翟代廷

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展與城鎮(zhèn)化建設(shè)進程的快速推進，信息化成為了時代發(fā)展的主流。對于地質(zhì)行業(yè)而言，城市地質(zhì)也成為地質(zhì)工作新的陣地。在信息技術(shù)盛行的當(dāng)下，基于三維GIS技術(shù)、三維可視化技術(shù)、數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的城市信息平臺已經(jīng)成為當(dāng)前許多國家地質(zhì)工作的熱點，也是發(fā)展趨勢。本文將對城市地質(zhì)信息系統(tǒng)建設(shè)要點進行探討。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；城市地質(zhì)；數(shù)據(jù)處理

1 城市地質(zhì)信息系統(tǒng)功能

城市地質(zhì)信息系統(tǒng)作為“數(shù)字地球”概念中要的組成部分，可動態(tài)、定量，高精度地管理城市地質(zhì)、地質(zhì)資源、地質(zhì)環(huán)境，可準確、客觀地提供城市底層信息，及時、直觀為城市規(guī)劃、建設(shè)和經(jīng)濟社會發(fā)展決策提供科學(xué)依據(jù)，從而科學(xué)合理利用地質(zhì)環(huán)境資源?？紤]到系統(tǒng)必須具備易用性與穩(wěn)定性，所以需構(gòu)建一個集成化的數(shù)字工作環(huán)境實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與共享以滿足實際應(yīng)用的需求。就系統(tǒng)功能而言，簡而言之，需要包括如下三個方面：

（1）由于城市地質(zhì)數(shù)據(jù)來源廣泛、類別眾多、數(shù)量龐大、主題鮮明、時空多維，需對這些數(shù)據(jù)進行科學(xué)有效的管理；

（2）系統(tǒng)需對城市地質(zhì)及相關(guān)數(shù)據(jù)進行專業(yè)分類，建立相關(guān)適用的模型?；诖耍蓪?shù)據(jù)進行相關(guān)查詢、可視化處理及專業(yè)分析；

（3）系統(tǒng)需面向政府及公眾提供相關(guān)數(shù)據(jù)信息和對應(yīng)增值服務(wù)，為政府城市規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、環(huán)保決策制定提供必要的數(shù)據(jù)支持。

2 城市地質(zhì)信息系統(tǒng)建設(shè)要點

2.1城市地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建設(shè)

信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫作為城市地質(zhì)信息系統(tǒng)的核心，也是系統(tǒng)建設(shè)的基石?；跀?shù)據(jù)源，可構(gòu)建數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫部署作為構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的重要部分，主要包括確定數(shù)據(jù)庫建庫標準和規(guī)范，統(tǒng)一技術(shù)標準、建立基礎(chǔ)地理信息圖庫、城市地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)、開發(fā)城市地質(zhì)基礎(chǔ)信息的管理平臺。數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建必須依照《城市地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)庫與信息系統(tǒng)建設(shè)指南》。按照數(shù)據(jù)特點，可分為：點、線和面狀數(shù)據(jù)；層狀點數(shù)據(jù)、鉆孔樣品實驗數(shù)據(jù)、化探數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)?；诖?，將其數(shù)據(jù)抽象為簡單數(shù)據(jù)模型、鉆孔數(shù)據(jù)模型、四維地質(zhì)數(shù)據(jù)模型、地球化學(xué)數(shù)據(jù)模型、地質(zhì)數(shù)據(jù)模型，建立地質(zhì)數(shù)據(jù)模型。

系統(tǒng)所管理的城市地質(zhì)空間數(shù)據(jù)包括城市基礎(chǔ)地理信息、城市地質(zhì)專題信息及輔助信息三大類。其中城市基礎(chǔ)地理信息包括各種平面和高程測量控制點、建筑物、道路、水系、境界、地形、植被、地名以及某些屬性信息等，用于表示城市的基本面貌，并作為各種專題信息的空間定位的載體；城市地質(zhì)專題信息則包括有基礎(chǔ)地質(zhì)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地球化學(xué)、地質(zhì)災(zāi)害、海岸帶、地?zé)岬刭|(zhì)、應(yīng)急水源地等各種專業(yè)性的城市地質(zhì)基礎(chǔ)信息，用于表示城市地質(zhì)某一專題領(lǐng)域地質(zhì)地理要素的空間分布及其規(guī)律；輔助信息則是指為便于對數(shù)據(jù)進行分析應(yīng)用而生成的描述性信息，是對基礎(chǔ)信息和專題信息的一種補充，如元數(shù)據(jù)、系統(tǒng)配置信息等。

