地铁运营线路安保区三维信息管理统集成和应用-2014年4月上海

地铁运营隧道安保区三维信息管理系统集成和应用Integrationandapplicationof3dinformationmanagementsystemforthecontrolledareaofmetrotunnel深圳市地铁集团有限公司陈湘生刘树亚CHENXiangsheng,LIUShuya,ShenzhenMetroCo.,Ltd.(Group)深圳市市政设计研究院有限公司陈鸿CHENHong,Shanghai,Dec.2015深圳地铁运营线路安保区地下管线与地质资料三维信息管理系统系统的主要内容地铁安全保护区工程管理三维模块应用平面图管理模块数据维护模块地下管线资料管理地质资料管理内容提要1问题的提出23工作成果4创新点与展望系统的设计与实现1.问题的提出—现状问题（管线资料）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、排水、燃气、电力等）资料的管理和应用问题日益突出。施工时破坏其他管线造成停水、停电、停气等事故竣工资料不准确施工单位无图可依产生设计缺陷施工时有些改迁设计无法实施或造成反复多次改迁，造价过高管线资料表达不直观设计初期地铁线站位设置不合理，后期施工时管线改迁的工程量大大超出原设计预算管线资料不准确、不全面1.问题的提出—现状问题（地质资料）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。包含工程实际揭露的地质信息未纳入归档资料资料不利于后续维护和其它工程所用，资源浪费地铁施工中遇到的大量特殊岩土工程问题及解决方法等归纳总结不足，对后期施工指导性弱M1M2M4M3数据未充分挖掘，未被工程有效利用1.问题的提出—现状问题（地铁安全保护区工程设计和评估）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。工程地质资料地铁本身的健康程度拟建工程与地铁的空间位置关系需要的基本资料1.问题的提出—建设目标建立一套先进可靠的基于标准坐标系的为今后地铁建设、市政管道扩建及周边商业区开发、地块的建设提供准确可靠的数据资料和工程决策支持实现对管线信息的采集、录入、处理、存储、查询分析、显示、输出等，并提供管线档案对外服务的应用以地铁沿线市政综合管线为管理对象管线三维可视化信息管理系统1.问题的提出—建设目标建立一套先进可靠的基于标准坐标系的为今后地铁工程及其他相关工程建设提供决策支持和技术方案程支持实现对地铁沿线地质情况的采集、录入、处理、存储、查询分析、显示、输出等，并提供对外服务的应用以地铁沿线地质岩土情况为管理对象地质资料可视化信息管理系统1.系统建设的初衷——建设目标建立一套数据详实的记录地铁结构缺陷、损伤、修补的图文资料地铁结构受工程影响的短期变形数据地铁结构长期变形数据地铁健康状况可视化信息管理系统深圳地铁运营线路安保区地下管线与地质资料三维信息管理系统2.系统设计与实现—分析应用系统地铁安全保护区工程管理三维应用模块平面图管理模块数据维护模块地下管线资料管理地质资料管理平面图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2.系统设计与实现—分析应用系统系统登录界面：以深圳地铁线路为背景，系统由应用分析和数据维护两大模块构成，数据维护包括权限管理、数据处理、数据入库等方面的功能，进入应用分析模块。系统主界面：上部是菜单，左边是资源树和图层管理，资源树将地铁线路、书签等信息以树的形式陈列出来。包括六大功能模块：平面图、地下管线、地质资料、安全保护、三维应用、虚拟仿真。资源树下列出了各个地铁站点所在的线路及里程。状态栏中显示鼠标当前所在位置的经纬度以及坐标，点击可复制坐标信息。可通过鼠标右键对地图进行缩放、漫游、复制/居中当前位置等操作。2.系统设计与实现—分析应用系统地图定位：双击快速定位至指定地点，并可对在地图上显示地铁站的平面图（黄色的轮廓线）、地铁站A、B、C等各个出口的平面图以及各个出口通往地点的详细标注。2.系统设计与实现—分析应用系统通过坐标定位，深圳独立坐标系和WGS84坐标系可在地图定位窗口中互相转换。2.系统设计与实现—分析应用系统书签管理：可以添加、删除、清空书签，并对书签进行快速定位。2.系统设计与实现—分析应用系统智能搜索：类似于网络上的搜索引擎,它能把系统管理的所有对象，如地名、建筑物、道路、管线、钻孔等都能进行搜索匹配，支持模糊搜索，并可对搜索结果进行定位，详细描述等。2.系统设计与实现—分析应用系统线路介绍：介绍了线路的基本情况，线路包含的站点、线路运营时刻表以及各个站点出入口的介绍等。站点介绍：地铁站的平面图、各个出口通往的地点、地铁站的各类设施分布情况等相关信息。2.系统设计与实现—分析应用系统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2.系统设计与实现—分析应用系统管线编辑：对不同类别的管线进行移动、删除、属性编辑等操作。2.系统设计与实现—分析应用系统管线查询：提供多种途径的查询统计方式，可针对不同属性进行分类查询，查询结果可用于统计分析2.系统设计与实现—分析应用系统管线区域统计：将管线的类型、数量以及管线的长度都以柱状图的形式统计出来，还可以生成统计报表，将其输出。2.系统设计与实现—分析应用系统纵剖面分析：查看管线的埋深、管线分布的地层情况、以及该管线与相邻隧道之间的关系，还可显示其带纹理的剖面图。2.系统设计与实现—分析应用系统横剖面分析：查看管线在地层中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。碰撞分析：判断地下管线有无碰撞的可能。可查看发生碰撞线段的编号、垂直净距、材质等，辅助领导在管线设计管线规划时决策分析，更好的预防事故的发生。2.系统设计与实现—分析应用系统钻孔查询地质柱状图钻孔生成剖面图钻孔生成地质体地质资料管理岩土工程勘察报告管理2.系统设计与实现—分析应用系统钻孔查询：提供多种查询方式，查看钻孔的详细信息，海量钻孔数据，查询一步到位，还可查看并编辑它的标准分层信息。2.系统设计与实现—分析应用系统钻孔生成剖面图：可以看到管线的埋深以及管线地下各个地层的材质，以及管线在地层地下与其他管线的位置情况。2.系统设计与实现—分析应用系统钻孔生成地质体：不光显示了地层的分布情况，而且管线、隧道、地铁站、地上地下建筑全都反映出来了，从这个三维地质体中，可以直观的了解到管线、隧道、地层三者的关系，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。2.系统设计与实现—分析应用系统地层爆炸：将地层分离查看管线情况。钻孔资料越丰富，地质体就越接近现实。可以控制各个地质体的透明度。2.系统设计与实现—分析应用系统上传文件：管理员可以上传文件，支持文档图片等多种文件格式，方便管理员完善、丰富数据资料，相当于将众多的资料以系统的方式进行管理，在某种意义上实现了地铁线路档案管理的部分功能。2.系统设计与实现—分析应用系统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2.系统设计与实现—分析应用系统隧道监测：对地铁线路、区间地质体进行沉降、位移分析。可以查看预警点的沉降变形曲线图，点击其中一个测点可查看其变形速率。基坑监测：系统收录了在施工及使用期限内，对建筑基坑及周边环境实施的检查、监控情况。可以查看各个基坑每个时间段的变形曲线图，从变形曲线图中可以直观的了解到基坑开挖对邻近隧道的影响。缺陷管理：系统收录了运营期地铁主体及附属结构变形数据和缺陷信息。选择缺陷查询，可以看到缺陷的详细信息，包括相关照片、处理过程的视频等。2.系统设计与实现—分析应用系统虚拟基坑虚拟隧道开挖提取地质体区间地质生成格栅图连续格栅任意绘制剖面图地铁车站虚拟三维应用分析2.系统设计与实现—分析应用系统任意绘制剖面图：方便的查询到任意地层底下所埋设的管线情况、地铁隧道情况、隧道构造方法等信息。2.系统设计与实现—分析应用系统格栅图：直观的显示管线、隧道、钻孔的空间关系。可以查看地质体属性信息、控制各个图层的透明度。连续剖面：更方便地查看连续间隔地质体的格栅图。2.系统设计与实现—分析应用系统提取地质体：将任意一块地层的地质体提取出来，更直观的显示地层、管线、隧道、钻孔之间的相互关系。2.系统设计与实现—分析应用系统区间地质：查看整个区间的地质情况。隧道内飞行：实现了二三维联动，不同颜色的隧道代表地层的分层情况。地铁车站隧道内飞行：实现了三维模型高度仿真，站内各种设施、图形均可以逼真显示。2.系统设计与实现—分析应用系统可以查看这条虚拟隧道与其他隧道、地层、管线的关系，在规划新的地铁线路时能起到很好的辅助作用。2.系统设计与实现—分析应用系统虚拟仿真地铁站：逼真显示地铁站内设施情况，在提供精确地理三维信息可视化、分析的基础上，更直观，提供感性认识。2.系统设计与实现—分析应用系统钻孔管理地层模型模型工具数据导入三维模型2.系统设计与实现—数据维护系统2.系统设计与实现—数据维护系统钻孔地层查询：

