地鐵運營隧道安保區三維信息管理系統集成和應用Integrationandapplicationof3dinformationmanagementsystemforthecontrolledareaofmetrotunnel深圳市地鐵集團有限公司陳湘生劉樹亞CHENXiangsheng,LIUShuya,ShenzhenMetroCo.,Ltd.(Group)深圳市市政設計研究院有限公司陳鴻CHENHong,Shanghai,Dec.2015深圳地鐵運營線路安保區地下管線與地質資料三維信息管理系統系統的主要內容地鐵安全保護區工程管理三維模塊應用平面圖管理模塊數據維護模塊地下管線資料管理地質資料管理內容提要1問題的提出23工作成果4創新點與展望系統的設計與實現1.問題的提出—現狀問題（管線資料）1.1地鐵建設引起的沿線管線改遷施工規模越來越大，隨之而來的地下管線（給水、排水、燃氣、電力等）資料的管理和應用問題日益突出。施工時破壞其他管線造成停水、停電、停氣等事故竣工資料不準確施工單位無圖可依產生設計缺陷施工時有些改遷設計無法實施或造成反復多次改遷，造價過高管線資料表達不直觀設計初期地鐵線站位設置不合理，后期施工時管線改遷的工程量大大超出原設計預算管線資料不準確、不全面1.問題的提出—現狀問題（地質資料）1.2按現有工程管理體系，前期地質資料未被最大程度利用；同時工程完工后，大量勘察資料束之高閣，不利于后續工程建設利用，大多數情況下重復鉆孔，造成社會資源的浪費。包含工程實際揭露的地質信息未納入歸檔資料資料不利于后續維護和其它工程所用，資源浪費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不足，對后期施工指導性弱M1M2M4M3數據未充分挖掘，未被工程有效利用1.問題的提出—現狀問題（地鐵安全保護區工程設計和評估）1.3地鐵建設完畢、投入運營后，周邊的工程建設對運營線路有安全影響，需要在合適的時間內科學判斷影響程度，選擇合適的技術方案。系統建立之前，需要抽調、核實大量信息。工程地質資料地鐵本身的健康程度擬建工程與地鐵的空間位置關系需要的基本資料1.問題的提出—建設目標建立一套先進可靠的基于標準坐標系的為今后地鐵建設、市政管道擴建及周邊商業區開發、地塊的建設提供準確可靠的數據資料和工程決策支持實現對管線信息的采集、錄入、處理、存儲、查詢分析、顯示、輸出等，并提供管線檔案對外服務的應用以地鐵沿線市政綜合管線為管理對象管線三維可視化信息管理系統1.問題的提出—建設目標建立一套先進可靠的基于標準坐標系的為今后地鐵工程及其他相關工程建設提供決策支持和技術方案程支持實現對地鐵沿線地質情況的采集、錄入、處理、存儲、查詢分析、顯示、輸出等，并提供對外服務的應用以地鐵沿線地質巖土情況為管理對象地質資料可視化信息管理系統1.系統建設的初衷——建設目標建立一套數據詳實的記錄地鐵結構缺陷、損傷、修補的圖文資料地鐵結構受工程影響的短期變形數據地鐵結構長期變形數據地鐵健康狀況可視化信息管理系統深圳地鐵運營線路安保區地下管線與地質資料三維信息管理系統2.系統設計與實現—分析應用系統地鐵安全保護區工程管理三維應用模塊平面圖管理模塊數據維護模塊地下管線資料管理地質資料管理平面圖管理模塊智能搜索書簽管理地圖定位GIS圖形基本操作量測功能2.系統設計與實現—分析應用系統系統登錄界面：以深圳地鐵線路為背景，系統由應用分析和數據維護兩大模塊構成，數據維護包括權限管理、數據處理、數據入庫等方面的功能，進入應用分析模塊。系統主界面：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、地質資料、安全保護、三維應用、虛擬仿真。資源樹下列出了各個地鐵站點所在的線路及里程。狀態欄中顯示鼠標當前所在位置的經緯度以及坐標，點擊可復制坐標信息。可通過鼠標右鍵對地圖進行縮放、漫游、復制/居中當前位置等操作。2.系統設計與實現—分析應用系統地圖定位：雙擊快速定位至指定地點，并可對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等各個出口的平面圖以及各個出口通往地點的詳細標注。2.系統設計與實現—分析應用系統通過坐標定位，深圳獨立坐標系和WGS84坐標系可在地圖定位窗口中互相轉換。2.系統設計與實現—分析應用系統書簽管理：可以添加、刪除、清空書簽，并對書簽進行快速定位。2.系統設計與實現—分析應用系統智能搜索：類似于網絡上的搜索引擎,它能把系統管理的所有對象，如地名、建筑物、道路、管線、鉆孔等都能進行搜索匹配，支持模糊搜索，并可對搜索結果進行定位，詳細描述等。2.