全國地震形變數(shù)據(jù)空間應(yīng)用管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

白卓立 武永彩 楊斌 賈鵬 徐晶

摘要：

通過分析傳統(tǒng)紙質(zhì)線劃點(diǎn)之記、場地圖、地質(zhì)斷裂活動(dòng)構(gòu)造圖及臺(tái)站觀測(cè)環(huán)境等地震資料存在查閱繁瑣、表達(dá)形式單一和信息量匱乏的諸多弊端，給出了“全國地震數(shù)據(jù)空間應(yīng)用管理平臺(tái)”的整體設(shè)計(jì)思路與功能模塊實(shí)現(xiàn)過程，同時(shí)基于傾斜攝影測(cè)量與結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)恢復(fù)技術(shù)（SfM），以典型跨斷層場地為例，對(duì)現(xiàn)有二維平面地震數(shù)據(jù)構(gòu)建了厘米級(jí)高分辨率三維實(shí)景模型，并將其植入該管理平臺(tái)。使用效果表明：地震資料實(shí)景三維表達(dá)不但還原了外業(yè)實(shí)地監(jiān)測(cè)場景和斷裂產(chǎn)狀等信息，還可提取觀測(cè)曲線、活動(dòng)構(gòu)造定量參數(shù)，給相關(guān)科研工作者帶來了全新的使用體驗(yàn)，更為我們傳統(tǒng)會(huì)商提供了一種新型的會(huì)商模式。

關(guān)鍵詞：

地震形變數(shù)據(jù); 實(shí)景三維模型; 管理平臺(tái); 數(shù)據(jù)庫; 表達(dá)形式; 三維可視化

中圖分類號(hào)： P315.952????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?? 文章編號(hào)： 1000-0844（2023）02-0457-09

DOI：10.20000/j.1000-0844.20220119001

Design and implementation of the national seismic deformation

data spatial application management platform

BAI Zhuoli1， WU Yongcai2， YANG Bin3， JIA Peng1， XU Jing1

（1. The Second Monitoring and Application Center， CEA， Xi'an 710054， Shaanxi， China;

2. School of Urban Construction， Xi'an Siyuan University， Xi'an 710038， Shaanxi， China;

3. Xi'an Yuncjinv Information Technology Co.， Ltd.， Xi'an 710077， Shaanxi， China）

Abstract：

By analyzing the disadvantages of traditional seismic data （site maps， the tectonic maps of geological fault activity， and the observation environment data of stations）， i.e.， cumbersome access， a single expression form， and a lack of information， this paper presents the overall design idea and function module implementation process of the “national seismic data spatial application management platform.” Meanwhile， taking a typical crossfault site as an example， a centimeter-level high-resolution 3D scene model was constructed for the existing two-dimensional plane seismic data based on tilt photogrammetry and structure from motion technology， and it was then implanted into the management platform. The results show that the 3D expression of seismic data can not only restore the field monitoring scene and fault occurrence but also extract the observation curve and quantitative parameters of active structures， thus bringing a new application experience to relevant scientific researchers and providing a new consultation mode for our traditional consultation.

Keywords：

seismic deformation data; real 3D model; management platform; database; expression form; 3D visualization

