趙亭

（華北水利水電學院水利職業(yè)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(tǒng) (TITAN 3D Geo-view)是我國第一個三維可視化的大型地學信息系統(tǒng)軟件平臺，是"數(shù)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(gòu)成系列的應用系統(tǒng);也可以根據(jù)用戶的特殊需求，在核心模塊的基礎上進行補充開發(fā)，形成專門的應用系統(tǒng)。TITAN3DGeo-view是一種建立于基層單位(數(shù)據(jù)采集點)、可對各種地學數(shù)據(jù)進行收集、存貯、管理、處理和使用的基礎信息系統(tǒng)和綜合性技術系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有如下顯著特點：(1)以強大的主題數(shù)據(jù)庫為核心，技術方法與應用模型的層疊式復合。(2)采用面向?qū)ο蠹夹g、數(shù)據(jù)倉庫技術和網(wǎng)絡技術、具有 "多 S(DBS、CIS、RS、GPS、CADS 和ES，等等)"結(jié)合與集成特征。(3)采用行業(yè)或部門統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型、標準的代碼體系、規(guī)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(yè)化特點。

二、TITAN3DGeo-view的研究應用

到目前為止，國內(nèi)外研究三維可視化地學信息的軟件已經(jīng)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(tǒng)來處理用戶的數(shù)據(jù);二是在TITAN 3D Geo-view的基礎上，利用它的開發(fā)函數(shù)庫二次開發(fā)出用戶的專用的三維可視化地學信息系統(tǒng)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(fā)等項工程的地質(zhì)勘察和設計施工信息;可為城鄉(xiāng)建設、礦產(chǎn)開發(fā)和環(huán)境保護等領域的工程選址、地質(zhì)勘探、災害防治、計劃管理和規(guī)劃決策服務。其產(chǎn)品類型主要包括【1]:(1)三維城市地質(zhì)與地下水資源管理信息系統(tǒng)，(2)三維地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)與工程勘察、設計系統(tǒng)，(3)三維礦產(chǎn)勘查與礦山設計信息系統(tǒng)。這些應用系統(tǒng)能實時、快速、動態(tài)地獲取、管理和處理礦產(chǎn)資源、水利、水電、公路、鐵路、隧道、橋梁、地鐵、防空設施等地質(zhì)勘查、開發(fā)和設計施工信息，可應用于城鄉(xiāng)建設、計劃管理、環(huán)境監(jiān)測、地震區(qū)劃、'災害防治和規(guī)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(shù)字化、直觀化、可視化為出發(fā)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(xiàn)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(xiàn)代化發(fā)展，極大地提高丁程設計與管理的現(xiàn)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(zhì)體三維數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)基礎是一系列地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，其中包括地質(zhì)測繪中的各種點狀數(shù)據(jù)，還包括槽探、平硐、豎井和鉆孔等線狀數(shù)據(jù)，還有地質(zhì)構(gòu)造圖、地質(zhì)剖面圖等平面數(shù)據(jù)。只有經(jīng)過插值模擬，使一維、二維數(shù)據(jù)三維化后才具有三維特征。因此，我們既不能將這些數(shù)據(jù)作為簡單的一維、二維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來處理，又不能直接進行三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述。需要尋求一種具有層次結(jié)構(gòu)的、既能描述線和面又能描述體，而且在線一面和面一體轉(zhuǎn)化之后，拓撲結(jié)構(gòu)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(lián)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(shù)據(jù)、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(lián)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(zhì)體模型進行矢量剪切及動態(tài)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(tǒng)的應用

針對三維編輯的復雜性，將三維地質(zhì)數(shù)據(jù)的交互編輯轉(zhuǎn)換到TITAN 3D Geo-view的二維編輯子系統(tǒng)中，采用的方式包括：(1)直接編輯地質(zhì)構(gòu)造圖或者地質(zhì)剖面圖;(2)建立輔助剖面。直接編輯地質(zhì)構(gòu)造圖或者地質(zhì)剖面圖的數(shù)據(jù)主要來自原始的槽探、平硐、豎井和鉆孔等。作為原始數(shù)據(jù)的準備，也可以通過三維系統(tǒng)提供的外部接口，將其他格式的數(shù)據(jù)導人到本系統(tǒng)中，例如DXF，3D，WAL,WAP,WAT,DEM,3DV,BMP,SHP,CRD，CEX 等格式數(shù)據(jù)。同時提供了對外接口，導出系統(tǒng)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(tǒng)中根據(jù)地質(zhì)知識和經(jīng)驗對剖面進行編輯修正，使地質(zhì)剖面符合當前區(qū)域的地質(zhì)情況，編輯完成后，將編輯后的剖面信息轉(zhuǎn)移到三維系統(tǒng)中，參與建模。

四、展望

TITAN3DGeo-view本身在不斷發(fā)展，它在水利水電工程建設中的應用亦需不斷發(fā)展。應用的發(fā)展不僅要與TITAN3DGeo-view本身的發(fā)展相結(jié)合，還要與水利水電工程專業(yè)相結(jié)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(jié)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(xiàn)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(fā)展趨勢之一。

結(jié)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(xiàn)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(shù)據(jù)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(tǒng)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(jié)合，抑或是在3S、4S、多S的集成概念中，所體現(xiàn)的都是一種多個系統(tǒng)、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(wǎng)絡傳輸?shù)牡乩硇畔⑾到y(tǒng)應用成為將來.TITAN 3DGeo-view與工程結(jié)合應用研究的方向。總之，應將TITAN 3D Geo-view與其他可以結(jié)合的技術集成，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，取長補短，綜合地為水利水電]二程建設服務。

[1]楊海波,陸靜.精品課程建設的案例分析[J].中國電力教育 ,2010,(10):104-105

[2]聶宜民.土地資源管理專業(yè)GIS課程教學的改革與實踐[J].高等農(nóng)業(yè)教育 ,2010,(06):63-65

[3]聶宜民,陳紅艷,姜曙千,于曉峰.高等農(nóng)業(yè)院校地理信息系統(tǒng)課程建設探討 [J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2010,(12):6461-6462,6481