面向地上下无缝集成建模的空间数据组织研究
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摘要
地学空间数据组织是数字地球、数字区域与数字矿山建设的基础与保障。本文基于Open GIS简单要素规范及其扩展,对地上下的空间数据组织和集成进行了相关研究,并对空间数据的多尺度策略和可视化管理进行了初步探讨。
依据OGC相关标准,制定了空间数据的标准化存储结构,实现了地学空间数据的有效组织与管理；通过分析地上下空间数据的内涵,将地上下空间数据明确地界定为一次、二次和三次数据,指出地上下空间数据的组织应该包括这三个层次数据的组织；基于扩展的Open GIS简单要素规范,实现了空间数据结构的统一表达；探讨了地上下空间数据集成的体系结构、机理与框架,从数据角度考虑集成,不关心具体建模方式,提出借助带有拓扑结构的三角形集合来实现地上下空间数据无缝集成表达；在传统的钻孔数据管理方式的基础上,提出了基于三维可视化环境下的钻孔数据关联编辑、校验与管理。
开发了一个地学数据集成实验平台,探讨了地学空间数据库建设方法。基于数据和索引分区机制解决了海量空间数据的组织问题；开发了数据转换接口,实现了多种数据库平台间的数据通信及与其他地理信息软件数据格式的转换；设计了钻孔数据的可视化编辑模式,可以直观、便捷的实现钻孔数据的添加、删除、更新等操作；并建立起良好的数据验证机制。
以伊敏煤矿为例,实现了多源数据的标准化组织与集成管理,建立了矿区的地层与矿体模型,并初步实现了矿区地上下空间数据的集成及可视化表达。验证了本文提出的空间数据标准化组织方法与集成机制。
Geosciences data organization is the foundation and insurance of digital earth, digital region and digital mine. Based on the Simple Features Specification of Open GIS and its extension, the integral organization of the surface and subsurface spatial data is preliminary studied for multi-scale geosciences spatial data and its visualization management.
According to OGC Specification, the standardization of spatial data storage is established, and the effective organization and management of geo-spatial data are accomplished. According to the sources and features of surface and subsurface spatial data, it is clearly defined as three levels:the first-level data, the second-level data and third-level data, and it is pointed out that the organization of spatial data should include the three levels of data. Based on the extension of Simple Features Specification of Open GIS, the structure of spatial data can be expressed with unified pattern. By using of topological triangle sets to achieve the seamless integration of surface and subsurface spatial data, the integration architecture, framework and mechanism of surface and subsurface spatial data are discussed, which is independent of spatial model. Based on improving to traditional borehole data management approach, the association editing, validation and management of borehole data in three-dimensional visualization environment are proposed.
A data integration and management platform is developed for testing the techniques and methods discussed in this paper. With the provided data conversion interfaces, the data communications between a variety of databases and the data conversion with other geographic information formats are achieved. The editing schema of the borehole data in visualization mode is applied for easy adding, deleting, and updating of borehole data.
With Yimin mine being an example, multi-source data standardization organizations and integrated management of surface and subsurface objects is done.
依据OGC相关标准,制定了空间数据的标准化存储结构,实现了地学空间数据的有效组织与管理；通过分析地上下空间数据的内涵,将地上下空间数据明确地界定为一次、二次和三次数据,指出地上下空间数据的组织应该包括这三个层次数据的组织；基于扩展的Open GIS简单要素规范,实现了空间数据结构的统一表达；探讨了地上下空间数据集成的体系结构、机理与框架,从数据角度考虑集成,不关心具体建模方式,提出借助带有拓扑结构的三角形集合来实现地上下空间数据无缝集成表达；在传统的钻孔数据管理方式的基础上,提出了基于三维可视化环境下的钻孔数据关联编辑、校验与管理。
开发了一个地学数据集成实验平台,探讨了地学空间数据库建设方法。基于数据和索引分区机制解决了海量空间数据的组织问题；开发了数据转换接口,实现了多种数据库平台间的数据通信及与其他地理信息软件数据格式的转换；设计了钻孔数据的可视化编辑模式,可以直观、便捷的实现钻孔数据的添加、删除、更新等操作；并建立起良好的数据验证机制。
以伊敏煤矿为例,实现了多源数据的标准化组织与集成管理,建立了矿区的地层与矿体模型,并初步实现了矿区地上下空间数据的集成及可视化表达。验证了本文提出的空间数据标准化组织方法与集成机制。
Geosciences data organization is the foundation and insurance of digital earth, digital region and digital mine. Based on the Simple Features Specification of Open GIS and its extension, the integral organization of the surface and subsurface spatial data is preliminary studied for multi-scale geosciences spatial data and its visualization management.