按照數(shù)據(jù)類型不同，在橫向上可以建成：①工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、海岸帶等三維數(shù)據(jù)庫；②基礎(chǔ)地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害、生態(tài)化學(xué)、礦產(chǎn)資源和地?zé)豳Y源數(shù)據(jù)庫。按照使用方式和作用不同，在縱向上可將這些數(shù)據(jù)劃分為不同的層，即原始資料數(shù)據(jù)層、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、模型數(shù)據(jù)層、成果資料數(shù)據(jù)層，其抽象層次依次由低到高。一般情況下上層數(shù)據(jù)基于下層數(shù)據(jù)構(gòu)建，在每一個數(shù)據(jù)層上即水平方向上，則參照專業(yè)分類和數(shù)據(jù)類型將本層數(shù)據(jù)進行分類。

2.2城市三維地質(zhì)建模及可視化功能

采用基于八叉樹和四面體的混合數(shù)據(jù)模型作為描述真三維地質(zhì)體的基本數(shù)據(jù)模型，既可滿足復(fù)雜地質(zhì)體真三維建模，又可減少數(shù)據(jù)量把以點、線為基本形式的散布式的、局部的勘探資料解釋結(jié)果在三維空間中綜合起來，重新恢復(fù)地下地質(zhì)界面和地質(zhì)體的空間形態(tài)和組合關(guān)系，進而重建三維地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)模型，將三維地質(zhì)模型用三維圖形圖像生動逼真地表現(xiàn)出來，實現(xiàn)對模型的旋轉(zhuǎn)、平移、放大、縮小等可視化操作及實時漫游；綜合應(yīng)用體視化技術(shù)和傳統(tǒng)的可視化技術(shù)基于地質(zhì)體三維實體模型繪制各種等值線、等值面；基于地質(zhì)體三維實體模型進行任意剖切、基坑開挖、虛擬鉆探等可視化模擬功能；提供包括體積、面積、距離計算等的三維量算功能。

2.3地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)

2.3.1確定輸入神經(jīng)元

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生時屬于隨機事件，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的內(nèi)容降雨量、地下水位、土壤含水率、地形變都是導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的最大因素。

2.3.2學(xué)習(xí)樣本集

在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警模型用到最常用的算法中，最基本的步驟就是首先得確定利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法訓(xùn)練時的學(xué)習(xí)樣本集。我們在設(shè)計和實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警模型中，需要進行各種各樣的工作，所以在設(shè)計和實現(xiàn)是我們的工作量將會非常龐大，因此在選取地質(zhì)災(zāi)害的評價指標以及地址災(zāi)害發(fā)生的歷史情況、現(xiàn)如今的狀況和查閱以及借鑒相關(guān)的資料和手冊的基礎(chǔ)上建立的學(xué)習(xí)樣本集，此次學(xué)習(xí)樣本集是根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)警評價因子分級標準綜合建立的。

2.3.3輸出層神經(jīng)元數(shù)

在本次完成的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警模型中它的輸出項就是需要進行監(jiān)測的災(zāi)害點在未來某個時間段是否會發(fā)生災(zāi)害。

利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測點拿到的實際樣本影響參數(shù)的實際采集值作為輸入，最終我們根據(jù)完成的模型進行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得出結(jié)果進而將得出的輸出值以及我們的所設(shè)置的期望輸出的結(jié)果進行比較，這樣就能判斷出該地區(qū)是否會發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

結(jié)語

城市地質(zhì)信息系統(tǒng)作為“數(shù)字城市”建設(shè)的重要組成部分，在城市規(guī)劃、建設(shè)、環(huán)境保護、資源利用等多方面具有重要的社會價值。通過對城市地質(zhì)信息設(shè)計目標分析、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計和系統(tǒng)功能的研究，對城市地質(zhì)信息系統(tǒng)和“數(shù)字城市”的建設(shè)起到一定的借鑒作用。

參考文獻

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