0 引言

近年來，隨著觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步和活動(dòng)斷層研究水平的提高，跨斷層場地不僅能在地震預(yù)報(bào)中發(fā)揮作用，跨斷層監(jiān)測(cè)還能與長水準(zhǔn)、GPS 等其他形變手段相結(jié)合，綜合分析近場—遠(yuǎn)場斷裂活動(dòng)、應(yīng)力加載及應(yīng)變分配狀態(tài)，揭示斷層閉鎖及位移虧損等科學(xué)問題。但實(shí)際應(yīng)用中遇到了一些問題，如：有些場地觀測(cè)數(shù)據(jù)僅表現(xiàn)為波動(dòng)形態(tài)，無明顯揭示斷層趨勢(shì)性運(yùn)動(dòng)的特征;有些場地其觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示的斷層兩盤運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)與地質(zhì)學(xué)家研究結(jié)果不符等。從監(jiān)視區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)的角度來看，目前的跨斷層場地布設(shè)是否合理和理想，年代變遷與環(huán)境變化是否對(duì)場地產(chǎn)生了其他影響，都應(yīng)列在考慮范疇之內(nèi)。在日常會(huì)商中傳統(tǒng)場地圖較為簡略，對(duì)不熟悉監(jiān)測(cè)場地環(huán)境的分析人員會(huì)造成一定干擾，影響整體判斷;異常核實(shí)的過程中由于人力有限，不能整體把控和掌握周邊環(huán)境的干擾。與此同時(shí)，現(xiàn)有地震資料的存儲(chǔ)、查閱、使用、分析及表達(dá)形式已難以滿足當(dāng)前地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)字化應(yīng)用、管理的需求，傳統(tǒng)二維地震資料諸多弊端顯現(xiàn)了出來。

蔣海昆［1］組織研制了“基于GIS的華東南及首都圈震后會(huì)商的軟件系統(tǒng)”，按照地震構(gòu)造環(huán)境和歷史地震活動(dòng)特征，在全國范圍劃分區(qū)域快速研判震情，能夠在震后5～10 min內(nèi)迅速形成初步的震后會(huì)商意見。此外，還有一些優(yōu)秀的軟件專注于會(huì)商技術(shù)的發(fā)展，如虛擬地震會(huì)商系統(tǒng)［2］、三維可視化會(huì)商平臺(tái)［3］、交互式會(huì)商廣播系統(tǒng)［4］等。這些軟件解決了資料分析和會(huì)商過程中的部分問題，但仍然存在以下問題：軟件各自封閉，重復(fù)建設(shè)；不同應(yīng)用系統(tǒng)各自獨(dú)成一體，代碼非開源;數(shù)據(jù)資源獨(dú)享，效率低下;軟件模式單一，目前大多系統(tǒng)是C/S（Client/Server）模式的桌面版，智能化弱，用戶操作體驗(yàn)差。

近年來，地震系統(tǒng)強(qiáng)化防震減災(zāi)業(yè)務(wù)支撐，推進(jìn)體制改革，業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)至地震監(jiān)測(cè)信息獲取、存儲(chǔ)備份、質(zhì)量監(jiān)控和共享服務(wù)上來，其主要業(yè)務(wù)之一是承擔(dān)全國地震數(shù)據(jù)共享服務(wù)任務(wù)，建設(shè)地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)共享服務(wù)業(yè)務(wù)平臺(tái)［5-8］，開展空間傾斜攝影、機(jī)載LiDAR的數(shù)據(jù)采集、分析、產(chǎn)品加工及其業(yè)務(wù)化應(yīng)用任務(wù)［9-13］。顧及現(xiàn)有跨斷層場地、地震臺(tái)站、GNSS監(jiān)測(cè)站等觀測(cè)環(huán)境直觀性差的會(huì)商模式［14-18］，本文基于JavaWeb開發(fā)框架、IntelliJ IDEA、Postgresql（數(shù)據(jù)庫）、SupserMap IServer 10i、CesiumJS前端三維GIS庫等開發(fā)環(huán)境，設(shè)計(jì)開發(fā)了“全國地震數(shù)據(jù)空間應(yīng)用管理平臺(tái)”，即對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)線劃點(diǎn)之記、場地圖、地質(zhì)斷裂活動(dòng)構(gòu)造圖等紙質(zhì)資料及觀測(cè)環(huán)境進(jìn)行數(shù)字化工作［19-22］，是一個(gè)集瀏覽、查詢、量測(cè)、分析和會(huì)商等功能為一體的系統(tǒng)。為相關(guān)科研工作者帶來了全新的應(yīng)用體驗(yàn)，更為現(xiàn)有的會(huì)商提供了一種新型會(huì)商模式。

