[發明專利]野外地質三維綜合信息平臺及其數據集成與可視化方法

在審

• 申請號: 201910545339.2
• 申請日: 2019-06-22
• 公開（公告）號: CN110288709A
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 陳建平;田毅;向杰;胡橋;李詩;邱俊秀;鄭彥威;于萍萍
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T19/00;G06F16/54;G06F16/55;G06F16/587
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 李鵬

本發明公開了一種野外地質三維綜合信息平臺及其數據集成與可視化方法，包括：瀏覽查詢與查詢結果輸出模塊：實現了二和三維綜合可視化瀏覽與模型數據查詢和顯示。綜合地質信息查詢及結果輸出模塊：包括所有地層模型、構造模型、巖體模型與勘探線以及勘探線剖面的綜合疊加顯示；資源?環境信息查詢展示與分析模塊：實現了對實習區的斷層褶皺等進行信息查詢展示與分析。野外路線選擇模塊：提供了每條線路和觀察點的坐標信息。切剖面功能與地層剖面顯示模塊：獲取地形數據，輔助學生完成災害地質模塊的研究。本發明操作簡單、互動性強、同時又無需網絡支持，集成實習資料，具有可視化功能。

技術領域

本發明涉及到虛擬現實技術領域、計算機技術、GIS遙感技術領域以及野外實習教學領域。具體包括一種天、空、地一體化立體式數據獲取與處理、三維地質建模技術以及虛擬現實技術。

背景技術

近年來，為適應地質工作的綜合化、現代化、可視化等的趨勢，基于虛擬現實技術、計算機技術、網絡技術和地理信息技術的蓬勃發展，如何有效利用計算機為野外地質教學提供輔助已經成為廣大地質工作者的一個重要的研究方向，基于這些技術的發展，計算機虛擬教學系統應運而生，并已經成為野外地質教學的有力工具。與傳統的實習相比，計算機虛擬教學系統憑借其特有的可以在計算機上虛擬構建野外地質教學場景的功能而受到地質工作者的熱捧，因此有越來越多的高校及各大科研單位投入到計算機虛擬教學系統的研發上。

我國目前高校及科研單位中可進行野外地質實習虛擬輔助教學的軟件系統并不多見，代表作主要有：(1)長江大學地球科學學院在的基于GIS的地學實習教學虛擬平臺，它利用虛擬現實技術、三維技術實現了展示地質資料的功能；(2)天津大學計算機科學與技術學院采用面向對象的分析方法來剖析各個分析階段的問題，探索出一條在Web3D中實現數據可視化的途徑；(3)南京大學根據廬山地理學野外綜合實習的特點和教學現狀，基于WebGIS而開發的教輔平臺，實現了坐標地圖定位、沿途視頻漫游和教學場景視頻重現及專題內容管理等功能。此外，山東大學、中國石油大學(華東)、吉林大學、中國礦業大學(北京)、中國地質大學(武漢)、山東理工大學等團隊也先后開展了多種地質教學輔助系統的設計與研發工作。

通過對比、分析并結合野外實際使用，縱觀已有的平臺雖已卓有成效，但他們依然有很多的缺點與不足，總結如下：1、受平臺運行環境、基礎數據等的限制，距離前述的野外實習空間觀、分形觀的構建仍有一定的差距；2、現有系統中的實習內容、成果表述仍為二維模式；即使采用三維瀏覽模式，也是基于DEM或TIN的面三維，野外地質體的真三維、實體化表征仍有一定差距；3、數據量與數據精度難以達到相應的要求，此外數據的可視化：如多數據源的疊加展示分析等效果不甚理想；4、系統的交互性較低，師生很難上手；此外還有采供成本高等其他問題。

發明內容

本發明針對現有技術的缺陷，提供了一種野外地質三維綜合信息平臺及其數據集成與可視化方法，解決現有傳遞系數法忽略土體的彈塑性本構特性、不考慮邊坡幾何形態、滑動面傾角變化對滑坡推力影響過大的缺陷。

為了實現以上發明目的，本發明采取的技術方案如下：

一種野外地質三維綜合信息平臺，包括：瀏覽、查詢和查詢結果輸出模塊，綜合地質信息查詢及結果輸出模塊，資源-環境信息查詢展示與分析模塊，野外路線選擇模塊和切剖面功能與地層剖面顯示模塊。

瀏覽、查詢與查詢結果輸出模塊：

實現了二和三維綜合可視化瀏覽與模型數據查詢，包括地貌、地質圖、剖面圖、地層、工程布置圖以及道路、地名的查詢及透明顯示。

綜合地質信息查詢及結果輸出模塊：

綜合地質信息查詢主要包括所有地層模型、構造模型、巖體模型與勘探線以及勘探線剖面的綜合疊加顯示；還包括地形地貌、氣候與降水、河流水系和經濟人口的綜合信息查詢與結果疊加顯示。

資源-環境信息查詢展示與分析模塊：