地鐵運(yùn)營(yíng)線路安保區(qū)三維信息管理統(tǒng)集成和應(yīng)用-2014年4月上海

地鐵運(yùn)營(yíng)隧道安保區(qū)三維信息管理系統(tǒng)集成和應(yīng)用Integrationandapplicationof3dinformationmanagementsystemforthecontrolledareaofmetrotunnel深圳市地鐵集團(tuán)有限公司陳湘生劉樹亞CHENXiangsheng,LIUShuya,ShenzhenMetroCo.,Ltd.(Group)深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司陳鴻C(jī)HENHong,Shanghai,Dec.2015深圳地鐵運(yùn)營(yíng)線路安保區(qū)地下管線與地質(zhì)資料三維信息管理系統(tǒng)系統(tǒng)的主要內(nèi)容地鐵安全保護(hù)區(qū)工程管理三維模塊應(yīng)用平面圖管理模塊數(shù)據(jù)維護(hù)模塊地下管線資料管理地質(zhì)資料管理內(nèi)容提要1問題的提出23工作成果4創(chuàng)新點(diǎn)與展望系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.問題的提出—現(xiàn)狀問題（管線資料）1.1地鐵建設(shè)引起的沿線管線改遷施工規(guī)模越來越大，隨之而來的地下管線（給水、排水、燃?xì)狻㈦娏Φ龋┵Y料的管理和應(yīng)用問題日益突出。施工時(shí)破壞其他管線造成停水、停電、停氣等事故竣工資料不準(zhǔn)確施工單位無圖可依產(chǎn)生設(shè)計(jì)缺陷施工時(shí)有些改遷設(shè)計(jì)無法實(shí)施或造成反復(fù)多次改遷，造價(jià)過高管線資料表達(dá)不直觀設(shè)計(jì)初期地鐵線站位設(shè)置不合理，后期施工時(shí)管線改遷的工程量大大超出原設(shè)計(jì)預(yù)算管線資料不準(zhǔn)確、不全面1.問題的提出—現(xiàn)狀問題（地質(zhì)資料）1.2按現(xiàn)有工程管理體系，前期地質(zhì)資料未被最大程度利用；同時(shí)工程完工后，大量勘察資料束之高閣，不利于后續(xù)工程建設(shè)利用，大多數(shù)情況下重復(fù)鉆孔，造成社會(huì)資源的浪費(fèi)。包含工程實(shí)際揭露的地質(zhì)信息未納入歸檔資料資料不利于后續(xù)維護(hù)和其它工程所用，資源浪費(fèi)地鐵施工中遇到的大量特殊巖土工程問題及解決方法等歸納總結(jié)不足，對(duì)后期施工指導(dǎo)性弱M1M2M4M3數(shù)據(jù)未充分挖掘，未被工程有效利用1.問題的提出—現(xiàn)狀問題（地鐵安全保護(hù)區(qū)工程設(shè)計(jì)和評(píng)估）1.3地鐵建設(shè)完畢、投入運(yùn)營(yíng)后，周邊的工程建設(shè)對(duì)運(yùn)營(yíng)線路有安全影響，需要在合適的時(shí)間內(nèi)科學(xué)判斷影響程度，選擇合適的技術(shù)方案。系統(tǒng)建立之前，需要抽調(diào)、核實(shí)大量信息。工程地質(zhì)資料地鐵本身的健康程度擬建工程與地鐵的空間位置關(guān)系需要的基本資料1.問題的提出—建設(shè)目標(biāo)建立一套先進(jìn)可靠的基于標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的為今后地鐵建設(shè)、市政管道擴(kuò)建及周邊商業(yè)區(qū)開發(fā)、地塊的建設(shè)提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)資料和工程決策支持實(shí)現(xiàn)對(duì)管線信息的采集、錄入、處理、存儲(chǔ)、查詢分析、顯示、輸出等，并提供管線檔案對(duì)外服務(wù)的應(yīng)用以地鐵沿線市政綜合管線為管理對(duì)象管線三維可視化信息管理系統(tǒng)1.問題的提出—建設(shè)目標(biāo)建立一套先進(jìn)可靠的基于標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的為今后地鐵工程及其他相關(guān)工程建設(shè)提供決策支持和技術(shù)方案程支持實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵沿線地質(zhì)情況的采集、錄入、處理、存儲(chǔ)、查詢分析、顯示、輸出等，并提供對(duì)外服務(wù)的應(yīng)用以地鐵沿線地質(zhì)巖土情況為管理對(duì)象地質(zhì)資料可視化信息管理系統(tǒng)1.系統(tǒng)建設(shè)的初衷——建設(shè)目標(biāo)建立一套數(shù)據(jù)詳實(shí)的記錄地鐵結(jié)構(gòu)缺陷、損傷、修補(bǔ)的圖文資料地鐵結(jié)構(gòu)受工程影響的短期變形數(shù)據(jù)地鐵結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期變形數(shù)據(jù)地鐵健康狀況可視化信息管理系統(tǒng)深圳地鐵運(yùn)營(yíng)線路安保區(qū)地下管線與地質(zhì)資料三維信息管理系統(tǒng)2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)地鐵安全保護(hù)區(qū)工程管理三維應(yīng)用模塊平面圖管理模塊數(shù)據(jù)維護(hù)模塊地下管線資料管理地質(zhì)資料管理平面圖管理模塊智能搜索書簽管理地圖定位GIS圖形基本操作量測(cè)功能2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)系統(tǒng)登錄界面：以深圳地鐵線路為背景，系統(tǒng)由應(yīng)用分析和數(shù)據(jù)維護(hù)兩大模塊構(gòu)成，數(shù)據(jù)維護(hù)包括權(quán)限管理、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)入庫(kù)等方面的功能，進(jìn)入應(yīng)用分析模塊。