1 整體思路設(shè)計(jì)

選擇長期跨斷層水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)區(qū)域—六盤山構(gòu)造區(qū)為本文研究區(qū)域。區(qū)內(nèi)多個(gè)場地有著同步的形變異常信號(hào)（震情跟蹤），其中和尚鋪場地26←118段表現(xiàn)與構(gòu)造活動(dòng)背景不一致的趨勢(shì)，且場地保留較為完整，對(duì)跨斷層形變研究探索有重要意義。利用無人機(jī)和高精度攝像頭對(duì)研究區(qū)進(jìn)行完整數(shù)據(jù)三維點(diǎn)云獲取，高頻率和高精度的攝像頭多角度對(duì)形變監(jiān)測(cè)場地拍攝，保證圖像具有一定重疊率和航向覆蓋，還原真實(shí)的形變監(jiān)測(cè)場地和斷裂地貌環(huán)境。該系統(tǒng)以“天地圖”作為底圖，借助傾斜攝影測(cè)量與結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)恢復(fù)技術(shù)（Structure from Motion，SfM），通過獲取建模物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，經(jīng)過深度圖像增強(qiáng)、點(diǎn)云計(jì)算與配準(zhǔn)、數(shù)據(jù)融合和表面生成等步驟，建立了超高分辨率的3D模型，通過對(duì)3D模型進(jìn)行編輯與二次開發(fā)，添加形變場地的基本要素和斷層信息等，使其可應(yīng)用于地震會(huì)商三維實(shí)景展示，生成的TDOM（真數(shù)字正攝影像）和 DEM 可用于對(duì)跨斷層場地的斷裂兩側(cè)微地貌差異、活動(dòng)構(gòu)造定量參數(shù)的提取等工作。

為了更好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件的各項(xiàng)功能及可跨平臺(tái)、大規(guī)模分布式部署，采用Spring Boot（JavaWeb開發(fā)框架）、Vue（前端開發(fā)框架）、IntelliJ IDEA（JAVA集成開發(fā)環(huán)境）、Postgresql（數(shù)據(jù)庫）、Nginx（Web服務(wù)器）、Navicat for Postgresql（數(shù)據(jù)庫管理工具）、SuperMapIServer 10i（GIS應(yīng)用服務(wù)器）、CesiumJS（前端三維GIS庫）等工具包搭建了軟件開發(fā)及運(yùn)行環(huán)境。系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

2 軟件實(shí)現(xiàn)技術(shù)

利用測(cè)繪新技術(shù)，依托廣泛存在的信息交換與應(yīng)用，建立空、天、地一體化的地理信息采集與管理體系，融入大數(shù)據(jù)技術(shù)，借鑒網(wǎng)格化管理理念，實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)的精細(xì)化治理，采用云端一體化GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地理信息集約化和多樣化應(yīng)用。系統(tǒng)軟件部署時(shí)，使用ETL工具將各省、自治區(qū)、直轄市地震數(shù)據(jù)同步進(jìn)底層數(shù)據(jù)庫支撐服務(wù)運(yùn)行，利用Geo-ESB技術(shù)，實(shí)現(xiàn)部門數(shù)據(jù)共享與業(yè)務(wù)協(xié)同，采取云功能分區(qū)的理念，按需提供服務(wù)。其中關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

第一，高精度實(shí)時(shí)定位技術(shù)：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)［BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System］。連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)（CORS）可以定義為一個(gè)或若干個(gè)固定的、連續(xù)運(yùn)行的GPS參考站，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)組成的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)地向不同類型、不同需求、不同層次的用戶自動(dòng)地提供經(jīng)過檢驗(yàn)的不同類型的觀測(cè)值（載波相位，偽距）、改正數(shù)、狀態(tài)信息以及其他相關(guān)信息。

