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(shí)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(shí)、直觀和形象的條件下進(jìn)行現(xiàn)象分析、模型抽象、實(shí)體重構(gòu)、科學(xué)計(jì)算、過(guò)程再現(xiàn)、知識(shí)發(fā)現(xiàn)、成果表達(dá)、評(píng)價(jià)決策和工程設(shè)計(jì)，也就是說(shuō)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(jì)等多方面的屬性�？紤]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(gè)重要研究課題，本文擬從這個(gè)角度出發(fā)來(lái)展開討論。

圖像，以便進(jìn)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(lái)幫助提高觀察力和進(jìn)行概念的精練；可視化表達(dá)是指對(duì)意識(shí)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(dá)[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(dòng)等。

可視化思維是個(gè)人通過(guò)探索數(shù)據(jù)的內(nèi)在關(guān)系來(lái)揭示新問(wèn)題、形成新觀點(diǎn)，進(jìn)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(dá)已經(jīng)形成的結(jié)論和觀點(diǎn)[8]�？梢暬季S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(gè)階段所面對(duì)的群體不同，處理方式不同，處理、輸出的對(duì)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(gè)屬性是空間決策支持。之所以如此，是因?yàn)榈刭|(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(píng)價(jià)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(jì)算、可視化分析、可視化表達(dá)、可視化顯示等幾個(gè)部分。由于空間決策支持在國(guó)土資源、能源勘查、開發(fā)、管理，環(huán)境保護(hù)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(gè)重要屬性。這就是說(shuō)，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(duì)的問(wèn)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(jì)算的方法……，一種將解譯圖像數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)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(guò)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(gè)意識(shí)處理過(guò)程，其目的在于促使生成并獲取對(duì)問(wèn)題的觀察描述和解決辦法。該過(guò)程提供了靜態(tài)圖形顯示和動(dòng)畫來(lái)進(jìn)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(guò)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(guò)程分析，地質(zhì)礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)和開發(fā)利用決策時(shí)，對(duì)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(jìn)行定性理解、定量估算和關(guān)系描述，并結(jié)合時(shí)空數(shù)據(jù)模型和時(shí)空分析模型來(lái)進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)、評(píng)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(wèn)題。經(jīng)驗(yàn)表明，數(shù)據(jù)可視化是描述、表達(dá)和理解各種半結(jié)構(gòu)化甚至非結(jié)構(gòu)化問(wèn)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(lái)表達(dá)的原因。面對(duì)多維的地質(zhì)時(shí)空信息，僅僅有二維圖件是不夠的，需要實(shí)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(jì)算可視化(VisualizationinScientif-

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

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

play)等幾個(gè)組成部分。其中，科學(xué)計(jì)算可視化是指通

過(guò)計(jì)算機(jī)工具、技術(shù)和系統(tǒng)，，把實(shí)驗(yàn)或計(jì)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(guò)程的概念模型[8]

Fig.1Conceptmodelofvisualprocess

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