三維地理信息系統(tǒng)及其可視化

三維地理信息系統(tǒng)

及其可視化劉橋喜北京大學(xué)遙感與地理信息系統(tǒng)研究所2002年6月14日問(wèn)題及現(xiàn)狀問(wèn)題的起源主要是三維數(shù)據(jù)模型的研究：許多學(xué)者在研究通用的三維數(shù)據(jù)模型，試圖將GIS推廣到三維領(lǐng)域！如城市、地質(zhì)、地震、礦山、海洋、大氣等。目前這種推廣工作并不理想！但有關(guān)三維方面的概念及研究成果卻層出不窮！但是什么是三維地理信息系統(tǒng)的特征點(diǎn)或特征性的研究?jī)?nèi)容？為什么一定要研究一個(gè)三維通用數(shù)據(jù)模型？（替2D或補(bǔ)2D？）三維數(shù)據(jù)建模真是的三維地理信息系統(tǒng)發(fā)展的障礙？三維地理信息系統(tǒng)究竟具有什么樣的框架體系？應(yīng)該研究些什么問(wèn)題？三維地理信息系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)之間是什么關(guān)系？是替代關(guān)系還是并列關(guān)系？現(xiàn)有眾多的三維研究?jī)?nèi)容與三維地理信息系統(tǒng)是何關(guān)系？三維地理信息系統(tǒng)究竟如何發(fā)展？三維地理信息系統(tǒng)三維城市模型三維空間信息系統(tǒng)三維景觀模型三維虛擬地理信息系統(tǒng)三維數(shù)字城市三維地球科學(xué)信息系統(tǒng)三維城市地圖三維景觀重構(gòu)三維城市地理信息系統(tǒng)……概念與內(nèi)涵地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)理論與方法地理信息系統(tǒng)平臺(tái)軟件學(xué)術(shù)領(lǐng)域商業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域軟件系統(tǒng)信息管理系統(tǒng)信息管理系統(tǒng)信息管理系統(tǒng)GIS以處理地理空間信息為核心，盡管GIS在理論與技術(shù)上有了長(zhǎng)足發(fā)展，但實(shí)際應(yīng)用仍限于平面與平面二維的空間分析與操作等功能。北京三元橋地帶北京三元橋地帶地理信息系統(tǒng)學(xué)科基礎(chǔ)理論與方法實(shí)際應(yīng)用地理信息系統(tǒng)平臺(tái)軟件學(xué)術(shù)領(lǐng)域商業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域軟件系統(tǒng)三維地理信息系統(tǒng)三維問(wèn)題？三維軟件？三維應(yīng)用三維平臺(tái)？3D應(yīng)用非常廣泛，但是否適于GIS向3D推廣？從應(yīng)用出發(fā)討論：首先是否有必要建立一個(gè)通用的三維數(shù)據(jù)模型？其次3DGIS在這些應(yīng)用領(lǐng)域是否有發(fā)展前景？再次3DGIS如何定位，與2DGIS關(guān)系如何？如何發(fā)展？……鑒于GIS研究者非常關(guān)注GIS在地學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用與推廣，那么我們有必要對(duì)地學(xué)領(lǐng)域做深入了解。下面從地質(zhì)、大氣、海洋等方面談?wù)?DGIS問(wèn)題。地球科學(xué)領(lǐng)域的三維問(wèn)題三維地質(zhì)模型：涉及的專(zhuān)業(yè)范圍很廣，其中主要有巖石、構(gòu)造、物探、測(cè)量、數(shù)學(xué)地質(zhì)、礦產(chǎn)普查、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)、鉆探、采礦等，且不同的專(zhuān)業(yè)一般需要不同的三維地質(zhì)模型；三維地震解釋:是用于地質(zhì)勘探中的一種非常重要的方法，也是除鉆孔外，能獲取三維地質(zhì)模型的另一項(xiàng)重要技術(shù)；大氣與海洋三維問(wèn)題；油氣藏三維地質(zhì)模型的特點(diǎn)：主要用于描述油氣藏內(nèi)部特征、外部形態(tài)、規(guī)模大小、儲(chǔ)層特征、流體性質(zhì)及其分布規(guī)律等，且在油氣藏開(kāi)發(fā)的不同階段，地質(zhì)研究的重點(diǎn)與精度均有所不同，要建立的三維地質(zhì)模型也不相同。三維地質(zhì)建模是利用油氣藏的各類(lèi)地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)編輯、轉(zhuǎn)換、分析和運(yùn)算建立的，采用的數(shù)據(jù)主要有：井位坐標(biāo)數(shù)據(jù)、井斜數(shù)據(jù)、三維地震數(shù)據(jù)、地層傾角數(shù)據(jù)、測(cè)井解釋成果數(shù)據(jù)、小層頂?shù)咨疃葦?shù)據(jù)和部分宏面非均質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)等；油氣藏三維地質(zhì)模型建立過(guò)程：首先要依據(jù)斷層數(shù)據(jù)建立斷裂系統(tǒng)；再在其基礎(chǔ)上以地震解釋的層位數(shù)據(jù)為主要網(wǎng)格化數(shù)據(jù)，以鉆井分層數(shù)據(jù)為校正網(wǎng)格數(shù)據(jù)，以地層傾角數(shù)據(jù)為校驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分?jǐn)鄩K網(wǎng)格化處理，產(chǎn)生各砂層組頂、底的層面網(wǎng)格，與斷裂系統(tǒng)模型組合生成油氣藏的構(gòu)造模型；在構(gòu)造模型建立后，在模型范圍內(nèi)尚需對(duì)油氣藏屬性（包括孔隙度、滲透率、飽和度等）的展布規(guī)律進(jìn)行研究，以便得到對(duì)儲(chǔ)層特征的直觀認(rèn)識(shí)；三維地震解釋?zhuān)菏菑娜S可視化的立體顯示出發(fā)，(故可視化對(duì)它來(lái)說(shuō)是初始工作)以地質(zhì)體為單元，采用點(diǎn)、線(xiàn)、面結(jié)合的三度空間的立體可視化解釋。核心工作是由井點(diǎn)數(shù)據(jù)外推地質(zhì)體特性。其所處理的是一個(gè)三維數(shù)據(jù)場(chǎng)，數(shù)據(jù)量很大，同時(shí)需要專(zhuān)業(yè)人員在人機(jī)交互方式下進(jìn)行解釋。大氣與海洋科學(xué)在污染模型中研究者所關(guān)注的是污染粒子的化學(xué)物理性質(zhì)及其擴(kuò)散受空氣流動(dòng)、氣溫、氣壓、濕度等各類(lèi)氣象因子等的影響?？臻g數(shù)據(jù)如擴(kuò)散范圍在很大程度上取決于模型計(jì)算的結(jié)果。采樣數(shù)據(jù)在這種模型中僅起到模型檢驗(yàn)的作用。在海洋領(lǐng)域GIS的應(yīng)用目前較少，但三維信息的處理的研究很多如：虛擬海洋環(huán)境、三維海洋化學(xué)循環(huán)、三維海洋紊流模型、三維海洋溢油預(yù)測(cè)等。地球科學(xué)三維問(wèn)題特點(diǎn)總結(jié)數(shù)據(jù)獲取方面：通常只能獲取一些非常不全面的，且有時(shí)甚至是相互沖突信息，這些信息包括地質(zhì)體的維數(shù)、幾何特性以及各種變化的屬性等；數(shù)據(jù)采集有采樣數(shù)據(jù)與插值數(shù)據(jù)兩類(lèi)；由于經(jīng)費(fèi)所限通常難以采集足夠的樣本數(shù)據(jù)以解決許多不確定