地下三维地质制图的基本问题

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摘 要本文就地下三维地质制图中的基本问题进行了探讨,并且对地下三维地质制图发展过程中的注意事项进行了阐述,希望对地下三维地质制图的进一步发展起到积极的推动作用.

关 键 词地下三维地质制图；基本问题；探讨

中图分类号TD1文献标识码A文章编号1674-6708（2014）122-0101-02

0引言

能够用来表示地质现象及构造特征的专题地图即为地质图.地质图主要用来研究和分析必层层序和厚度、地质构造及地质历史等地质特征,还能够作为地下矿藏位置和储量以及开凿条件的预测依据.地质图除了有平面图之外,柱状和坡面图也是常见的两种形式,能够将地层程序、岩性的水平或垂直变化以及彼此之间的接触关系表现出来,从而更好的对地质现象的空间展布有一个反映.通常,地质图可以分为地面地质图和地下地质图两种类别.随着计算机信息技术的飞速发展,计算机制图技术也得到越来越成熟的应用.

地下三维地质制图是通过对传统地图学在数据基础理论、视觉变量与符号学理论、地图标示方法理论以及地图综合理论的扩展,并引入计算机表达图形学的理论和技术,建立数字环境下地质实体和现象三维属性科学可视化的表达图形学理论与技术.目前有关地下三维地质制图的研究有很多,并取得了很多成果,是一项具有广泛的应用前景的地质制图方式.本文就地下三维地质制图过程中存在的基本问题进行了探讨,希望对地下三维地质制图的进一步发展起到积极的推动作用.

1地下三维地质制图面临的问题

1.1如何促进人机交流

地下三维地质制图主要是通过计算机等机器进行制图,因此人机交流成为非常关键的环节.地球空间多维信息表达的人机界面理论就是研究多维信息表达的最终软件平台及其同用户之间的交互机制.一般,在二维地质图中,工作人员会借助一些参考工具,如比例尺、指北针、图例等,作为了解信息的辅助措施.对于三维这种更需要人机交流的制图方式,如何设计良好的人机界面,实现信息畅通无误的交互,已经成为高质量可视化技术的关键环节.通常,一个良好的人机界面设计应该包括用户操作机制的设计、系统信息反馈设计、导引图设计、超媒体链接设计以及颜色、声音等辅助信道的使用等等.

1.2地下三维地质制图中三维信息表达的符号、图标以及表示方法体系

地下三维地质制图中的表达符号、图表以及表示方法等是是地下三维地质制图的表达图形学方法体系,是地下三维地质制图工作的核心内容之一.地下地质体三维信息的表达方法体系在第三维和时间维的引入下得到了很大的提升.计算机表达图形学的三维图形和动画技术设计的符号体系,能够更加直观、清晰、系统的对变化的点、线、面、体进行表达,设计的图表能更好的用于地质现象多维属性的表述,设计的表示方法体系,能够更清楚的通过各种符号和图标的组合表达地质现象以及一些变化、分布等信息.可见,合理的表达图形学方法体系是三维地质图表达清楚的关键.

1.3地下三维地质制图视觉变量理论

地下三维地质制图的视觉变量理论是解决表达图形学的视觉变量基础.众所周知,人们对图形的认知有大小、纹理、值、方位、颜色、层次以及形状等七个视觉变量.通过这些变量的随机组合就构成了千变万化的表现出来的图形.地下三维地质制图是数字环境下的图形表达,一些图形表达效果都是通过视觉变量进行表达的.并且,由于引入了时间维,这些图形还会有动态的视觉效果,也就是动态视觉变量.但是要想为这些多维信息表达的图形学方法提供认知和感受理论保证明,还需要更加系统的对这些扩展视觉变量进行研究.

1.4地下三维地质制图信息表达的数学基础

在传统的地质表达中,严格的地图投影和地理坐标是作图基础.传统地质图的特点就是固定比例尺、固定分幅、静态、平面等.而地下三维地质制图则是数字环境下的制图,因此传统地质图的特点已经不再是地下三维地质制图的限制因素.在地下三维地质制图中,数学基础尤为重要,包括多尺度、基于球面地理坐标、精确的空间坐标以及时态坐标等等.

1.5时空漫游中的地球空间多维信息集成表达的图形学理论

对于地下三维地质制图而言,其最终发展目标之一就是能够实现时空漫游,即达到能够让时空信息探索者无论在哪,在什么时间都能够观察到与其相适应的可视化的表达结果.地球空间多维信息集成在时空漫游中表达的图形学理论主要以时空漫游过程中由视点变化引起的信息表达的图形学问题为研究内容.在时空漫游图形学理论中,关键的问题有很多,包括实时交互操纵、视点变化过程中的对象自身时态变化显示、视点远近变化时信息的无缝切换等等.

2地下三维地质制图发展过程中的注意事项

首先,在当前不宜单纯的开发地下三维地质制图,应该以开发二维为主,三维为辅的混合型地下地质图.当前的二维地下地质制图技术在应用上已经比较成熟,能够使大部分的要求得到满足,而当前对于三维的需求并不多.另外由于技术现状,三维制图过程中需要的大量数据的获取和处理工作都非常困难,因此无法满足商业应用需求.并且三维耗资较高,如果在二维就能够满足需求的情况下,没有必要浪费资源.其次,在数据结构方面需要将边界表达法作为主要的表达方法,在需要三维空间分析时,进行专门研究并将快速分析的数据结构和空间分析算法进行明确指出.最后,还需要加强地下三维地质制图在应用性地质图中的使用,从提高其社会效益和经济效益.

3结论

随着人类对地下地质体的研究越来越深入,真实三维空间处理问题的要求也越来越多,因此出现了地下三维地质制图.在成熟的二维数据模型与数据结构理论和技术基础上,三维地质制图的进一步研究和发展都已经成为可能.但是,在地下三维地质制图中还存在一些基本问题需要解决,只有解决的这些问题,才能使得三维地质制图技术有更进一步的发展和应用,才会使得三维制图技术创造更多的经济效益和社会效益.