1成果显示模块
本模块是将监测信息和分析成果以文本、图形、和三维动态的形式进行描述和表示，包括文本输出、图形输出、动态模拟三块。文本输出是对各类查询、分析的结果以文本的形式进行输出，并可按管理部门的要求组织成相应的报表;图形输出包括一维显示、二维显示和三维显示。1)一维显示:将观测资料按时间顺序绘制成过程线，通过观察物理量的过程线，分析其变化规律，主要包括沉降监测点测值过程线图、沉降点各期沉降速率过程线图、地下水位监测测值过程线图、孔隙水压力测值过程线图、分层沉降量监测测值过程线图。2)二维显示:与遥感影像叠加结合显示，直观的显示出研究区域地面沉降点的位置及周边可能影响到的地物等，包括累计沉降量分布图、本周期沉降量分布图、沉降速率分布图。3)三维显示对于不同专题的模型采用不同的建模方式，即多源数据多种方法相结合的建模方式，同时实现三维景观浏览(有放大、缩小、漫游、导航、三维飞行等)、空间距离量测、属性查询、动画录制等功能。另外，本系统以三维动态的方式展现地面沉降的过程，用户可根据动态过程更为直观准确地认知该地区的地面沉降概况。
2系统开发关键技术
2．1基于．net的嵌入式组件开发本系统使用微软VisualStudio．NET开发环境开发实现，并使用了ESＲIinterop程序集(InteropAssemblies)，它服务于被放置在．NET窗体上的位于．NET窗体控件(．NETWindowsControls)中的ArcGIS控件，这些程序集在托管的．NET代码和非托管的COM代码之间起了桥梁作用。每个ArcGISEngine控件具有方法、属性与事件，它们能够被控件嵌入的容器(如，．NET窗体)访问。每个控件对象及其功能可以与其他ESＲIArcObjects和自定义控件组合使用，开发人员用于建立自己定义应用程序的嵌入式GIS组件的一个完整类库，创建用户化的客户应用程序。2．2三维建模三维建模旨在形成建筑模型(包括地上和地下建筑模型)、管线模型、城市交通设施模型、地质层模型等专题模型。为了更高效地进行三维重建，采用多元数据多种方法相结合的建模方式。2．2．1建筑模型建模利用城市地表地物数字线划图，结合建筑物的高度属性数据，采用SketchUp建模软件建立建筑物的三维模型。为了达到真实景观的逼真效果，采用纹理映射技术对各建筑物的表面和地形表面进行纹理映射。所需纹理可以从卫星影像、航空影像或摄影测量相片中获取。2．2．2城市交通设施模型和管线模型建模采用参数化建模方法，对于隧道等交通设施模型，记录隧道地面中心线各节点三维坐标以及隧道高和隧道拱高，采用参数化建模得到隧道的起始点和拐点处的各个横截面，再对两两相邻的横截面进行三角剖分，即可生成地下隧道的三维模型;对于输水管道等管线模型，建模参数为管线的中心轴线和其横截面的半径。2．2．3地质层模型建模1)Excel数据展点:将钻孔数据Excel转换为在ArcEngine开发环境下使用的点要素类型的shape文件。2)点文件构建地质层TIN:先将点文件进行克里金插值，构建地质层栅格模型，再将栅格数据转化成地质层TIN。3)提取TIN地质层面的边界多边形:以地质层TIN边界多边形作为参考几何多边形，依照海拔从低到高的顺序依次计算两相邻的地质层面之间的三维地质体。2．3可视化1)一体化可视化:基于三维GIS对三维建模得到各专题模型进行数据组织，形成各类空间数据集，包括地质环境三维空间数据集、城市建筑三维空间数据集、地下交通三维空间数据集和地下管网三维空间数据集。再依据GIS专题制图思想，通过GIS对三维模型赋予不同的颜色和纹理，从而可以形成一体化的可视化三维场景。2)沉降模拟:地面沉降量的动态展示功能由OpenGL编程实现。通过访问地理空间数据抽象库调用DEM、遥感影像、纹理等光栅数据，将沉降量以动态的方式，通过便捷的人机交互技术，从不同的角度给用户直观的展示。地面沉降动态模拟描述如图3所示:
3系统开发与应用
3．1界面开发系统采用面向对象设计思想并充分考虑可靠性、可操作性和可维护性，开发和运行均在MicrosoftWindows7以上操作系统的计算机上运行。充分利用了ArcGISEngine强大的空间分析能力和VisualS-tudio．NET的快速可视化编程优势，实现了对沉降监测资料的图文一体化管理。系统主界面包括:系统菜单栏、系统工具栏、图形显示区。其中，系统菜单栏提供系统操作的菜单选项;系统工具栏提供系统操作的工具按钮;图形显示区用于显示当前图层的图形。系统主界面如图4所示:3．2系统应用实现1)图表生成:根据需要系统能以形象、直观的地图、表格和图表以及由它们互相组合形成的复合地图等多种形式表现用户所需要的信息。
4总结
针对传统沉降监测成果单调、可视化不强和分析复杂等缺点，结合ArcGISEngine的空间分析能力和VisualStudio的快速可视化编程优势，应用基于ArcGIS的三维分析和可视化技术，以及基于OpenGL的三维动态模拟技术，以三维一体化模型动态展示监测成果及分析成果，运用基于GIS的沉降灾害评价原理分析地面沉降对城市基础设施的影响，并作出预警。建立了一个漫滩地面沉降监控与评判的辅助决策平台，为城市建设规划、沉降灾害的防治等提供技术支持。2)文档管理:实现了对各种文件类型(文字、图片等)的文档的入库、修改、删除、查询和直接打开。3)查询分析:系统支持图形查询、属性查询和复杂的组合条件查询。前两项也称为图文双向查询，它是从地图上某一点查询其属性信息，或者反过来根据属性信息进行空间定位。4)系统权限:本系统规划了3种用户类型，即系统管理员、数据库管理员和一般用户。一般用户只能对信息进行查询，不能修改或删除数据;数据库管理员则可以对基础数据进行录入、修改及删除;系统管理员除拥有数据库管理员的权限外，还可以添加或删除用户及对用户授权。5)三维一体化模型展示:通过加载地质模型、城市建筑群模型和管线模型，形成漫滩地区城市的一体化三维模型，可以进行三维浏览、属性查询、沉降量动态展示等一系列操作。
作者：刘斌 岳建平 李永泉 王庆 单位：河海大学地球科学与工程学院 南京市测绘勘察设计研究院有限公司
