9）山体阴影分析。（10）地质勘查选址分析：结合专家知识分析库进行勘查点的辅助选取。（11）地质勘查进度管理：包括勘查施工日期、负责人、进度动态显示以及报告存档等功能。（12）对勘查现场进行三维查看，属性查询，可视化管理。（13）用户管理。（二）可行性论述随着计算机软件开发技术的不断发展，利用计算机技术、3S技术、专家知识、复杂数学模型进行项目管理系统的开发也越来越成熟。基于MapGIS开发平台进行专题系统的开发也趋于完善，被广泛应用于多个行业。同时，地质单位以往工作中多使用MapGIS软件进行数据的采集、处理和分析，经过多年的发展，基于MapGIS开发的系统与已有MapGIS格式数据具有很好的兼容性和高的使用效率。六、技术路线、技术方法、工作标准和具体实施方案（一）技术路线地质勘查三维可视化管理系统开发的技术路线是：资料收集——分析研究——实地调查——专题数据库设计与建立——系统功能设计与开发——系统测试与修改——编写使用说明与测试报告详细技术路线见图6-1，系统功能见图6-2。资料收集分析研究实地调查建立专题数据库编写使用说明与开发主系统与子测试报告系统测试与修改系统图6-1技术路线图图6-2地质勘查三维可视化管理系统功能设计图（二）工作方法本次地质勘查三维可视化管理系统开发工作原则上遵循上述技术流程进行工作。1.工作总原则（1）本系统旨在研究与实现地质勘查的系统化、智能化和信息化管理，主要包括资料收集、基础资料整理、信息化基础数据，分类建立专题数据库，开发系统基础功能和专业工具，子系统的设计与开发。（2）本系统的开发基于MapGIS开发平台，易于与已有的地质、土地、植被等空间数据对接，此次开发以实现系统功能为主，工作区并非***省全境，主要结合***省地质、交通、水利、土壤、植被等实际情况，选择2-3个研究区，选择的研究区既能够代表***地质特点，又具有一定的普遍性，且研究区资料易于收集，便于系统功能的演示与方法的验证。2.系统开发原则系统开发和数据库建库原则上执行有关规范、标准等规定。专家分析知识库的建立和地质勘查项目智能管理方法的研究与实现在符合行业规范的同时，在影响因子的选择上应着重考虑***省的实际情况。（三）工作步骤本次地质勘查三维可视化管理系统的开发共分为四个阶段进行实施第一阶段：准备工作阶段本阶段的任务主要是总结归纳***省地质特点，确定研究区，明确工作内容和方法，搭建系统开发环境，设计系统架构和功能及专题数据库结构，最终开发出系统整体框架。第二阶段：资料收集阶段本阶段的主要任务是收集研究区有