系統(tǒng)主界面：上部是菜單，左邊是資源樹和圖層管理，資源樹將地鐵線路、書簽等信息以樹的形式陳列出來。包括六大功能模塊：平面圖、地下管線、地質(zhì)資料、安全保護(hù)、三維應(yīng)用、虛擬仿真。資源樹下列出了各個(gè)地鐵站點(diǎn)所在的線路及里程。狀態(tài)欄中顯示鼠標(biāo)當(dāng)前所在位置的經(jīng)緯度以及坐標(biāo)，點(diǎn)擊可復(fù)制坐標(biāo)信息。可通過鼠標(biāo)右鍵對(duì)地圖進(jìn)行縮放、漫游、復(fù)制/居中當(dāng)前位置等操作。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)地圖定位：雙擊快速定位至指定地點(diǎn)，并可對(duì)在地圖上顯示地鐵站的平面圖（黃色的輪廓線）、地鐵站A、B、C等各個(gè)出口的平面圖以及各個(gè)出口通往地點(diǎn)的詳細(xì)標(biāo)注。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)通過坐標(biāo)定位，深圳獨(dú)立坐標(biāo)系和WGS84坐標(biāo)系可在地圖定位窗口中互相轉(zhuǎn)換。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)書簽管理：可以添加、刪除、清空書簽，并對(duì)書簽進(jìn)行快速定位。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)智能搜索：類似于網(wǎng)絡(luò)上的搜索引擎,它能把系統(tǒng)管理的所有對(duì)象，如地名、建筑物、道路、管線、鉆孔等都能進(jìn)行搜索匹配，支持模糊搜索，并可對(duì)搜索結(jié)果進(jìn)行定位，詳細(xì)描述等。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)線路介紹：介紹了線路的基本情況，線路包含的站點(diǎn)、線路運(yùn)營(yíng)時(shí)刻表以及各個(gè)站點(diǎn)出入口的介紹等。站點(diǎn)介紹：地鐵站的平面圖、各個(gè)出口通往的地點(diǎn)、地鐵站的各類設(shè)施分布情況等相關(guān)信息。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)管線數(shù)據(jù)錄入與編輯管線查詢管線統(tǒng)計(jì)管線分析管線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及導(dǎo)出地下管線部分2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)管線編輯：對(duì)不同類別的管線進(jìn)行移動(dòng)、刪除、屬性編輯等操作。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)管線查詢：提供多種途徑的查詢統(tǒng)計(jì)方式，可針對(duì)不同屬性進(jìn)行分類查詢，查詢結(jié)果可用于統(tǒng)計(jì)分析2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)管線區(qū)域統(tǒng)計(jì)：將管線的類型、數(shù)量以及管線的長(zhǎng)度都以柱狀圖的形式統(tǒng)計(jì)出來，還可以生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表，將其輸出。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)縱剖面分析：查看管線的埋深、管線分布的地層情況、以及該管線與相鄰隧道之間的關(guān)系，還可顯示其帶紋理的剖面圖。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)橫剖面分析：查看管線在地層中與其他管線和隧道的位置情況，可用于在發(fā)生爆管等事故時(shí)，查詢此管線與周圍管線的相互關(guān)系，輔助事故搶修預(yù)案的生成。碰撞分析：判斷地下管線有無碰撞的可能?？刹榭窗l(fā)生碰撞線段的編號(hào)、垂直凈距、材質(zhì)等，輔助領(lǐng)導(dǎo)在管線設(shè)計(jì)管線規(guī)劃時(shí)決策分析，更好的預(yù)防事故的發(fā)生。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)鉆孔查詢地質(zhì)柱狀圖鉆孔生成剖面圖鉆孔生成地質(zhì)體地質(zhì)資料管理巖土工程勘察報(bào)告管理2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)鉆孔查詢：提供多種查詢方式，查看鉆孔的詳細(xì)信息，海量鉆孔數(shù)據(jù)，查詢一步到位，還可查看并編輯它的標(biāo)準(zhǔn)分層信息。