第二，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫NoSQL，由于其本身的特點(diǎn)得到了快速發(fā)展，可以管理PB級(jí)的海量數(shù)據(jù)。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫PostSQL提供了豐富的接口，可以在GiST框架下實(shí)現(xiàn)自己的索引類型，支持使用C語言寫自定義函數(shù)、觸發(fā)器，也支持使用流行的編程語言寫自定義函數(shù)。它兼具NoSQL特性并具有較好的穩(wěn)定性和性能。時(shí)空信息云平臺(tái)建設(shè)時(shí)，我們將根據(jù)數(shù)據(jù)應(yīng)用的特點(diǎn)，對(duì)平臺(tái)涉及的時(shí)空信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，將結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫PostSQL，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)用NoSQL數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理，如地圖瓦片數(shù)據(jù)、地理編碼數(shù)據(jù)以及圖片、視頻、聲音、文檔等資料，以提高系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)管理能力，實(shí)現(xiàn)從GB、TB級(jí)上升到PB級(jí)。時(shí)空信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理和分析還需借助支持時(shí)空大數(shù)據(jù)的GIS專業(yè)軟件，傳統(tǒng)的GIS軟件以數(shù)據(jù)獲取、存儲(chǔ)和管理功能為主，并添加了各種時(shí)間維度和空間維度的專題圖展示功能，具有空間統(tǒng)計(jì)、地理分區(qū)、路徑分析和選址優(yōu)化等空間分析方法，在城市建設(shè)、交通運(yùn)輸、地質(zhì)調(diào)差和氣象預(yù)測(cè)決策支持等方面發(fā)揮了非常重要的作用。

第三，多分辨率空間索引結(jié)構(gòu)與調(diào)度策略：基于地理坐標(biāo)系的四叉樹劃分的空間索引結(jié)構(gòu)，依據(jù)視點(diǎn)位置決定哪些瓦片需要從云端下載數(shù)據(jù)，緩存到本地，哪些數(shù)據(jù)需要從本地緩存載入內(nèi)存，哪些數(shù)據(jù)需要從內(nèi)存緩存到顯存，構(gòu)成了從本地緩存、內(nèi)存、顯存的三級(jí)緩存結(jié)構(gòu)。

第四，高性能渲染技術(shù)：三維空間數(shù)據(jù)相比二維空間數(shù)據(jù)信息量更大，數(shù)據(jù)量也相應(yīng)的更大，而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件資源是有限的，往往不能同時(shí)渲染所有空間數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)。為了在保證空間數(shù)據(jù)顯示效果的同時(shí)兼顧渲染性能，采用了若干提高渲染性能的技術(shù)，如場景管理技術(shù)，通過渲染隊(duì)列管理渲染對(duì)象繪制順序，在保證不同圖層、半透明對(duì)象正確的繪制順序的基礎(chǔ)上，同時(shí)保證將同一渲染狀態(tài)的對(duì)象一起繪制，避免因渲染狀態(tài)切換帶來的性能損失。

3 功能模塊實(shí)現(xiàn)

“全國地震數(shù)據(jù)空間應(yīng)用管理平臺(tái)”是基于現(xiàn)有大地形變監(jiān)測(cè)資料，且對(duì)資料實(shí)現(xiàn)的實(shí)景三維展示、管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以“天地圖”影像為底圖，采用笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)，疊加全國斷層、1970年以來的地震目錄、流動(dòng)GPS點(diǎn)、各周期GPS水平運(yùn)動(dòng)速度場和全國一等水準(zhǔn)線路及水準(zhǔn)點(diǎn)等資料，融合了跨斷層場地、GPS連續(xù)站、地震臺(tái)站和斷層剖面等實(shí)景三維立體模型數(shù)據(jù)，形成了點(diǎn)、線、面、體等多尺度要素的立體表達(dá)形式。

3.1 地震目錄搜索模塊

將1970年至今全球地震目錄作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以三維點(diǎn)樣式、笛卡爾坐標(biāo)展布在三維橢球之上，不同震級(jí)的震中點(diǎn)則具有不同的點(diǎn)半徑，震級(jí)越大，三維點(diǎn)越大，同時(shí)用不同顏色進(jìn)行了區(qū)分。如圖3所示，在數(shù)據(jù)分析與檢索功能中，提供了按震級(jí)、地點(diǎn)、時(shí)間搜索地震目錄的功能。

