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                                MapGIS技術研究再次突破創新大武水源地三維可視化信息系統項目成果達國際先進水平

                                發布者:管理員 發布時間:2019-05-23 瀏覽量:394次

                                博山毓秀源泉好,瀧水靈犀碧玉多。
                                淄博歷史悠久,西鄰濟南,是齊國古都,自西周姜尚封齊,開創了"泱泱大風"的齊國文化。在這一片水秀山靈、文化底蘊最為醇厚的大地上,孕育了一批批歷史名人。而今,淄博作為一座資源型城市,發展迅速,為全國首批產業轉型升級示范區,城市的發展離不開對地下空間的拓展,也離不開對水資源的利用。
                                大武水源地,我國北方罕見的特大型地下水源地。亦是淄博市主要的城市供水水源地。由于歷史原因,大武水源地上化工企業眾多,多年來,水源地個別水井遭受了化工有機物污染,又由于大武水源地水文地質條件非常復雜,水井分布密集,有些水井水量水質差異較大,難以對地下水保護、污染防治、工業布局和水污染突發事件進行防控,為此,迫切通過一系列技術手段解決這些問題。而通過濟南市城市軌道交通和保護泉水之間的解決方案的啟示,大武水源地三維可視化信息系統的建設勢在必行。
                                大武地嚴峻,協同共攻關
                                大武水源地是一個相對獨立的水文地質單元,多年來地過量開采,導致在上世紀70年代初期泉水已經消失,加上水源周圍之前有石化公司的不合理建設,造成水源地地面水環境異常嚴峻,地面污染或第四系土層污染分布廣泛、成因復雜、成分多樣、歷時時間長,污染負荷重。
                                而在技術層面上的管理也存在著許多問題,一是地下水污染防治難度大,污染情況復雜,措施不得力,治理效果不明顯;二是對水文地質條件的認識不夠細致,不夠準確,影響了水源地的保護管理工作;三是缺乏一個科學、綜合、便捷、高效的業務管理平臺。為此,淄博市水資辦、山東省地質調查院聯合中國地質大學、武漢中地數碼科技有限公司為解決大武水源地地下水資源保護管理問題,共同研究,收集整理大武水源地歷史研究資料,人員實地考察地勢情況,通過數據庫、應用系統和三維模型的建設,最終為大武水源地信息化平臺的建設做好準備。
                                突破創新性技術,展現頂尖級成果
                                大武水源地三維可視化信息系統建設采用MapGIS 10為基礎平臺,是基于新一代面向服務的懸浮倒掛式體系架構的地質專業信息應用平臺,采用靈活的搭建式開發技術和二三維一體化技術,實現了對多源異構的空間數據和非空間數據的集成管理和基于數據中心的二、三維一體化管理策略。基于交叉剖面的分區拼接交互建模、平面地質圖和實際材料圖的地質體自動建模、GPU與模板的多視點動態剖切技術、時間序列的四維動態分析技術、數值模擬的地下水四維模擬計算及動態預演技術等創新技術,最終完成了大武水源地地質結構模型的構建以及對地下水的數值模擬和模擬結果的直觀,高效的展示。
                                2019年4月30日,“淄博大武水源地三維可視化信息系統”項目成果在淄博順利通過了專家組的評審和鑒定。由中國工程院院士武強任評審組長,中國地質調查局、中國地科院、南京大學等8位專家教授組成的專家組一致認為,該項目成果總體達到國際先進水平,建議進一步擴大推廣應用。
                                大武水源地三維可視化信息系統
                                以大武空間數據庫為數據基礎,面向系統管理員、地質專業人員、社會公眾等,采用C/S與B/S相結合的架構,搭建三維可視化信息系統,中地數碼一直遵循“以數據為中心,以業務需求為導向”的原則,同時基于大武水源地三維可視化信息平臺建立三維地質結構模型,提供接口無縫集成地下水數值模擬數據模型,完成對基礎地質、工程地質、區域地質、水文地質、環境地質等多專業、多源、海量、異構地質空間數據的一體化組織與管理及三維建模等工作。
                                數據查詢與展示
                                將不同比例尺的地質調查區影像地質圖地理底圖、遙感影像等基礎地理數據、地質圖、等值線圖、分區圖、鉆孔點位(工程地質、水文地質、環境地質、地下水污染)等各專業數據基于統一的地理空間框架展示,使得在地質調查過程中取得的地質資料得到了有效的管理和可視化。系統同時提供多種方便的查詢方式和工具,支持多專業地質數據的快速多樣化查詢。 

