金属矿山地质灾害三维模拟研究

摘要

3D GIS技术的研究范围涉及数据库技术、地理信息系统、计算机图形学、虚拟现实等多门学科领域。本文在吸取了上述多门学科领域先进理论的基础上，系统地论述了将3DGIS应用于地质灾害研究中需要用到的几个关键技术。包括三维地形建模、基于三维地形模型的表面景观建模、基于ArcObjects的二次开发技术以及在ArcScene中的动画制作技术。 在介绍了相关支撑理论的基础上，结合基于ArcObjects组件二次开发的相关技术，在Visual Basic 6.0开发环境下，实现了广西大厂锡矿区尾矿库溃坝灾害模拟系统。系统的数据存储主要采用了ARCGIS组件之一的Geodatabase数据库，Geodatabase是建立在DBMS之上的统一的、智能化的空间数据库，可以方便应用于GIS中各种空间数据的存储。使空间数据的管理变得直观而且方便。 系统地形景观模型的建立分两部分，一是三维地形的生成，二是地表景观的制作。系统三维地形的生成采用了TIN模型，由DEM高程模型生成TIN模型，加载到系统，在地形表面叠加了遥感影像，使地表更加逼真。地表景观的生成是利用ArcGIS自带的要素模型符号库，根据需要，进行一定的转化、叠加等处理，重要模型也可以自己单独制作，把这些符号叠加到三维地形的表面，建立了地表景观模型。 系统中的动画制作部分，本文没有采用3DMAX等实现技术难度比较高的专业动画制作技术，而是采用在ArcGIS中设计和建立三维地质景观模型以及并利用ArcScene组件实现溃坝灾害的动态模拟，降低了实现动态模拟的技术难度，并将空间分析和三维地质建模结合在一起，是一个设计方法的新尝试。 系统利用GIS的空间分析功能在模型的基础上对尾矿库溃坝灾害可能影响的区域进行了分析，得到了受灾区范围，制作的溃坝灾害的演进模拟动画，也为溃坝地质灾害的研究提供了有利的帮助。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2本选题的研究意义

1.2.1地质灾害的危害性

1.2.2三维模拟对灾害预防的重要性

1.3本选题有关的研究方向的历史、现状

1.3.1国外研究现状

1.3.2国内研究现状

1.3.3发展趋势

1.4本文的研究内容

第2章三维地形建模理论

2.1数字地形的定义

2.2数字地形的表示

2.2.1等高线模型

2.2.2数字高程模型

2.3规则格网地形建模

2.4不规则三角网地形建模

2.4.1 Delaunay三角网的定义与基本特性

2.4.2 Delaunay三角网构网方法综述

2.4.3基于等高线的不规则三角网(TIN)地形建模

2.5 RSG与TIN的比较

2.6层次模型

第3章三维景观建模

3.1 ArcScene中三维地形建模构建原理简介

3.2三维地面模型建模方法

3.2.1 ArcScene中三维TIN地面模型创建

3.2.2将2D要素显示为3D要素

3.3地面景观建模

3.3.1 ArcGIS白带标准符号库

3.3.2特殊实体符号的制作

3.4地面模型与三维符号模型的叠加

第4章地理信息系统二次开发

4.1 GIS开发模式

4.1.1独立开发模式

4.1.2宿主型二次开发模式

4.1.3集成式二次开发模式

4.1.4三种开发方式的比较

4.2组件式地理信息系统

4.2.1 COM GIS系统的特点

4.2.2 COM GIS开发平台的结构

4.3基于ArcObjects开发的相关技术支持

4.3.1面向对象技术

4.3.2 COM技术

4.3.3白动化对象技术

4.4基于ArcObjects的地理信息系统二次开发

4.4.1使用VBA开发

4.4.2基于AO对ArcMap、ArcCatalog进行嵌入式开发

4.4.3基于AO进行独立应用程序开发

第5章广西大厂锡矿尾矿库溃坝灾害模拟系统实现

5.1系统背景及意义

5.1.1我国尾矿库现状

5.1.2研究区概况

5.2系统框架设计

5.3数据库的设计

5.3.1数据库的介绍

5.3.2三维景观要素模型

5.3.3三维景观模型系统数据库建立

5.4三维地面景观生成与管理

5.5尾矿库溃坝灾害模拟实现

5.5.1 ArcGIS 9.0动画制作功能简介

5.5.2三维模拟受灾区域分析

5.5.3动画制作

5.5.4受灾分析及损矢评估

5.6界面设计及功能简介

5.6.1界面设计

5.6.2主要菜单简介

5.6.3系统测试效果

第6章总结

致谢

参考文献

个人简介及科研成果