系統設計與實現—分析應用系統線路介紹：介紹了線路的基本情況，線路包含的站點、線路運營時刻表以及各個站點出入口的介紹等。站點介紹：地鐵站的平面圖、各個出口通往的地點、地鐵站的各類設施分布情況等相關信息。2.系統設計與實現—分析應用系統管線數據錄入與編輯管線查詢管線統計管線分析管線數據轉換及導出地下管線部分2.系統設計與實現—分析應用系統管線編輯：對不同類別的管線進行移動、刪除、屬性編輯等操作。2.系統設計與實現—分析應用系統管線查詢：提供多種途徑的查詢統計方式，可針對不同屬性進行分類查詢，查詢結果可用于統計分析2.系統設計與實現—分析應用系統管線區域統計：將管線的類型、數量以及管線的長度都以柱狀圖的形式統計出來，還可以生成統計報表，將其輸出。2.系統設計與實現—分析應用系統縱剖面分析：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系，還可顯示其帶紋理的剖面圖。2.系統設計與實現—分析應用系統橫剖面分析：查看管線在地層中與其他管線和隧道的位置情況，可用于在發生爆管等事故時，查詢此管線與周圍管線的相互關系，輔助事故搶修預案的生成。碰撞分析：判斷地下管線有無碰撞的可能。可查看發生碰撞線段的編號、垂直凈距、材質等，輔助領導在管線設計管線規劃時決策分析，更好的預防事故的發生。2.系統設計與實現—分析應用系統鉆孔查詢地質柱狀圖鉆孔生成剖面圖鉆孔生成地質體地質資料管理巖土工程勘察報告管理2.系統設計與實現—分析應用系統鉆孔查詢：提供多種查詢方式，查看鉆孔的詳細信息，海量鉆孔數據，查詢一步到位，還可查看并編輯它的標準分層信息。2.系統設計與實現—分析應用系統鉆孔生成剖面圖：可以看到管線的埋深以及管線地下各個地層的材質，以及管線在地層地下與其他管線的位置情況。2.系統設計與實現—分析應用系統鉆孔生成地質體：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，從這個三維地質體中，可以直觀的了解到管線、隧道、地層三者的關系，實現了由海量鉆孔資料到地下復雜地層三維模型的自動生成。2.系統設計與實現—分析應用系統地層爆炸：將地層分離查看管線情況。鉆孔資料越豐富，地質體就越接近現實。可以控制各個地質體的透明度。2.系統設計與實現—分析應用系統上傳文件：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、豐富數據資料，相當于將眾多的資料以系統的方式進行管理，在某種意義上實現了地鐵線路檔案管理的部分功能。2.系統設計與實現—分析應用系統隧道長期變形數據鄰近工程施工引起地鐵變形監測數據地鐵結構缺陷和損傷部位管理信息安保工程管理2.系統設計與實現—分析應用系統隧道監測：對地鐵線路、區間地質體進行沉降、位移分析。可以查看預警點的沉降變形曲線圖，點擊其中一個測點可查看其變形速率。基坑監測：系統收錄了在施工及使用期限內，對建筑基坑及周邊環境實施的檢查、監控情況。可以查看各個基坑每個時間段的變形曲線圖，從變形曲線圖中可以直觀的了解到基坑開挖對鄰近隧道的影響。缺陷管理：系統收錄了運營期地鐵主體及附屬結構變形數據和缺陷信息。選擇缺陷查詢，可以看到缺陷的詳細信息，包括相關照片、處理過程的視頻等。2.系統設計與實現—分析應用系統虛擬基坑虛擬隧道開挖提取地質體區間地質生成格柵圖連續格柵任意繪制剖面圖地鐵車站虛擬三維應用分析2.系統設計與實現—分析應用系統任意繪制剖面圖：方便的查詢到任意地層底下所埋設的管線情況、地鐵隧道情況、隧道構造方法等信息。2.系統設計與實現—分析應用系統格柵圖：直觀的顯示管線、隧道、鉆孔的空間關系。可以查看地質體屬性信息、控制各個圖層的透明度。連續剖面：更方便地查看連續間隔地質體的格柵圖。2.系統設計與實現—分析應用系統提取地質體：將任意一塊地層的地質體提取出來，更直觀的顯示地層、管線、隧道、鉆孔之間的相互關系。2.系統設計與實現—分析應用系統區間地質：查看整個區間的地質情況。隧道內飛行：實現了二三維聯動，不同顏色的隧道代表地層的分層情況。地鐵車站隧道內飛行：實現了三維模型高度仿真，站內各種設施、圖形均可以逼真顯示。2.系統設計與實現—分析應用系統可以查看這條虛擬隧道與其他隧道、地層、管線的關系，在規劃新的地鐵線路時能起到很好的輔助作用。2.系統設計與實現—分析應用系統虛擬仿真地鐵站：逼真顯示地鐵站內設施情況，在提供精確地理三維信息可視化、分析的基礎上，更直觀，提供感性認識。2.系統設計與實現—分析應用系統鉆孔管理地層模型模型工具數據導入三維模型2.系統設計與實現—數據維護系統2.系統設計與實現—數據維護系統鉆孔地層查詢：

