基于大數(shù)據(jù)背景下的三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)交換格式研究

楊東旭，張書弘

（遼寧有色勘察研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110000）

目前，國內(nèi)有關(guān)地質(zhì)方面工作的信息建設(shè)相對(duì)落后，因?yàn)樗枷腙惻f，比較重視短期效益等因素，三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)交換落后于其他國家，對(duì)于數(shù)據(jù)資源管理、分析的能力還很弱[1]。大部分的工作單位仍在使用傳統(tǒng)軟件進(jìn)行制作平面圖，原因是二維的規(guī)范成熟，操作相對(duì)容易，三維建模技術(shù)要求高，軟件不夠成熟，所以通過二維軟件出來的結(jié)果更難于數(shù)據(jù)交換、共享。在地理信息系統(tǒng)中，包括很多數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)涵蓋地質(zhì)、物探、化探等很多不同的領(lǐng)域，而且不同軟件建立的模型想要實(shí)現(xiàn)共享非常困難，要想實(shí)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)的共享，就必須對(duì)其交換格式進(jìn)行研究。在地質(zhì)工作發(fā)展中，相關(guān)單位已經(jīng)意識(shí)到三維建模的重要性，加大了對(duì)三維模型的使用，同時(shí)加大了對(duì)三維數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)交換格式的研究，通過三維數(shù)據(jù)模型減少不同環(huán)節(jié)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換間造成的浪費(fèi)。在地質(zhì)工作中，三維地質(zhì)模型具有可視性、確定性和可修改性的特點(diǎn)，是地理信息系統(tǒng)中的核心。在大數(shù)據(jù)背景下，三維地質(zhì)數(shù)據(jù)交換的技術(shù)越來越成熟，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)工作中，三維地質(zhì)建模專業(yè)性強(qiáng)、復(fù)雜程度高，對(duì)于不同建模軟件建的模型格式不同，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、資源共享困難，可見數(shù)據(jù)交換格式的研究非常重要。數(shù)據(jù)交換格式的核心是信息的標(biāo)準(zhǔn)化，在數(shù)據(jù)交換過程中，如果沒有合適的方法，對(duì)數(shù)據(jù)分析、模塊處理，代價(jià)是很高的，會(huì)使數(shù)據(jù)浪費(fèi)，散亂孤立存在。

在大數(shù)據(jù)的背景下，地質(zhì)模型數(shù)據(jù)的交換得到了新的發(fā)展，大數(shù)據(jù)能夠?qū)⒃S多異構(gòu)的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，省去了很多運(yùn)作過程，具有很強(qiáng)的決策力和洞察發(fā)現(xiàn)力，對(duì)海量和高增長(zhǎng)率的信息資產(chǎn)具有很強(qiáng)的適應(yīng)下，在大數(shù)據(jù)背景下，造福了人類，能夠?qū)^去數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并且能夠展望未來。基于此，對(duì)在大數(shù)據(jù)背景下的三維地質(zhì)模型交換格式進(jìn)行研究，提出交換格式的方法[2]，解決信息數(shù)據(jù)不能交換的問題，為地質(zhì)工作做出貢獻(xiàn)，以下是具體方法。

1 數(shù)據(jù)交換格式方法設(shè)計(jì)

1.1 數(shù)據(jù)提取

通過對(duì)收集到的各專業(yè)數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，得知數(shù)據(jù)之間存在一些差異，在進(jìn)行數(shù)據(jù)搜索時(shí)要根據(jù)以下步驟進(jìn)行搜索：第一，檢索想要交換的文件，對(duì)文件名進(jìn)行映射獲取；第二，把映射到的文件進(jìn)行檢索，通過映射到的文件進(jìn)行搜索，確定想要提取的數(shù)據(jù)，在讀取數(shù)據(jù)時(shí)要注意當(dāng)搜索字段與對(duì)應(yīng)搜索表的字段，不存在時(shí)，就不用繼續(xù)查詢這段字段的數(shù)據(jù)，返回?cái)?shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢；第三，解析數(shù)據(jù)格式[3]，每個(gè)數(shù)據(jù)都有相應(yīng)的數(shù)據(jù)段的格式信息，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)都有特定的意義，按照行為單位進(jìn)行解析。數(shù)據(jù)抽取的流程如圖所示：

圖1 數(shù)據(jù)提取流程圖

如圖1，是對(duì)數(shù)據(jù)提取的流程圖，在進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取時(shí)，先打開資源庫，然后進(jìn)行分類符讀取，如果出現(xiàn)同名文件，就進(jìn)行細(xì)致讀取，讀取屬性數(shù)據(jù)[4]、空間數(shù)據(jù)，在進(jìn)行讀取分隔符，直到抽取到所需數(shù)據(jù)。