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)鉆孔生成剖面圖：可以看到管線的埋深以及管線地下各個(gè)地層的材質(zhì)，以及管線在地層地下與其他管線的位置情況。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)鉆孔生成地質(zhì)體：不光顯示了地層的分布情況，而且管線、隧道、地鐵站、地上地下建筑全都反映出來了，從這個(gè)三維地質(zhì)體中，可以直觀的了解到管線、隧道、地層三者的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了由海量鉆孔資料到地下復(fù)雜地層三維模型的自動(dòng)生成。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)地層爆炸：將地層分離查看管線情況。鉆孔資料越豐富，地質(zhì)體就越接近現(xiàn)實(shí)?？梢钥刂聘鱾€(gè)地質(zhì)體的透明度。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)上傳文件：管理員可以上傳文件，支持文檔圖片等多種文件格式，方便管理員完善、豐富數(shù)據(jù)資料，相當(dāng)于將眾多的資料以系統(tǒng)的方式進(jìn)行管理，在某種意義上實(shí)現(xiàn)了地鐵線路檔案管理的部分功能。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)隧道長(zhǎng)期變形數(shù)據(jù)鄰近工程施工引起地鐵變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)地鐵結(jié)構(gòu)缺陷和損傷部位管理信息安保工程管理2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)隧道監(jiān)測(cè)：對(duì)地鐵線路、區(qū)間地質(zhì)體進(jìn)行沉降、位移分析?？梢圆榭搭A(yù)警點(diǎn)的沉降變形曲線圖，點(diǎn)擊其中一個(gè)測(cè)點(diǎn)可查看其變形速率?；颖O(jiān)測(cè)：系統(tǒng)收錄了在施工及使用期限內(nèi)，對(duì)建筑基坑及周邊環(huán)境實(shí)施的檢查、監(jiān)控情況。可以查看各個(gè)基坑每個(gè)時(shí)間段的變形曲線圖，從變形曲線圖中可以直觀的了解到基坑開挖對(duì)鄰近隧道的影響。缺陷管理：系統(tǒng)收錄了運(yùn)營(yíng)期地鐵主體及附屬結(jié)構(gòu)變形數(shù)據(jù)和缺陷信息。選擇缺陷查詢，可以看到缺陷的詳細(xì)信息，包括相關(guān)照片、處理過程的視頻等。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)虛擬基坑虛擬隧道開挖提取地質(zhì)體區(qū)間地質(zhì)生成格柵圖連續(xù)格柵任意繪制剖面圖地鐵車站虛擬三維應(yīng)用分析2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)任意繪制剖面圖：方便的查詢到任意地層底下所埋設(shè)的管線情況、地鐵隧道情況、隧道構(gòu)造方法等信息。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)格柵圖：直觀的顯示管線、隧道、鉆孔的空間關(guān)系。可以查看地質(zhì)體屬性信息、控制各個(gè)圖層的透明度。連續(xù)剖面：更方便地查看連續(xù)間隔地質(zhì)體的格柵圖。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)提取地質(zhì)體：將任意一塊地層的地質(zhì)體提取出來，更直觀的顯示地層、管線、隧道、鉆孔之間的相互關(guān)系。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)區(qū)間地質(zhì)：查看整個(gè)區(qū)間的地質(zhì)情況。隧道內(nèi)飛行：實(shí)現(xiàn)了二三維聯(lián)動(dòng)，不同顏色的隧道代表地層的分層情況。地鐵車站隧道內(nèi)飛行：實(shí)現(xiàn)了三維模型高度仿真，站內(nèi)各種設(shè)施、圖形均可以逼真顯示。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)可以查看這條虛擬隧道與其他隧道、地層、管線的關(guān)系，在規(guī)劃新的地鐵線路時(shí)能起到很好的輔助作用。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)虛擬仿真地鐵站：逼真顯示地鐵站內(nèi)設(shè)施情況，在提供精確地理三維信息可視化、分析的基礎(chǔ)上，更直觀，提供感性認(rèn)識(shí)。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—分析應(yīng)用系統(tǒng)鉆孔管理地層模型模型工具數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維模型2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—數(shù)據(jù)維護(hù)系統(tǒng)2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—數(shù)據(jù)維護(hù)系統(tǒng)鉆孔地層查詢：