查詢某區塊的包含的鉆孔按鉆孔屬性進行統計。2.系統設計與實現—數據維護系統鉆孔數據導入—dwg格式半自動導入：對于只有AutoCad圖形格式的鉆孔數據，人工較少參與的半自動導入程序。2.系統設計與實現—數據維護系統鉆孔數據導入—mdb導入：保存在理正工程勘察軟件Access數據表中的鉆孔數據，在檢查符合標準格式情況下，可通過程序自動導入主系統數據庫中。2.系統設計與實現—數據維護系統數據組成基礎地理數據地鐵隧道巖土工程勘察資料地鐵站模型鉆孔區域地質管線安保區數據3.項目工作成果—數據成果1)鉆孔數據統計：已經處理的鉆孔一共7448個鉆孔，170個工點2)

管線數據統計：共錄入58978條管線，一共1300多千米長3)

地鐵站模型:共有精模11個，簡模64個（其中包括2個高架區間模型）3.項目工作成果—數據成果4)區域地質圖:深圳市斷層、產狀和巖土地層劃分（巖土地層劃分包括45種巖土地層類型）5)

地鐵隧道——共233194m聯絡通道：一共84個聯絡通道3.項目工作成果—數據成果6)

基礎地理數據遙感影像包括安保區周圍大約左右各1000米范圍的內遙感影像，配準和校正，影像大小為8.78G，影像格式為的img。81700個高程點生成的安保區的DEM，占面積23421912平方米（23.42平方公里）。地形地名140057個地名數據。地鐵線路共117km（1號線41km，2號線36km，5號線40km）3475個道路名和道路相關的的數據，一共6021千米。道路中心線地鐵站點81個站點。包括站點名稱、坐標、所屬地鐵線路和里程信息142個建筑物模型（三維帶紋理的精模）建筑物模型3.項目工作成果—數據成果8)安保區數據7)

巖土工程勘察資料：分線路站點和區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個孤石點數據，11號線車公廟至紅樹灣段24個孤石的三維模型3.項目工作成果—數據成果1)形成了地鐵二三維一體化分析系統系統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，又能對各個地質體進行復雜的三維分析。3.項目工作成果—軟件成果2)形成了數據、三維模型維護系統用戶只需輸入建模邊界,即可自動完成三維模型的構建。在地下三維虛擬環境下，可以直觀地瀏覽地下地層與鉆孔。3.項目工作成果—軟件成果地鐵系統數據模型工作方法、規范形成管線數據規范地層劃分規范數據維護規范3.項目工作成果—