本文關(guān)鍵詞：地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化的屬性、分類和關(guān)鍵技術(shù)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第30卷第5期吳沖龍等：地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化的屬性、分類和關(guān)鍵技術(shù)

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字化抽象、重構(gòu)和再現(xiàn)。實現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的三維可視化的目的，是便于在更加真實、直觀和形象的條件下進行現(xiàn)象分析、模型抽象、實體重構(gòu)、科學(xué)計算、過程再現(xiàn)、知識發(fā)現(xiàn)、成果表達、評價決策和工程設(shè)計，也就是說不僅僅是為了好看，更主要的是為了好用。因此，地質(zhì)數(shù)據(jù)的三維可視化具有科學(xué)研究、決策支持、輔助設(shè)計等多方面的屬性。考慮到為空間決策支持服務(wù)是地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化的一個重要研究課題，本文擬從這個角度出發(fā)來展開討論。

圖像，以便進行數(shù)據(jù)探索和分析[5-6]。而可視化分析是指以可視化手段為一種直接的方法來幫助提高觀察力和進行概念的精練；可視化表達是指對意識印象的圖像描述和(或者)以任意可視介質(zhì)形式存在的數(shù)據(jù)；可視化顯示則是指短暫的和容易修改的可視化表達[7]，如在屏幕和顯示器上的圖形放大、縮小、漫游、閃爍、旋轉(zhuǎn)、拖動等。

可視化思維是個人通過探索數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)系來揭示新問題、形成新觀點，進而產(chǎn)生新的綜合、找到新的答案并加以確認(rèn)；而可視化交流是向公眾表達已經(jīng)形成的結(jié)論和觀點[8]。可視化思維和可視化交流代表著信息處理的不同階段半程(圖1)。雖然這2個階段所面對的群體不同，處理方式不同，處理、輸出的對象和內(nèi)容也不同，但相互間存在著源和流的密切聯(lián)系。

如前所述，地質(zhì)數(shù)據(jù)可視化的第二個屬性是空間決策支持。之所以如此，是因為地質(zhì)調(diào)查、工程勘查、礦產(chǎn)資源勘探的數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用，最終要提交區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)及其演化、工程地質(zhì)條件和礦產(chǎn)資源可利用性評價成果，為資源的開發(fā)利用和重大工程建設(shè)提供多方案比較、選優(yōu)的決策支持，而地質(zhì)與資源信息普遍具有空間信息特征[4]，其決策支持屬于空間決策支持范疇。空間決策支持可視化同樣涉及可視化計算、可視化分析、可視化表達、可視化顯示等幾個部分。由于空間決策支持在國土資源、能源勘查、開發(fā)、管理，環(huán)境保護和地質(zhì)災(zāi)害防治領(lǐng)域具有顯著的地位，空間決策支持可視化自然也就成為地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化的第二個重要屬性。這就是說，如何更好地為空間決策支持服務(wù)，應(yīng)當(dāng)是地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化研究必須面對的問題。

1地質(zhì)數(shù)據(jù)可視化的概念和屬性

目前，人們普遍認(rèn)可數(shù)據(jù)可視化的內(nèi)涵是指“一

種計算的方法……，一種將解譯圖像數(shù)據(jù)輸入計算機并從復(fù)雜多維數(shù)據(jù)集生成圖像的工具……”，其目標(biāo)是“通過可視的方法提供新的洞察力以影響現(xiàn)有的科學(xué)方法”[1]。換言之，可視化是一個意識處理過程，其目的在于促使生成并獲取對問題的觀察描述和解決辦法。該過程提供了靜態(tài)圖形顯示和動畫來進行數(shù)據(jù)的分析和判斷[2]。由此而論，科學(xué)研究應(yīng)當(dāng)是數(shù)據(jù)可視化的第一屬性。

地質(zhì)數(shù)據(jù)三維可視化具有科學(xué)研究屬性的原因還在于，地質(zhì)現(xiàn)象和地質(zhì)過程都不同程度地存在著結(jié)構(gòu)信息不完全、關(guān)系信息不完全、參數(shù)信息不完全和演化信息不完全的情況[3]。通常，在地質(zhì)現(xiàn)象、地質(zhì)過程分析，地質(zhì)礦產(chǎn)資源評價和開發(fā)利用決策時，對于大量的不確定因素，要依靠技術(shù)人員或者領(lǐng)導(dǎo)者本身進行定性理解、定量估算和關(guān)系描述，并結(jié)合時空數(shù)據(jù)模型和時空分析模型來進行分析、預(yù)測、評估和輔助決策[4]。從數(shù)學(xué)邏輯的角度看，這是一種半結(jié)構(gòu)化或不良結(jié)構(gòu)化甚至非結(jié)構(gòu)化問題。經(jīng)驗表明，數(shù)據(jù)可視化是描述、表達和理解各種半結(jié)構(gòu)化甚至非結(jié)構(gòu)化問題的關(guān)系和模型的最佳方法和手段。這也正是地礦研究與勘查成果總是用圖件形式來表達的原因。面對多維的地質(zhì)時空信息，僅僅有二維圖件是不夠的，需要實現(xiàn)三維建模與分析。

基于數(shù)據(jù)可視化的科學(xué)研究屬性，其概念的外延大致包括科學(xué)計算可視化(VisualizationinScientif-

icComputing)、可視化分析(VisualAnalysis)、可視化

表達(VisualRepresentation)、可視化顯示(VisualDis-

play)等幾個組成部分。其中，科學(xué)計算可視化是指通

過計算機工具、技術(shù)和系統(tǒng)，，把實驗或計算所獲得的大量抽象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為人的視覺可以直接感受的圖形

圖1

可視化過程的概念模型[8]

Fig.1Conceptmodelofvisualprocess

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