表1 數(shù)據(jù)差異分析

表1是對(duì)在數(shù)據(jù)提取時(shí)遇到相同源長(zhǎng)的數(shù)據(jù)名，分析了其數(shù)據(jù)之間存在的差異，分析數(shù)據(jù)差異能夠更準(zhǔn)確提取目標(biāo)數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)交換第一步就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，數(shù)據(jù)提取是后續(xù)工作的基礎(chǔ)。

1.2 坐標(biāo)變換

在數(shù)據(jù)提取后，將提取的數(shù)據(jù)對(duì)象的物理坐標(biāo)的節(jié)點(diǎn)信息顯示在電腦中，默認(rèn)左上角為原點(diǎn)，下面為Y軸方向，右面為X軸方向，變換步驟如下：

（1）通過比較導(dǎo)入系統(tǒng)文件的坐標(biāo)邊界，達(dá)到覆蓋邊界區(qū)域的最小矩形區(qū)域，設(shè)置矩形的中心點(diǎn)為A（），寬度為W，高度為H，計(jì)算之間比值，取其中較大者為縮放的比例系數(shù)；

（2）物理坐標(biāo)變換公式為∶

（3）作圖區(qū)相對(duì)坐標(biāo)點(diǎn)變換公式為：

通過坐標(biāo)變換和數(shù)據(jù)提取，來完成數(shù)據(jù)的交換格式，來完成所要完成的工作。

1.3 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換

在大數(shù)據(jù)背景下，數(shù)據(jù)交換格式的研究對(duì)地質(zhì)工作起推動(dòng)作用，在數(shù)據(jù)庫中對(duì)海量信息進(jìn)行讀取、坐標(biāo)處理后[5]，來實(shí)現(xiàn)地質(zhì)模型數(shù)據(jù)交換。提出NBV方法，其公式為：

其中，為數(shù)據(jù)資源的參數(shù)，其中，n 為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的參數(shù)，N為交換參數(shù)，本次計(jì)算不做定向分析。

在數(shù)據(jù)交換中，使用NBV方法能夠?qū)崿F(xiàn)不同資源的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，對(duì)不同數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換處理，使用者根據(jù)自己所需，進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取、建立坐標(biāo)系，最后通過NBV方法完成數(shù)據(jù)交換，對(duì)于不同軟件所建造的模型，通過NBV方法都能夠轉(zhuǎn)換，達(dá)到使用者的要求。這種方法有效的控制成本，并減少了資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)在大數(shù)據(jù)背景下的三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)交換格式的研究。從大數(shù)據(jù)背景下看，模型數(shù)據(jù)的交換是非常有必要的，增加了地質(zhì)工作的速度，提供了更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考，一定程度上具有推廣意義。

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

為確保NBV方法的有效性，進(jìn)行實(shí)例論證。結(jié)果表明，NBV方法能夠更好地對(duì)地質(zhì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，并且難度不高，操作簡(jiǎn)單，以下是實(shí)例論證。

實(shí)例分析通過對(duì)某地質(zhì)工作企業(yè)中的地質(zhì)模型數(shù)據(jù)交換進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)比結(jié)果見表2。

表2 信息資源共享對(duì)比圖

表2從資源數(shù)據(jù)讀取、時(shí)間、交換多少對(duì)傳統(tǒng)交換方法和新型資源共享方法進(jìn)行了對(duì)比，從表中可以明確看出傳統(tǒng)的交換方法數(shù)據(jù)讀取時(shí)間較少，時(shí)間長(zhǎng)，交換有效率低，而新型交換方法，數(shù)據(jù)讀取多、時(shí)間花費(fèi)少、交換有效率高。由此可見，新型交換方法能夠節(jié)省時(shí)間、增加讀取的數(shù)據(jù)、增加了交換的有效率，很大程度上能夠促進(jìn)地質(zhì)工作的進(jìn)展。

3 結(jié)語

綜上所述，NBV方法能夠更好的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，能實(shí)現(xiàn)在不同軟件建模下的數(shù)據(jù)的交換工作，對(duì)于數(shù)據(jù)交換，其作用是非常大的。大數(shù)據(jù)背景下，想要實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)模型數(shù)據(jù)的交換，需掌握NBV方法，熟悉各項(xiàng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)各個(gè)數(shù)據(jù)的交換，為我國的地質(zhì)業(yè)做出貢獻(xiàn)。