地铁运营线路安保区三维信息管理统集成与应用-2014年4月上海

1、Integration and application of 3 d information management system for the controlled area of metro tunnel深圳市地铁集团有限公司陈湘生深圳市地铁集团有限公司陈湘生 刘树亚刘树亚CHEN Xiangsheng, LIU Shuya, Shenzhen Metro Co., Ltd.(Group)深圳市市政设计研究院有限公司深圳市市政设计研究院有限公司 陈鸿陈鸿CHEN Hong, Shanghai, Dec. 2015 1.1 地铁建设引起的沿线管线改迁施工规模越来越大，随之而来的地下管线（给水

2、、排水、燃气、电力等）资料的管理和应用问题日益突出。1.2 按现有工程管理体系，前期地质资料未被最大程度利用；同时工程完工后，大量勘察资料束之高阁，不利于后续工程建设利用，大多数情况下重复钻孔，造成社会资源的浪费。1.3 地铁建设完毕、投入运营后，周边的工程建设对运营线路有安全影响，需要在合适的时间内科学判断影响程度，选择合适的技术方案。系统建立之前，需要抽调、核实大量信息。工程地质资工程地质资料料地铁本身的健康地铁本身的健康程度程度拟建工程与拟建工程与地铁的空间地铁的空间位置关系位置关系需要的基本资料建立一套先进可靠的基于标准坐标系的建立一套先进可靠的基于标准坐标系的建立一套数据详实的平面图

3、管理模块智能搜索书签管理地图定位GIS图形基本操作量测功能系统登录界面：以深圳地铁线系统登录界面：以深圳地铁线路为背景，路为背景，系统由应用分析和系统由应用分析和数据数据维护两大模块构成，维护两大模块构成，数据数据维护包括维护包括权限权限管理、数据处理、管理、数据处理、数据入库等方面的功能数据入库等方面的功能，进入，进入应用分析模块。应用分析模块。系统系统主界面：主界面：上部是菜单，左上部是菜单，左边是资源树和图层管理，资源边是资源树和图层管理，资源树将地铁线路、书签等信息以树将地铁线路、书签等信息以树的形式陈列出来。包括六大树的形式陈列出来。包括六大功能模块功能模块：平面图、地下管线、平面图

4、、地下管线、地质资料、安地质资料、安全保护全保护、三维应、三维应用、虚拟仿真。用、虚拟仿真。资源树资源树下列出了各下列出了各个地铁站点所在的个地铁站点所在的线路及里程。线路及里程。状态栏中显示鼠标当前所在位置的状态栏中显示鼠标当前所在位置的经纬度以及坐标，点击可复制坐标经纬度以及坐标，点击可复制坐标信息。信息。可通过鼠标右键对地图可通过鼠标右键对地图进行缩放、漫游、复制进行缩放、漫游、复制/ /居中当前位置等操作。居中当前位置等操作。地图定位：双击快速定位至指地图定位：双击快速定位至指定地点，并可对定地点，并可对在地图上在地图上显示显示地铁站的平面图（黄色的轮廓地铁站的平面图（黄色的轮廓线）线

5、）、地铁站地铁站A、B、C等各个等各个出口的平面图以及各个出口通出口的平面图以及各个出口通往地点的详细标注往地点的详细标注。通过坐标定位，深圳独立坐通过坐标定位，深圳独立坐标系和标系和WGS84坐标系可在地坐标系可在地图定位窗口中互相转换。图定位窗口中互相转换。书签管理：书签管理：可以添加、可以添加、删除、清空书签，并对书删除、清空书签，并对书签进行快速定位。签进行快速定位。智能搜索：智能搜索：类似于网络上的搜类似于网络上的搜索引擎索引擎,它它能把系统管理的所有能把系统管理的所有对象对象，如地名、建筑物、道路、如地名、建筑物、道路、管线、钻孔等都能进行搜索匹管线、钻孔等都能进行搜索匹配配，支持

6、模糊搜索，并可对搜，支持模糊搜索，并可对搜索结果进行定位，详细描述等。索结果进行定位，详细描述等。线路介绍：介绍了线路线路介绍：介绍了线路的基本情况，线路包含的基本情况，线路包含的站点、线路运营时刻的站点、线路运营时刻表以及各个站点出入口表以及各个站点出入口的介绍等的介绍等。站点介绍：站点介绍：地铁站的地铁站的平面图、各个出口通平面图、各个出口通往的地点、地铁站的往的地点、地铁站的各类设施分布情况等各类设施分布情况等相关信息。相关信息。管线数据录入与编辑管线查询管线统计管线分析管线数据转换及导出地下管线部分管线编辑：对不同类别管线编辑：对不同类别的管线进行移动、删除、的管线进行移动、删除、属性