According to OGC Specification, the standardization of spatial data storage is established, and the effective organization and management of geo-spatial data are accomplished. According to the sources and features of surface and subsurface spatial data, it is clearly defined as three levels:the first-level data, the second-level data and third-level data, and it is pointed out that the organization of spatial data should include the three levels of data. Based on the extension of Simple Features Specification of Open GIS, the structure of spatial data can be expressed with unified pattern. By using of topological triangle sets to achieve the seamless integration of surface and subsurface spatial data, the integration architecture, framework and mechanism of surface and subsurface spatial data are discussed, which is independent of spatial model. Based on improving to traditional borehole data management approach, the association editing, validation and management of borehole data in three-dimensional visualization environment are proposed.
A data integration and management platform is developed for testing the techniques and methods discussed in this paper. With the provided data conversion interfaces, the data communications between a variety of databases and the data conversion with other geographic information formats are achieved. The editing schema of the borehole data in visualization mode is applied for easy adding, deleting, and updating of borehole data.
With Yimin mine being an example, multi-source data standardization organizations and integrated management of surface and subsurface objects is done.
引文
1.吴立新,殷作如,钟亚平.再论数字矿山：特征、框架与关键技术[J].煤炭学报,2003,28(1)：1-7
2.吴立新,殷作如,邓智毅等.论21世纪的矿山——数字矿山[J].煤炭学报2000,25(4)：337-342
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4.吴立新,龚健雅,徐磊等.关于空间数据与空间数据模型的思考.地理信息世界[J],2005.3(2)：41-46
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8.侯恩科.三维地质模拟若干关键问题研究[D].北京：中国矿业大学北京校区,2002,11
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18.朱良峰,吴信才,刘修国.城市三维地质信息系统初探.地理与地理信息科学.2004.20(5),36-40.
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42.陈学习.基于扩展GTP的地质体与开挖体三维集成建模研究[D],中国矿业大学,2005.
43.徐磊.基于本体的地下空间数据集成基本理论与方法研究[D],中国矿业大学,2006.
44.车德福.基于GTP的复杂地质体多尺度空间建模研究[D],中国矿业大学,2006.
45.郭甲腾.基于剖面的三维地质建模与可视化研究[D],东北大学,2006.
46.姜晓轶.基于Open GIS简单要素规范的面向对象时空数据模型研究[D],华东师范大学,2006
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50.王彦兵,吴立新等.约束Delaunay三角网点删除的一体化凸耳消元法(IEE)[J],地理与地理信息科学,2004,20(6)：31-34.
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53. Oracle(?) Spatial User's Guide and Reference 10g Release 2 (10.2) B14255-01June 2005
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58.袁福庆编著.Oracle数据库管理与维护手册.北京：人民邮电出版社,2006
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61. Richard S.Wright, Jr., Michael Sweet. OpenGL超级宝典[M],北京：人民邮电出版社,2001.
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64. David J. Kruglinski. Programming Visual C++6.0技术内幕(第五版)[M],北京：北京希望电子出版社,2001.
65.GB 9649-1988地质矿产术语分类代码
66.GB/T 17694-1999地理信息技术基本术语
67.DZ/T0197-1997数字化地质图图层及属性文件格式
68.DZ/T9649-2001地质矿产术语分类代码
69.DZ/T9649-1 998地质矿产术语分类代码
70.DZ/T 0122-94地质钻孔(井)基本数据文件格式
71.DZ/T 0124-94水文地质钻孔数据文件格
72.DZ/T 0123-94石油钻孔地质数据文件格式
73.DZ/T 0125-94煤田地质钻孔数据文件格式
74.DZ/T 0126-94固体矿产钻孔地质数据文件格式
75.中华人民共和国地质矿产行业标准DZ/T 0122-94
76.中华人民共和国地质矿产行业标准0125-94
77.GB 28 08全数字式日期表示法
78.GB 2 26 0中华人民共和国行政区划代码
79.GB 4 65 7中央党政机关、人民团体及其他机构名称代码
80.GB 9 64 9地质矿产术语分类代码
81.GB 57 51中国煤炭分类
82.GB/T 11457-1989
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8.侯恩科.三维地质模拟若干关键问题研究[D].北京：中国矿业大学北京校区,2002,11
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55.刘南,刘仁义,谢炯等.基于实体对象层次模型的海量空间数据管理.浙江大学学报(工学版),2004,38(11)1391-1397
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60.任美睿,朱春晓,郭龙江等.空间数据库系统的数据模型、存储方法及实现策略.测绘工程,2005,14(1)：44-47
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70.DZ/T 0122-94地质钻孔(井)基本数据文件格式
71.DZ/T 0124-94水文地质钻孔数据文件格
72.DZ/T 0123-94石油钻孔地质数据文件格式
73.DZ/T 0125-94煤田地质钻孔数据文件格式
74.DZ/T 0126-94固体矿产钻孔地质数据文件格式
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76.中华人民共和国地质矿产行业标准0125-94
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