3.2 GPS水平運(yùn)動(dòng)速度場模塊

GPS水平運(yùn)動(dòng)速度場資料主要涵蓋了我國境內(nèi)中國大陸構(gòu)造環(huán)境網(wǎng)絡(luò)、中國地球物理場項(xiàng)目的各周期解算數(shù)據(jù)，能夠無極縮放，同一點(diǎn)位不同周期數(shù)據(jù)的疊加顯示可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位速度場的對(duì)比分析與研究，同時(shí)可選取兩個(gè)跨斷裂的GPS站點(diǎn)，按不同周期提取基線長度曲線圖。

3.3 跨斷層場地實(shí)景三維模型模塊

區(qū)域跨斷層水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)是地震行業(yè)常規(guī)監(jiān)測(cè)任務(wù)之一，中國地震局第二監(jiān)測(cè)中心目前在測(cè)共計(jì)63個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，控制南北地震帶北段的主要活動(dòng)斷裂，分布于西—?！?、蘭—天—武及河西祁連山一帶，如圖5（a）右下角縮略圖（綠色標(biāo)記點(diǎn)為跨斷層水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)場地）。針對(duì)區(qū)域跨斷層水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，在“全國地震數(shù)據(jù)空間應(yīng)用管理平臺(tái)”中我們?nèi)诤稀⑶度肓似淙S實(shí)景模型的表達(dá)新樣式。圖5（a）為位于張掖市郊的鶯樂峽水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)場地俯視圖，該類三維實(shí)景模型借助無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量與ContextCapture平臺(tái)構(gòu)建完成。需要說明的是，該系統(tǒng)中所有實(shí)景三維模型均是通過傾斜攝影測(cè)量完成，是近年來在測(cè)繪行業(yè)發(fā)展來的一種新型觀測(cè)手段，它搭載多臺(tái)傳感器，同時(shí)具有傳統(tǒng)航測(cè)垂直攝影相機(jī)與前、后、左、右四個(gè)方向的地物側(cè)面紋理信息，多角度提取、匹配地物特征，從具有一定重疊度的無需影像中恢復(fù)攝影瞬間相機(jī)的相對(duì)位置與姿態(tài)，經(jīng)三維重建，可獲取具有高精度地理坐標(biāo)與高程的三維實(shí)景模型，因此，它與實(shí)地以1∶1的比例構(gòu)建，在模型上可實(shí)現(xiàn)任意角度的縮放與量算（精準(zhǔn)度可達(dá)厘米級(jí)）。而在“全國地震數(shù)據(jù)空間應(yīng)用管理平臺(tái)”中，將模型WGS1984大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)，通過設(shè)置相機(jī)位置與模型定位，立體模型準(zhǔn)確套合三維橢球相應(yīng)位置，從俯視圖清晰看出模型道路、河流、陡坎與天地圖影像實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)定位、無縫銜接。從圖5（b）側(cè)視圖看，將模型大地高度抬升300 m后，發(fā)現(xiàn)底圖僅是影像紋理貼圖，在河流與場地邊界的斷崖處無高程差異，其DEM結(jié)構(gòu)并不準(zhǔn)確，而通過實(shí)地航測(cè)后的立體模型，則是完全反映了場地的真實(shí)地貌，如圖5（c），斷層紋理清晰，同時(shí)在模型上可實(shí)現(xiàn)距離、面積、體積及斷層夾角等精準(zhǔn)量測(cè)功能，如圖5（d）。

3.4 大屏功能模塊

大屏的主要功能是為科研人員日常工作及多級(jí)會(huì)商提供地震活動(dòng)性的分析與研判界面，如圖6所示，它主要涵蓋了地震M-T圖、地震目錄、地震頻度圖、地震等級(jí)統(tǒng)計(jì)及全球最新強(qiáng)震目錄等內(nèi)容。