7、编辑等操作。属性编辑等操作。管线查询：提供管线查询：提供多种多种途径的查询统计途径的查询统计方式，方式，可针对不同属性进行可针对不同属性进行分类查询，查询结果分类查询，查询结果可用于统计分析可用于统计分析管线区域统计：管线区域统计：将管线将管线的类型、数量以及管线的类型、数量以及管线的长度都以柱状图的形的长度都以柱状图的形式统计出来，还可以生式统计出来，还可以生成统计报表，将其输出成统计报表，将其输出。纵剖面分析：查看纵剖面分析：查看管线的埋深、管线管线的埋深、管线分布的地层情况、分布的地层情况、以及该管线与相邻以及该管线与相邻隧道之间的关系隧道之间的关系，还可显示其带纹理还可显示其带纹理的剖

8、面图的剖面图 。横剖面分析：查看横剖面分析：查看管线在地层中管线在地层中与其他管线和隧道的位置情况，与其他管线和隧道的位置情况，可用于在发生爆管等事故时，查可用于在发生爆管等事故时，查询此管线与周围管线的相互关系，询此管线与周围管线的相互关系，辅助事故抢修预案的生成。辅助事故抢修预案的生成。碰撞分析：碰撞分析：判断地下管判断地下管线有无碰撞的可能线有无碰撞的可能。可。可查看发生查看发生碰撞线段的碰撞线段的编编号号、垂直净距、材质等，、垂直净距、材质等，辅助领导辅助领导在管线设计管在管线设计管线规划时线规划时决策分析，更决策分析，更好的预防事故的发生好的预防事故的发生。钻孔查询钻孔查询地质柱状图

9、地质柱状图钻孔生成钻孔生成剖面图剖面图钻孔生成钻孔生成地质体地质体地质资料管理岩土工程勘岩土工程勘察报告管理察报告管理钻孔查询：提供多种钻孔查询：提供多种查询方式，查看钻孔查询方式，查看钻孔的详细信息，海量钻的详细信息，海量钻孔数据，查询一步到孔数据，查询一步到位，还可查看并编辑位，还可查看并编辑它的标准分层信息。它的标准分层信息。钻孔生成剖面图：钻孔生成剖面图：可以可以看到管线的埋深以及管看到管线的埋深以及管线地下各个地层的材质，线地下各个地层的材质，以及管线在地层地下与以及管线在地层地下与其他管线的位置情况其他管线的位置情况。钻孔生成地质体：钻孔生成地质体：不光显示了不光显示了地层的分布情

10、况，而且管线、地层的分布情况，而且管线、隧道、地铁站、地上地下建筑隧道、地铁站、地上地下建筑全都反映出来了，从这个三维全都反映出来了，从这个三维地质体中，可以直观的了解到地质体中，可以直观的了解到管线、隧道、地层三者的关系，管线、隧道、地层三者的关系，实现了由海量钻孔资料到地下实现了由海量钻孔资料到地下复杂地层三维模型的自动生成。复杂地层三维模型的自动生成。地层爆炸：地层爆炸：将地层分离将地层分离查看管线情况。钻孔资查看管线情况。钻孔资料越丰富，地质体就越料越丰富，地质体就越接近现实。接近现实。可以控制各可以控制各个地质体的透明度。个地质体的透明度。上传文件：上传文件：管理员管理员可以可以上上

11、传文件，支持文档图片等传文件，支持文档图片等多种多种文件文件格式，方便管理格式，方便管理员完善、丰富数据资料，员完善、丰富数据资料，相当于将众多的资料以系相当于将众多的资料以系统的方式进行管理，在某统的方式进行管理，在某种意义上实现了地铁线路种意义上实现了地铁线路档案管理的部分功能。档案管理的部分功能。隧道长期变形数据邻近工程施工引起地铁变形监测数据地铁结构缺陷和损伤部位管理信息安保工程管理隧道监测：对地铁线路、隧道监测：对地铁线路、区间地质体进行沉降、区间地质体进行沉降、位移分析。可以查看预位移分析。可以查看预警点的沉降变形曲线图，警点的沉降变形曲线图，点击其中一个测点可查点击其中一个测点可

12、查看其变形速率。看其变形速率。基坑基坑监测监测：系统收录了在施：系统收录了在施工及使用期限内，对建筑基工及使用期限内，对建筑基坑及周边环境实施的检查、坑及周边环境实施的检查、监控情况。监控情况。可以查看各个基可以查看各个基坑每个时间段的变形曲线图，坑每个时间段的变形曲线图，从变形曲线图中可以直观的从变形曲线图中可以直观的了解到基坑开挖对邻近隧道了解到基坑开挖对邻近隧道的影响的影响。缺陷管理：缺陷管理：系统收录了运营系统收录了运营期地铁主体及附属结构变形期地铁主体及附属结构变形数据和缺陷信息数据和缺陷信息。选择缺陷。选择缺陷查询，查询，可以看到缺陷的详细可以看到缺陷的详细信息，包括相关照片、处理

13、信息，包括相关照片、处理过程过程的视频的视频等等。虚虚拟基坑拟基坑虚拟隧道虚拟隧道开挖开挖提取地质体提取地质体区间地质区间地质生成格栅图生成格栅图连续格栅连续格栅任意绘制任意绘制剖面图剖面图地地铁车站铁车站虚拟虚拟三维应用分析任意绘制剖面图：任意绘制剖面图：方方便的查询到任意地层便的查询到任意地层底下所埋设的管线情底下所埋设的管线情况、地铁隧道情况、况、地铁隧道情况、隧道构造方法等信息隧道构造方法等信息。格栅图：格栅图：直观的显直观的显示管线、隧道、钻示管线、隧道、钻孔孔的的空间空间关系关系。可。可以以查看地质体属性查看地质体属性信息、信息、控制各个图控制各个图层的透明度层的透明度。 连续剖面