                                二維數據顯示與查詢
                                ? 地質圖表生成與編輯
                                地質專題圖表是對地質數據、地質現象直觀表達的一種科學手段,地質圖件是地質內容最基本的表示形式,是整個地質工作成果的基礎,各種復雜的報表也是輔助專業人員從事研究的重要手段。系統支持地質鉆孔柱狀圖、地質剖面圖、地質圖、各種等值線圖自動生成等功能,采用一套基于模板定制的柱狀圖、剖面圖、等值線圖、統計圖、地質專題圖及各種評價結果圖件等圖表制作方法,在實現面向專業地質業務流程的同時,兼顧地質專業人員的成圖習慣,盡量減少手動編輯的工作量。

                                 

                                鉆孔柱狀圖

                                 
                                地質剖面圖 

                                 降雨量綜合曲線圖  

                                地下水開采量匯總統計圖
                                ? 三維地質模型構建
                                地質現象在本質上是三維的,需要借助三維地質建模和可視化,才可能更加直觀地分析并解決真實的地質問題。三維地質模型的建立也是開展空間分析、地質解釋、定量化數值模擬、資源評價開發、水資源環境勘查等地質應用的基礎。項目中,以鉆孔的分層、高程和坐標資料為主要依據,以交互式建模方式為主,自動建模方式為輔,進行三維可視化地質結構模型構建。斷層模型能體現各斷裂構造的產狀,用連續面的方式表達,最終嵌入實體模型中;地下巖溶發育模型能夠從鉆孔中提取巖溶發育信息,以合適的方式表達地下巖溶發育特征,既可單獨表達,也可嵌入透明化處理的實體模型中。

                                斷層模型

                                三維巖溶模型

                                 大武水源地地質結構模型
                                ? 三維可視化分析
                                三維模型建立好后,系統提供一整套實體剖切分析功能,如平面切割、隧道模擬與漫游、虛擬鉆孔創建與輸出等,可以更真實地了解地質模型內部的組織情況,并為地質人員提供基于三維模型的專業計算和分析。
                                動態剖切效果

                                虛擬孔開挖 


                                視頻:多視圖隧道漫游

                                 ? 地下水數值模擬對接與集成展示

                                系統支持地下水數值模擬數據模型的文件加載,集成地下水數值模擬數據模型,在行業內,首次實現了數值模擬模型與地質模型的融合展示。將數值模擬成果無縫集成到地質三維平臺,實現了三維地下水流場、水位、污染物在地質模型內的模擬可視化,此外,通過深度對接,將傳統數值模擬軟件繁瑣的操作進行了提取封裝,結合實際應用場景,在本系統中可直接進行模擬參數設置與模擬計算,打通了地質軟件與數值模擬軟件的技術壁壘,取得了重大技術突破,對傳統地質應用與數值模擬應用結合開創了新的發展方向。 


                                視頻 :水流、水位、污染物綜合展示

                                在淄博市水資辦、大武水管處的領導下,及項目各承擔單位、技術支撐單位的共同努力下,中地數碼歷時兩年,不負眾望,高質量地完成了大武水源地三維可視化信息系統建設的各項工作任務,并在地質表達、數值模擬等方向取得了重大技術突破,并且在下一步,將繼續擴大成果應用范圍,在實際應用過程中不斷進行系統的完善。
                                大武水源地這片鐘靈毓秀的土地上,擔負著國家特大型企業、國家骨干企業和近八十萬人的生活用水,對淄博市的經濟和社會發展起著舉足輕重的作用。隨著城市的發展和水源地管理工作的需要,必將對水源地信息化工作提出更高的要求,中地數碼也通過本次項目的建設,一心一德,進一步提高自動建立三維模型的精度與準確度,進一步深入研究數值模擬技術在水源地實際工作中的運用,為水源地地下水開發利用,污染防治等提供科學化的有力支撐。
                                當前,信息系統技術的發展一日千里,各種新技術、新方法、新概念層出不窮,在今后相當長的一段時期內,水源地三維可視化系統軟件還會保持快速發展的勢頭,必定產生更多的變革和發展。因此,我們唯一能做的,就是擁抱變革,并引領變革。   
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