TITAN 3D Geo-view在水利水電信息工程中的應用

趙亭

（華北水利水電學院水利職業學院，河南 鄭州 450008）

一、TITAN3DGeo-view特點簡介

三維可視化地學信息系統 (TITAN 3D Geo-view)是我國第一個三維可視化的大型地學信息系統軟件平臺，是"數字國土"建設和國土資源管理信息化的有效工具，可以針對不同用戶的特點抽取其中的一些組件，構成系列的應用系統;也可以根據用戶的特殊需求，在核心模塊的基礎上進行補充開發，形成專門的應用系統。TITAN3DGeo-view是一種建立于基層單位(數據采集點)、可對各種地學數據進行收集、存貯、管理、處理和使用的基礎信息系統和綜合性技術系統。該系統具有如下顯著特點：(1)以強大的主題數據庫為核心，技術方法與應用模型的層疊式復合。(2)采用面向對象技術、數據倉庫技術和網絡技術、具有 "多 S(DBS、CIS、RS、GPS、CADS 和ES，等等)"結合與集成特征。(3)采用行業或部門統一的數據模型、標準的代碼體系、規范的圖式圖例、約定的處理方式和通用的軟件接口，有較高專業化特點。

二、TITAN3DGeo-view的研究應用

到目前為止，國內外研究三維可視化地學信息的軟件已經很多，但對于它的研究應用，歸納概括起來有兩種情況。一是利用TITAN 3D Geo-view系統來處理用戶的數據;二是在TITAN 3D Geo-view的基礎上，利用它的開發函數庫二次開發出用戶的專用的三維可視化地學信息系統軟件。目前已成功地應用到了包括水利、水電、地下管線、災害防治防御、地下洞室、礦山開發等項工程的地質勘察和設計施工信息;可為城鄉建設、礦產開發和環境保護等領域的工程選址、地質勘探、災害防治、計劃管理和規劃決策服務。其產品類型主要包括【1]:(1)三維城市地質與地下水資源管理信息系統，(2)三維地下地質結構與工程勘察、設計系統，(3)三維礦產勘查與礦山設計信息系統。這些應用系統能實時、快速、動態地獲取、管理和處理礦產資源、水利、水電、公路、鐵路、隧道、橋梁、地鐵、防空設施等地質勘查、開發和設計施工信息，可應用于城鄉建設、計劃管理、環境監測、地震區劃、'災害防治和規劃決策等方面。

三、TITAN3DGeo-view在水利水電工程建設中的應用

將TITAN 3D Geo-view應用于水利水電工程建設，以信息的數字化、直觀化、可視化為出發點，可以將復雜施工過程用圖像形象地描繪出來，為全面、準確、快速地分析掌握工程施工全過程提供有力的分析工具，實現工程信息的高效應用與科學管理，以及設計成果的可視化表達，進而為決策與設計人員提供直觀形象的信息支持。這給施工組織設計與決策提供了一個科學簡便、形象直觀的可視化分析手段，有助于推動水利水電設計工作的智能化、現代化發展，極大地提高丁程設計與管理的現代化水平，促進工程設計界的"設計革命"。

1.TITAN 3D Geo-view三維建模功能的應用

地質體三維數據模型的數據基礎是一系列地質勘察數據，其中包括地質測繪中的各種點狀數據，還包括槽探、平硐、豎井和鉆孔等線狀數據，還有地質構造圖、地質剖面圖等平面數據。只有經過插值模擬，使一維、二維數據三維化后才具有三維特征。因此，我們既不能將這些數據作為簡單的一維、二維數據結構來處理，又不能直接進行三維數據結構描述。需要尋求一種具有層次結構的、既能描述線和面又能描述體，而且在線一面和面一體轉化之后，拓撲結構得以保持的方法。相比之下，邊界代替 (B-Rep:Boundary Replacement)模型較為合適。該模型采用實體的邊界來代替實體，并且通過拓撲關系來建立各邊界的聯系?？臻g對象通?？梢苑纸鉃?類元素的集合，即點、線、面和體，每一類元素由幾何數據、類型標志及相互之間的拓撲關系組成。三維實體用它的邊界來表示，并通過空間拓撲關系來建立各邊界的聯系，既有利于實體的各種空間位置和拓撲關系的保持，也有利于進一步對三維地質體模型進行矢量剪切及動態演化模擬。采用B-Rep模型方法進行人機交互建模的流程。

2.TITAN 3D Geo-view輔助設計子系統的應用

針對三維編輯的復雜性，將三維地質數據的交互編輯轉換到TITAN 3D Geo-view的二維編輯子系統中，采用的方式包括：(1)直接編輯地質構造圖或者地質剖面圖;(2)建立輔助剖面。直接編輯地質構造圖或者地質剖面圖的數據主要來自原始的槽探、平硐、豎井和鉆孔等。作為原始數據的準備，也可以通過三維系統提供的外部接口，將其他格式的數據導人到本系統中，例如DXF，3D，WAL,WAP,WAT,DEM,3DV,BMP,SHP,CRD，CEX 等格式數據。同時提供了對外接口，導出系統供其他軟件應用。輔助剖面功能提供用戶在當前模型下切割剖面，形成當前模型中設定位置的剖面，進入二維子系統中根據地質知識和經驗對剖面進行編輯修正，使地質剖面符合當前區域的地質情況，編輯完成后，將編輯后的剖面信息轉移到三維系統中，參與建模。

四、展望

TITAN3DGeo-view本身在不斷發展，它在水利水電工程建設中的應用亦需不斷發展。應用的發展不僅要與TITAN3DGeo-view本身的發展相結合，還要與水利水電工程專業相結合。在水利水電工程未來的建設中，TITAN 3D Geo-view與其他技術的結合將更加緊密，應用更加廣泛。???水利水電工程布置方案的可視化的要求已不局限在單純的表現上。對于布置方案交互式修改，組件式TITAN3DGeo-view(ComTITAN3D Geo-view)也是重要的應用發展趨勢之一。

結語

TITAN 3D Geo-view強大的空間分析功能和圖形顯示功能為工程設計和研究成果的可視化表達提供了有力的現代化手段。但是，TITAN 3D Geo-view應用到水利水電工程建設中還有許多不盡如人意的地方，如數據庫建模的應用相對還比較薄弱等，可通過與不同技術之間的融合來克服。隨著Ger,View應用的深入研究，單一的TITAN 3D Geo-view應用系統所存在的缺陷和不足將被逐步解決和弱化。融合各種技術手段成為TITAN 3D Geo-view應用的明朗趨勢，不管是與仿真技術結合，抑或是在3S、4S、多S的集成概念中，所體現的都是一種多個系統、多種技術集成的思想，這同時也將促進TITAN 3D Geo-view的更深入應用。隨著大型水利水電工程信息管理的實時、快速化要求，基于網絡傳輸的地理信息系統應用成為將來.TITAN 3DGeo-view與工程結合應用研究的方向?？傊?，應將TITAN 3D Geo-view與其他可以結合的技術集成，充分發揮各自優勢，取長補短，綜合地為水利水電]二程建設服務。

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