查詢某區(qū)塊的包含的鉆孔按鉆孔屬性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—數(shù)據(jù)維護(hù)系統(tǒng)鉆孔數(shù)據(jù)導(dǎo)入—dwg格式半自動(dòng)導(dǎo)入：對(duì)于只有AutoCad圖形格式的鉆孔數(shù)據(jù)，人工較少參與的半自動(dòng)導(dǎo)入程序。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—數(shù)據(jù)維護(hù)系統(tǒng)鉆孔數(shù)據(jù)導(dǎo)入—mdb導(dǎo)入：保存在理正工程勘察軟件Access數(shù)據(jù)表中的鉆孔數(shù)據(jù)，在檢查符合標(biāo)準(zhǔn)格式情況下，可通過程序自動(dòng)導(dǎo)入主系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—數(shù)據(jù)維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)組成基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)地鐵隧道巖土工程勘察資料地鐵站模型鉆孔區(qū)域地質(zhì)管線安保區(qū)數(shù)據(jù)3.項(xiàng)目工作成果—數(shù)據(jù)成果1)鉆孔數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：已經(jīng)處理的鉆孔一共7448個(gè)鉆孔，170個(gè)工點(diǎn)2)

管線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：共錄入58978條管線，一共1300多千米長(zhǎng)3)

地鐵站模型:共有精模11個(gè)，簡(jiǎn)模64個(gè)（其中包括2個(gè)高架區(qū)間模型）3.項(xiàng)目工作成果—數(shù)據(jù)成果4)區(qū)域地質(zhì)圖:深圳市斷層、產(chǎn)狀和巖土地層劃分（巖土地層劃分包括45種巖土地層類型）5)

地鐵隧道——共233194m聯(lián)絡(luò)通道：一共84個(gè)聯(lián)絡(luò)通道3.項(xiàng)目工作成果—數(shù)據(jù)成果6)

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)遙感影像包括安保區(qū)周圍大約左右各1000米范圍的內(nèi)遙感影像，配準(zhǔn)和校正，影像大小為8.78G，影像格式為的img。81700個(gè)高程點(diǎn)生成的安保區(qū)的DEM，占面積23421912平方米（23.42平方公里）。地形地名140057個(gè)地名數(shù)據(jù)。地鐵線路共117km（1號(hào)線41km，2號(hào)線36km，5號(hào)線40km）3475個(gè)道路名和道路相關(guān)的的數(shù)據(jù)，一共6021千米。道路中心線地鐵站點(diǎn)81個(gè)站點(diǎn)。包括站點(diǎn)名稱、坐標(biāo)、所屬地鐵線路和里程信息142個(gè)建筑物模型（三維帶紋理的精模）建筑物模型3.項(xiàng)目工作成果—數(shù)據(jù)成果8)安保區(qū)數(shù)據(jù)7)

巖土工程勘察資料：分線路站點(diǎn)和區(qū)間整理巖土工程勘察資料，巖土工程勘察資料主要包括：附圖、附表和文檔。其資料大小如下表:9)孤石：深圳市848個(gè)孤石點(diǎn)數(shù)據(jù)，11號(hào)線車公廟至紅樹灣段24個(gè)孤石的三維模型3.項(xiàng)目工作成果—數(shù)據(jù)成果1)形成了地鐵二三維一體化分析系統(tǒng)系統(tǒng)集二維顯示與三維分析于一體，既能方便的查看平面圖的整體概況，又能對(duì)各個(gè)地質(zhì)體進(jìn)行復(fù)雜的三維分析。3.項(xiàng)目工作成果—軟件成果2)形成了數(shù)據(jù)、三維模型維護(hù)系統(tǒng)用戶只需輸入建模邊界,即可自動(dòng)完成三維模型的構(gòu)建。在地下三維虛擬環(huán)境下，可以直觀地瀏覽地下地層與鉆孔。3.項(xiàng)目工作成果—軟件成果地鐵系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型工作方法、規(guī)范形成管線數(shù)據(jù)規(guī)范地層劃分規(guī)范數(shù)據(jù)維護(hù)規(guī)范3.項(xiàng)目工作成果—