地质勘查三维可视化系统

1、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*x*x*1、*x*x*x*x*x*x*x*x*x*x*、项目名称地质勘查三维可视化管理系统开发二、项目工作范围（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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、，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

7、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

8、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

9、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（

10、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

11、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

12、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髙的使用效率。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

13、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。图6-1技术路线图T1P数据库模块功能模块子系统系统管連;三维地质勘探选址系统地质信息数据库库土地利用信息數据库fCT：1|立本与图片''资料数据库心，r诵觌分析J测距离与面枳厂填挖方分析J匚二遥感影像数据库广尊值线分析(坡度分析X1鯛高程値J坡向涉析丿山体阴彫分析i广地质勒探选址干系统_>11f1用户番理1_/1111地质勖探进庫管理子1系魏JI(系舷肤J111111专家如识分析子藏J(帮助文档1.>111111111111111

14、1全1!浏览子慕域J11111111J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

15、，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关地质、交通、水利、植被和土壤等资

16、料，主要包括统计资料、影音、遥感影像、地形图、地质图、交通图等，按专题数据库分类和设计好的数据表结构，对基础数据进行电子化、信息化处理，便于后续专题数据库的建立。第三阶段：专题数据库的建立和系统开发本阶段的主要任务是建立专题数据库，根据系统功能设计，开发与实现系统功能，并结合已有数据，对系统性能进行测试，对系统中所用的模型和方法进行正确性的验证。第四阶段：系统试运行与编写系统性能报告在上述各阶段工作的基础上，系统进入上线试运行阶段，在试运行期间收集问题，集中对问题进行解决，最终编制系统性能测试报告，并编写系统使用说明。七、主要实物工作量与解决的技术问题（一）主要实物工作量预计完成专题数据库4个

17、，主系统1个，子系统4个，系统使用说明1份，系统性能报告1份。（二）拟解决的关键技术问题（1）野外地质勘查三维GIS可视化系统的实现技术研究与实现；（2）地质勘查靶区选择模型的构建方法研究与实现；（3）地质勘查选址工程进度智能推进机制的研究与实现。八、预期成果及预期社会经济效益（一）预期成果形成一套完整的地质勘查三维可视化管理系统，包括系统本身、安装光盘、说明书以及软件著作权登记证书。同时将软件开展一系列应用，形成应用报告。（二）技术、经济、社会效益分析（1）系统能够实现地质勘查目标选址的自动化，通过研究地质勘查选址模型，提供勘查靶区信息，改变目前运用纸质地形图人工选址的现状，使选址变得更加容

18、易，大大减少野外踏勘的工作量。（2）系统能够帮助地质人员对野外环境做出直观判断，为地质人员和车辆顺利到达勘探现场提供帮助。（3）系统能够对施工进度进行管理，整合多个项目进行统一规划，为领导决策提供帮助，改变目前工程进度管理不够信息化的现状通过建立地质勘查工作的智能统计、分析与推进模块，能够科学化管理和推进当前的地质勘查工作。（4）将3S技术与常规地质勘查选址方法相结合，增加地质勘查选址的科学技术含量，提髙选址精度，同时基于三维GIS技术，以三维的形式进行展示，可以对地质勘查靶区进行各种三维分析，有助于地质勘查工作更加直观。九、经费预算及依据（一）预算编制依据本项目属于乙类工作项目，编制的主要依

19、据是：2、财政部、国土资源部关于印发国土资源调查预算标准（地质调查部分）的通知（财建200752号）；3、中国地质调查局关于编报2007年地质调查项目立项论证材料的通知（中地调函2006227号）；4、财政部、国土资源部印发的国土资源调查专项资金管理暂行办法（财建2004192）；5、中国地质调查局关于印发地质调查项目设计预算编制和审查要求的函（中地调函200660号）；6、国土资源调查预算标准（地质调查部分）；7、国土资源部、中国地质调查局其它关于大调查专项资金管理的文件和要求及相关财务会计制度的规定；8、地质勘查财务制度；（二）预算结果经费预算总额*万元，其中专项资金*万元。详见表9-1。

20、表9-1项目预算总表费用项目总预算备注合计其中专项资金甲收入合计一、财政拨款二、地方政府拨款三、单位自筹四、其他资金支出合计一、人员费二、办公费三、印刷费四、水电暖费五、邮电费六、交通费七、差旅费八、会议费九、专用材料和燃料费十、咨询劳务费十一、委托业务费十二、维修费十三、其他费用费用项目总预算备注合计其中专项资金甲预算编制人：预算审核人：（三）预算方案的可靠性、合理性分析预算说明。经费预算较为经济合理，基本上按照国家财务会计制度及国土资源调查项目预算管理相关规定进行编制，没有标准的按以往工作经验及需要测算，均符合费用控制比例。预算编制标准可靠，能够保证该项目目标的实现。十、其它（一）项目组织管理科学地进行项目管理，实行队（院）长、总工程师领导下的项目负责人制度，负责整个项目的组织管理工作，人员配备严格按“规定”执行，按时提交符合质量要求的成果。成立项目组，设立项目负责人一名，技术负责人一名，项目实施人员若干名，项目负责人负责整个项目的组织管理工作，包括人员分工组织，统筹安排，与外协单位进行协调，人员配备严格按照规定执行，按时提交质