查询某区块的包含的钻孔按钻孔属性进行统计。2.系统设计与实现—数据维护系统钻孔数据导入—dwg格式半自动导入：对于只有AutoCad图形格式的钻孔数据，人工较少参与的半自动导入程序。2.系统设计与实现—数据维护系统钻孔数据导入—mdb导入：保存在理正工程勘察软件Access数据表中的钻孔数据，在检查符合标准格式情况下，可通过程序自动导入主系统数据库中。2.系统设计与实现—数据维护系统数据组成基础地理数据地铁隧道岩土工程勘察资料地铁站模型钻孔区域地质管线安保区数据3.项目工作成果—数据成果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)

管线数据统计：共录入58978条管线，一共1300多千米长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）3.项目工作成果—数据成果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)

地铁隧道——共233194m联络通道：一共84个联络通道3.项目工作成果—数据成果6)

基础地理数据遥感影像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）。地形地名140057个地名数据。地铁线路共117km（1号线41km，2号线36km，5号线40km）3475个道路名和道路相关的的数据，一共6021千米。道路中心线地铁站点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3.项目工作成果—数据成果8)安保区数据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、附表和文档。其资料大小如下表: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3.项目工作成果—数据成果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分析于一体，既能方便的查看平面图的整体概况，又能对各个地质体进行复杂的三维分析。3.项目工作成果—软件成果2)形成了数据、三维模型维护系统用户只需输入建模边界,即可自动完成三维模型的构建。在地下三维虚拟环境下，可以直观地浏览地下地层与钻孔。3.项目工作成果—软件成果地铁系统数据模型工作方法、规范形成管线数据规范地层划分规范数据维护规范3.项目工作成果—