城市地质数据库系统解决方案

城市地质数据库系统解决方案

发布时间：2012-10-26 15:40:01来源：原创【打印本页】

1. 设计目标

以城市地质调查成果为基础，初步建立城市三维可视化城市地质信息服务和管理系统，实现地质资料收集全面化、整理标准化、录入格式化、管理常态化；充分挖掘地质资料的潜在价值，实现地质资料信息服务多元化，提升地质资料信息服务化水平，提高地质资料的利用率。通过三维地质建模，实现重点区域地质模块的三维可视化、分析、提取、信息生成等功能，为政府宏观决策、重大工程建设项目实施等提供科学依据，降低社会投资风险，构建城市地质资料信息服务经济社会发展的新体制和动态运行保障机制，全面提升地质工作对经济社会发展的服务水平和综合服务能力。

2. 总体框架设计

面向城市地质和三维地质建模数据库建设、成果集成、信息共享和可视化的总体需求，基于GIS、地质、三维可视化和Virtual Globes技术，建立了三维环境下的海量、多尺度、三维立体地质信息的建模、集成、共享和可视化的总体技术框架（下图）。

三维地质建模成果集成、信息共享和可视化的总体技术框架

3. 系统结构与功能设计

根据项目建设目标和需求分析，城市地质信息服务和管理系统的系统结构如下图所示，系统从纵向上可以划分为5个层次：（1）数据采集层，（2）数据库层，（3）数据服务层，（4）专题数据及应用层；（5）业务层。

系统结构及功能模块划分示意图

3.1. 数据采集层

数据采集层满足各类地质资料数据在数据录入、数据编辑、数据更新、数据转入等方面的需求，包含数据辅助整理入库和辅助建库软件编制工具，实现海量数据库建立和后续数据更新，以及数据访问权限控制。

数据采集层实现了基于已有空间数据的建库和三维建模。

3.2. 数据库及其管理层

数据管理模块主要是用来管理所有地质专题数据和三维模型数据，实现地质专题数据的导入导出和加载可视化显示。三维模型目前基于标准obj及vrml交换格式存储，以大字段方式存储于数据库。Ctech、discover3D和MapGIS K9等三维建模工具建好的模型导出为中间格式后进行入库，然后统一由数据管理模块进行管理。

数据库层存储了来自数据采集系统采集的各类空间和属性数据，按数据类型分包括空间数据库（基础地理空间数据库、专题图形数据库、基础地质数据库），专业属性数据库、三维地质模型数据库等数据库。数据库在Oracle支持下实现空间数据与非空间数据一体化存储与管理，具有下述特征：

由于地质空间数据和属性数据共存于Oracle环境中，基于SQL开放式的检索语言的访问界面及Oracle PL／SQL过程式语言，使空间数据操作和常规属性数据的操作在SQL一级可以任意有机的结合，这极大地方便了空间数据和属性数据的一体化管理。

基础地理空间数据(4D)及专题空间数据按标准分幅来组织、存储、管理。采用统一的数据存储方式和坐标投影要求，为金字塔式的空间数据管理及空间数据分析创造了条件。由于空间基础地理及专题空间数据更新周期较长，数据量大，数据转换入库采用批量处理办法。

专题和局部图形数据的存储管理。所涉及的空间数据主要是单点位置上离散的各类空间数据，图件比例尺各异，图形比例尺不统一，难以用常规的标准分幅来组织、管理，所以以专题和外接多边形为单位单独存储数据。

数据库中专业属性数据利用Oracle关系数据库建库。专业属性数据按统一的实体编码标准对数据模型及数据项进行编码，使之在系统内具有唯一性，并通过元数据及数据字典统一进行管理。

3.3. 数据服务层

基于数据库层，应用ArcGIS、GDAL、iTelluro Server为上层业务系统提供数据和信息服务，满足管理部门及内部用户对于各类地质资料数据在查询、检索、统计、分析方面的需求。数据服务层包括以下服务：

1）数据和应用接口：基于Web服务，通过http协议向客户端提供功能和数据的接口层；改部分基于ArcGIS、GDAL、https://www.360docs.net/doc/5b581693.html,，为系统提供不同的基础数据、分析服务和功能，实现功能模块层和底层空间数据、属性数据的调用、交互；

2）三维数据提供模块：基于iTelluro Server定制（配置）的空间、属性数据提供程序，为客户端提供三维数据服务；

3）数据处理、空间分析、数据查询服务：公用的属性、空间数据查询、处理、分析、管理模块，供系统其他功能模块和接口层调用；

3.4. 专题数据及应用层

专题数据及应用层基于数据库和数据服务层，以iTelluro GlobeEngine为基础，构建综合地质“一张图”管理模式，基于该模块，实现各类地质资料数据的查询、检索、统计、分析等应用。

1）综合地质“一张图”

基于数据服务层提供的数据和服务，应用iTelluro GlobeEngine，基于分布式的异构多源空间数据，构建统一的基础空间信息服务平台，即构建综合地质基础空间信息服务“一张图”，为相关信息应用和服务提供基础平台（下图）。系统采用面向服务的架构思想，实现基于三维GIS的TB级海量、多源（包括DEM、DOM、DLG、三维模型数据和其它专题数据）数据一体化管理和快速三维实时漫游功能，支持三维空间查询、分析和运算，可与常规GIS软件集成，提供全球范围基础影像资料，方便快速构建三维空间信息服务系统（下图）；亦可快速基于二维GIS系统实现三维扩展。

2）地质专题数据查询浏览模块

3）地质专题元数据库

4）数据查询检索系统

数据查询检索系统以元数据为基础，面向数字化资料、数据产品和信息产品，提供信息的管理、浏览、查询和检索功能。

5）钻孔数据库

建立工程地质钻孔数据库，实现钻孔数据的录入、检索、图表和图形可视化，实现在三维可视化视图中直观显示其分布，并可以通过空间位置、属性信息进行查询、检索。

钻孔数据库是三维地质建模的最主要的数据源。

钻孔数据及其三维可视化

6）三维地质模型数据库

应用三维建模技术，对钻孔柱、地层和采空区进行三维建模。通过点击三维地质“一张图”地表上的模型按钮，可以将模型弹出地表，将地下的三维实体模型（地层或者采空区）显示于地表之上，模型可以随地表旋转、查看、改变视角。

7）其他专题数据库

基于数据库和数据服务层，建立其他专题数据库系统。

8）GIS及专业分析模块

该部分实现立体环境下的地质体产状测量、GIS空间、属性分析功能和专业分析功能，为其他模块提供应用支撑。

3.5. 业务层

基于专题数据层，构建基于城市地质调查成果数据和相关成果数据（遥感影像、数字高程模型、基础地理、基础地质等信息）的城市地质大型空间数据库，实现多源、多尺度的城市地质数据的三维虚拟可视化显示，支持在网络环境下，面向三维地球虚拟可视化场景，实现多源、多尺度城市地质数据的快速表现、漫游和灵活交互。构建面向实际决策、应用的专题业务模块，为城市建设、宏观决策、重大工程、抢险救灾等相关工作的提供直观的数据展示、评价和应用服务。

4. 系统开发和建设

5. 三维地质建模