[发明专利]野外地质三维综合信息平台及其数据集成与可视化方法

说明书

本发明公开了一种野外地质三维综合信息平台及其数据集成与可视化方法，包括：浏览查询与查询结果输出模块：实现了二和三维综合可视化浏览与模型数据查询和显示。综合地质信息查询及结果输出模块：包括所有地层模型、构造模型、岩体模型与勘探线以及勘探线剖面的综合叠加显示；资源‑环境信息查询展示与分析模块：实现了对实习区的断层褶皱等进行信息查询展示与分析。野外路线选择模块：提供了每条线路和观察点的坐标信息。切剖面功能与地层剖面显示模块：获取地形数据，辅助学生完成灾害地质模块的研究。本发明操作简单、互动性强、同时又无需网络支持，集成实习资料，具有可视化功能。

技术领域

本发明涉及到虚拟现实技术领域、计算机技术、GIS遥感技术领域以及野外实习教学领域。具体包括一种天、空、地一体化立体式数据获取与处理、三维地质建模技术以及虚拟现实技术。

背景技术

近年来，为适应地质工作的综合化、现代化、可视化等的趋势，基于虚拟现实技术、计算机技术、网络技术和地理信息技术的蓬勃发展，如何有效利用计算机为野外地质教学提供辅助已经成为广大地质工作者的一个重要的研究方向，基于这些技术的发展，计算机虚拟教学系统应运而生，并已经成为野外地质教学的有力工具。与传统的实习相比，计算机虚拟教学系统凭借其特有的可以在计算机上虚拟构建野外地质教学场景的功能而受到地质工作者的热捧，因此有越来越多的高校及各大科研单位投入到计算机虚拟教学系统的研发上。

我国目前高校及科研单位中可进行野外地质实习虚拟辅助教学的软件系统并不多见，代表作主要有：(1)长江大学地球科学学院在的基于GIS的地学实习教学虚拟平台，它利用虚拟现实技术、三维技术实现了展示地质资料的功能；(2)天津大学计算机科学与技术学院采用面向对象的分析方法来剖析各个分析阶段的问题，探索出一条在Web3D中实现数据可视化的途径；(3)南京大学根据庐山地理学野外综合实习的特点和教学现状，基于WebGIS而开发的教辅平台，实现了坐标地图定位、沿途视频漫游和教学场景视频重现及专题内容管理等功能。此外，山东大学、中国石油大学(华东)、吉林大学、中国矿业大学(北京)、中国地质大学(武汉)、山东理工大学等团队也先后开展了多种地质教学辅助系统的设计与研发工作。

通过对比、分析并结合野外实际使用，纵观已有的平台虽已卓有成效，但他们依然有很多的缺点与不足，总结如下：1、受平台运行环境、基础数据等的限制，距离前述的野外实习空间观、分形观的构建仍有一定的差距；2、现有系统中的实习内容、成果表述仍为二维模式；即使采用三维浏览模式，也是基于DEM或TIN的面三维，野外地质体的真三维、实体化表征仍有一定差距；3、数据量与数据精度难以达到相应的要求，此外数据的可视化：如多数据源的叠加展示分析等效果不甚理想；4、系统的交互性较低，师生很难上手；此外还有采供成本高等其他问题。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种野外地质三维综合信息平台及其数据集成与可视化方法，解决现有传递系数法忽略土体的弹塑性本构特性、不考虑边坡几何形态、滑动面倾角变化对滑坡推力影响过大的缺陷。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种野外地质三维综合信息平台，包括：浏览、查询和查询结果输出模块，综合地质信息查询及结果输出模块，资源-环境信息查询展示与分析模块，野外路线选择模块和切剖面功能与地层剖面显示模块。

浏览、查询与查询结果输出模块：

实现了二和三维综合可视化浏览与模型数据查询，包括地貌、地质图、剖面图、地层、工程布置图以及道路、地名的查询及透明显示。

综合地质信息查询及结果输出模块：

综合地质信息查询主要包括所有地层模型、构造模型、岩体模型与勘探线以及勘探线剖面的综合叠加显示；还包括地形地貌、气候与降水、河流水系和经济人口的综合信息查询与结果叠加显示。

资源-环境信息查询展示与分析模块：