3.5 地震資料的其他應(yīng)用場景

此外，“全國地震數(shù)據(jù)空間應(yīng)用管理平臺(tái)”還存在其他地震資料的應(yīng)用場景，如圖7所示，可添加三維水準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)之記庫［圖7（a）、圖7（b）］和GPS三維點(diǎn)之記庫［如圖7（c）、圖7（d）］，三維點(diǎn)之記庫為水準(zhǔn)、GPS測(cè)量人員找點(diǎn)、上點(diǎn)提供了方便;同時(shí)，還有紅外測(cè)距三維場地庫［圖7（e）］、臺(tái)站觀測(cè)環(huán)境庫［圖7（f）］、地質(zhì)斷層三維場景庫［圖7（g）、圖7（h）］。從傳統(tǒng)二維紙質(zhì)地震資料轉(zhuǎn)換為三維實(shí)景模型數(shù)據(jù)，是現(xiàn)代地震數(shù)字化的一種嘗試，更是地震資料的一種新型表現(xiàn)方式。

4 案例分析

六盤山東麓斷裂是六盤山地區(qū)的主干活動(dòng)斷裂，斷裂最北端自硝口一帶開始，與海原斷裂帶相接，南端與隴縣—寶雞斷裂帶相連。整個(gè)六盤山東麓斷裂帶全長約90 km，劃分為孫家莊—開城，開城—香水店，香水店—馬家新莊三段。和尚鋪場地位于開城—香水店段，為西部高山與東側(cè)低丘之間的分界線，該場地是六盤山構(gòu)造區(qū)的重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域。場地位于寧夏回族自治區(qū)固原市什字鎮(zhèn)和尚鋪村，距離市區(qū)較遠(yuǎn)，交通較為便利。受風(fēng)力影響較小。BM1、BM2點(diǎn)埋設(shè)于村中，不利于點(diǎn)位的保護(hù)（位于居住區(qū)的點(diǎn)位，其指示蓋、保護(hù)蓋經(jīng)常丟失，要做好掩埋工作）。點(diǎn)位周圍植被較多。各點(diǎn)位周圍無干擾源。初期建設(shè)時(shí)有6個(gè)點(diǎn)位，后來隨著環(huán)境變化剩余3個(gè)點(diǎn)，2017年場地改造補(bǔ)增BM1和BM2兩個(gè)點(diǎn)。和尚鋪附近保存非常清晰的斷層地貌如圖8，是表現(xiàn)年度震情跟蹤的重要場地之一，無論對(duì)六盤山東麓斷裂的構(gòu)造活動(dòng)，還是對(duì)該區(qū)的跨斷層形變研究與地震預(yù)報(bào)都是非常值得研究的區(qū)域。

隨著近些年科技不斷發(fā)展，衛(wèi)星地圖也已被應(yīng)用到形變監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，雖然衛(wèi)星地圖對(duì)研究者來說大幅度提高了可視范圍，但其較低的分辨率和長周期更新式的衛(wèi)星照片只能簡單展示基本方位，對(duì)于三維方向和高分辨率的精細(xì)模型研判、斷裂兩側(cè)的微地貌變化等研究幫助不大。而隨著小型UAV的不斷發(fā)展，利用小型飛機(jī)高分辨率或激光技術(shù)直接掃描建筑物的高度和寬度，最終形成三維地圖數(shù)據(jù)文件進(jìn)而建立三維實(shí)景建模。通過獲取建模物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，經(jīng)過深度圖像增強(qiáng)、點(diǎn)云計(jì)算與配準(zhǔn)、數(shù)據(jù)融合、表面生成等步驟，建立了超高分辨率的3D模型。并將其三維模型嵌入至數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，其直觀性、信息量和精確性遠(yuǎn)非傳統(tǒng)二維電子地圖可比。

