1.3 實(shí)體建模對(duì)地學(xué)領(lǐng)域研究的意義

信息社會(huì)的到來使得人們對(duì)信息的要求在廣泛性、精確性、實(shí)時(shí)性以及綜合性上都越來越高，而地理信息系統(tǒng)，尤其是三維地理信息系統(tǒng)的研究與發(fā)展對(duì)滿足這種要求提供了可能。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、圖形學(xué)、空間測(cè)量、空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等技術(shù)的日益成熟，三維地理信息系統(tǒng)已開始由理論研究走向?qū)嶋H應(yīng)用。然而，由于三維空間建模與分析的復(fù)雜性，使得這些應(yīng)用還僅僅局限在地質(zhì)、礦山、城市景觀分析等一些特殊的領(lǐng)域，并且提供的功能也非常有限。尤其是在地質(zhì)領(lǐng)域，尚有一系列問題亟待解決，例如：如何根據(jù)現(xiàn)有的鉆孔數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成三維地質(zhì)體的表面模型；針對(duì)特定的地質(zhì)體，如何利用現(xiàn)有的模型（或者是模型集成的方式）對(duì)其實(shí)現(xiàn)高效、完整的三維表達(dá)；集成模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如何組織；如何在三維環(huán)境下對(duì)模型進(jìn)行可視化渲染，以及如何對(duì)大規(guī)模場景進(jìn)行實(shí)時(shí)漫游等。這些問題也是制約三維地理信息系統(tǒng)發(fā)展的根本原因的一個(gè)方面。這些問題的解決，無疑將對(duì)三維地理信息系統(tǒng)的發(fā)展產(chǎn)生較大的推動(dòng)作用。

第一，提煉和研究地學(xué)領(lǐng)域內(nèi)地質(zhì)體構(gòu)模的通用框架模型，有利于提升地學(xué)領(lǐng)域建模的整體技術(shù)裝備和研發(fā)水平。

模型化、定量化和數(shù)字化目前已成為礦產(chǎn)資源管理的發(fā)展方向。我國是一個(gè)礦產(chǎn)資源豐富的國家，然而礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中的信息化、數(shù)字化水平同美國、加拿大、澳大利亞、瑞典等發(fā)達(dá)國家相比仍相對(duì)落后。信息化過程中的絕大多數(shù)技術(shù)裝備，包括硬件和軟件都還依賴發(fā)達(dá)國家。

目前制約我國地學(xué)領(lǐng)域信息化發(fā)展的主要原因之一是對(duì)復(fù)雜空間實(shí)體建模、模型動(dòng)態(tài)交互與控制研究不夠，無法對(duì)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)起到積極地帶動(dòng)作用。為了更快更有效地解決這些問題，加速地學(xué)領(lǐng)域研究向模型化、定量化和數(shù)字化轉(zhuǎn)化的步伐，迫切需要提煉和研究空間實(shí)體建模的通用框架模型，模型動(dòng)態(tài)交互與控制技術(shù)，為地學(xué)領(lǐng)域?qū)嶓w建模提供理論基礎(chǔ)，為礦產(chǎn)資源管理中的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)提供技術(shù)支撐，對(duì)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)起到積極地帶動(dòng)作用，全面提升我國礦產(chǎn)資源管理中的信息化水平，增強(qiáng)國際競爭力。

第二，探討空間數(shù)據(jù)模型的集成應(yīng)用方案，構(gòu)建空間模型性能的評(píng)價(jià)體系，能夠?yàn)槿S地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和性能評(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。

在三維地理信息系統(tǒng)中，由于空間維數(shù)的擴(kuò)展使得同一類實(shí)體在幾何和拓?fù)渖袭a(chǎn)生較大差異，采用單一的數(shù)據(jù)模型很難對(duì)各種類型的空間實(shí)體進(jìn)行有效的描述，而且三維地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，不同的應(yīng)用目的對(duì)空間目標(biāo)所要進(jìn)行的操作和分析千差萬別，如城市和礦山，前者可能進(jìn)行景觀分析，后者則要進(jìn)行巷道網(wǎng)絡(luò)分析。在處理三維地理空間的復(fù)雜對(duì)象時(shí)，有些模型如CSG、BR（邊界表示）便于描述規(guī)則目標(biāo)；而另一些模型，如不規(guī)則三角網(wǎng)和四面體格網(wǎng)，則對(duì)于不規(guī)則目標(biāo)的描述較為有利。矢量模型對(duì)圖形輸出有利，對(duì)空間分析卻不利；而柵格模型對(duì)空間分析效率高，對(duì)圖形輸出效率卻很低。為解決上述問題，采用空間數(shù)據(jù)模型集成方式，構(gòu)建空間數(shù)據(jù)模型的集成應(yīng)用框架體系，充分發(fā)揮每一類模型的性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)三維地理空間對(duì)象高效、完整的表達(dá)；同時(shí)，建立空間模型的性能評(píng)價(jià)體系，這對(duì)于三維地理信息系統(tǒng)走向?qū)嵱茫瑢⒕哂蟹浅，F(xiàn)實(shí)的意義。

第三，研究三維環(huán)境下基于視覺原理的可視化技術(shù)，將有助于實(shí)現(xiàn)真正意義上的三維地學(xué)對(duì)象的立體建模、立體交互操作、立體漫游仿真，這將從根本上解決模型交互中的空間定位與信息融合，解決大規(guī)模地形實(shí)時(shí)漫游過程中，由于不同細(xì)節(jié)層次模型之間過渡而引起的圖像跳變以及圖像繪制幀率不高等技術(shù)難題，對(duì)三維地理信息系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用起到積極的促進(jìn)作用。