14、：更连续剖面：更方便地查看连方便地查看连续间隔地质体续间隔地质体的格栅图。的格栅图。提取地质体提取地质体：将：将任任意一块地层的地质意一块地层的地质体提取出来，体提取出来，更直更直观的显示地观的显示地层、层、管管线线、隧道、钻孔之、隧道、钻孔之间的相互关系。间的相互关系。区间地质：查区间地质：查看整个区间的看整个区间的地质情况。地质情况。隧道内飞行：实现隧道内飞行：实现了了二三维联动二三维联动，不，不同颜色的隧道代表同颜色的隧道代表地层的分层情况地层的分层情况。地地铁车站隧道内铁车站隧道内飞行：实现了三飞行：实现了三维模型高度仿真，维模型高度仿真，站内各种设施、站内各种设施、图形均可以逼真图形

15、均可以逼真显示显示。可以可以查看查看这条虚拟这条虚拟隧道与其他隧隧道与其他隧道道、地层、管线地层、管线的的关系关系，在规划新的地铁线在规划新的地铁线路时能起到很好的路时能起到很好的辅助作用。辅助作用。虚拟仿真地铁站：逼真显虚拟仿真地铁站：逼真显示地铁站内设施情况示地铁站内设施情况，在，在提供精确地理三维信息可提供精确地理三维信息可视化、分析的基础上，更视化、分析的基础上，更直观，提供感性认识直观，提供感性认识。钻孔管理钻孔管理地层模型地层模型模型工具模型工具数据导入数据导入三维模型三维模型钻孔地层查询：钻孔地层查询： 查询某区块的包查询某区块的包含的钻含的钻孔按孔按钻孔钻孔属性进行统计属性进行

16、统计。钻孔数据导入钻孔数据导入dwg格式格式半自动导入：半自动导入：对于只有对于只有AutoCad图形格式的钻孔图形格式的钻孔数据，数据， 人工较少参与的人工较少参与的半自动导入程序半自动导入程序。钻孔数据导入钻孔数据导入mdbmdb导入：导入：保存在理正工程勘察软件保存在理正工程勘察软件AccessAccess数据表中数据表中的的钻孔数钻孔数据，在检查符合标准格式据，在检查符合标准格式情况下，情况下，可可通过程序自动通过程序自动导入主系统数据库中。导入主系统数据库中。1)1) 钻孔数据统计：已经处理的钻孔一共7448个钻孔，170个工点2)2) 管线数据统计：共录入58978条管线，一共13

17、00多多千米长3)3) 地铁站模型:共有精模11个，简模64个（其中包括2个高架区间模型）4) 4) 区域地质图:深圳市断层、产状和岩土地层划分（岩土地层划分包括45种岩土地层类型）5)5) 地铁隧道共233194m联络通道：一共8484个联络通道6) 基础地理数据包括安保区周围大约左右各1000米范围的内遥感影像，配准和校正，影像大小为8.78G，影像格式为的img。81700个高程点生成的安保区的DEM，占面积23421912平方米（23.42平方公里）。140057个地名数据。共117 km（1号线41km，2号线36 km，5号线40 km）3475个道路名和道路相关的的数据，一共60

18、21千米。81个站点。包括站点名称、坐标、所属地铁线路和里程信息142个建筑物模型（三维带纹理的精模）建筑物模型8) 安保区数据7)7) 岩土工程勘察资料：分线路站点和区间整理岩土工程勘察资料，岩土工程勘察资料主要包括：附图附图、附附表表和文档文档。其资料大小如下表:9)9) 孤石：深圳市848个孤石点数据，11号线车公庙至红树湾段24个孤石的三维模型1)1) 形成了地铁二三维一体化分析系统系统集二维显示与三维系统集二维显示与三维分析于一体，既能方便分析于一体，既能方便的查看平面图的整体概的查看平面图的整体概况，又能对各个地质体况，又能对各个地质体进行复杂的三维分析。进行复杂的三维分析。2)2) 形成了数据、三维模型维护系统用户只需输入建模边界用户只需输入建模边界,即可即可自动完成自动完成三维三维模型的构建模型的构建。在在地下三维虚拟环境下，可以直地下三维虚拟环境下，可以直观地浏览地下地层与钻孔观地浏览地下地层与钻孔。地铁系统数据模型工作方法、规范形成系统系统能解读能解读AutoCADAutoCAD的的DWGDWG，DXFDXF文件中的各种文件中的各种图素、图形系统控制参图素、图形系统控制参数及属性等重要信息。数及属性等重要信息。实现了各种管线、地质资料的智能导入大量的工程勘查钻孔数据大量的工程勘查钻孔数据，来源，来源广、广、地层划分地层划分方法各异，方法各异，