本系統(tǒng)對(duì)嵌入該管理平臺(tái)內(nèi)的每個(gè)跨斷層場地，都有自己的屬性信息表，如場地標(biāo)識(shí)碼、場地名稱、所跨斷層、斷層產(chǎn)狀、水準(zhǔn)點(diǎn)名稱和水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石性質(zhì)等字段。在三維模型界面拾取其中一條觀測(cè)邊后，可提取其歷史觀測(cè)曲線。上述諸多功能的實(shí)現(xiàn)，配合實(shí)景三維樣式的表達(dá)，從根本上實(shí)現(xiàn)了地震資料的數(shù)字化，其最大的意義是，為從未到達(dá)過現(xiàn)場的科研專家提供了場地認(rèn)識(shí)、斷層分析的真實(shí)場景，從根本上改變了諸類場地的科研和會(huì)商應(yīng)用模式。如圖9所示傳統(tǒng)平面線劃場地圖信息單一、結(jié)構(gòu)簡單，而三維場地圖則實(shí)景再現(xiàn)、信息量豐富，是一種全新的交互式體驗(yàn)。

5 討論和結(jié)論

本研究基于JavaWeb開發(fā)框架、IntelliJ IDEA、Postgresql（數(shù)據(jù)庫）、Nginx（Web服務(wù)器）、SupserMap IServer 10i、CesiumJS前端三維GIS庫等開發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)，平臺(tái)以點(diǎn)、線、面、體等多尺度要素的新型表達(dá)形式，特別是基于傾斜攝影測(cè)量與結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)恢復(fù)技術(shù)（SfM）構(gòu)建的場地、臺(tái)站厘米級(jí)高分辨率實(shí)景三維模型，實(shí)現(xiàn)了如下功能：（1）解決了傳統(tǒng)點(diǎn)之記、跨斷層場地圖、GNSS監(jiān)測(cè)站、長水準(zhǔn)線路、地震臺(tái)站和重力監(jiān)測(cè)點(diǎn)等二維地震資料查閱繁瑣、表達(dá)形式單一、信息量匱乏、保存性不強(qiáng)、無法量測(cè)分析、直觀性弱和可讀性不強(qiáng)等問題;（2）可在室內(nèi)還原外業(yè)實(shí)地監(jiān)測(cè)場景和斷裂產(chǎn)狀等信息，提取觀測(cè)曲線、活動(dòng)構(gòu)造定量參數(shù);（3）大范圍實(shí)景三維模型的構(gòu)建，可實(shí)現(xiàn)日后GNSS、水準(zhǔn)、重力觀測(cè)點(diǎn)位的勘察、選址等主要工作在室內(nèi)完成;（4）是一個(gè)集瀏覽、查詢、量測(cè)、分析、會(huì)商等功能為一體的全新系統(tǒng)。它為相關(guān)科研工作者帶來了全新的應(yīng)用體驗(yàn)，更為我們現(xiàn)有的會(huì)商提供了一種新型會(huì)商模式。因此研發(fā)全國地震數(shù)據(jù)空間應(yīng)用管理平臺(tái)對(duì)于地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)具有重要意義。

JavaWeb開發(fā)，相比其他框架相對(duì)簡單高效，對(duì)于開發(fā)者更加友好;PostgreSQL極具巧思的圖形化用戶介面可以快速且容易地利用簡單的方法建立、組織、存取及共享數(shù)據(jù);SupserMap IServer基于WebP技術(shù)的服務(wù)高效發(fā)布，極大地提升了用戶體驗(yàn);高性能三維應(yīng)用技術(shù)、多分辨率空間索引結(jié)構(gòu)與調(diào)度策略、高性能渲染技術(shù)的交叉融合給予全新的界面體驗(yàn)。但是該系統(tǒng)缺少外圍監(jiān)控集成方案，缺少外圍安全管理方案;在界面布局合理性、美觀性、功能性、資料上傳便捷性上還有待優(yōu)化升級(jí)。

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