地質(zhì)工作作為社會發(fā)展的先行軍，為城市建設數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定了重要基礎。近年來，上海市規(guī)劃和自然資源局發(fā)布文件明確提出“要廣泛深入推進空間數(shù)據(jù)的價值發(fā)現(xiàn)和應用增值，工作重心由數(shù)據(jù)生產(chǎn)向數(shù)據(jù)應用轉(zhuǎn)化”。工欲善其事，必先利其器，“上海地質(zhì)和國土資源業(yè)務大系統(tǒng)”便是這樣應運而生。該系統(tǒng)建設工作分為地質(zhì)調(diào)查、地下空間資源、產(chǎn)業(yè)空間治理、國土資源分析評價等若干個模塊，其中“地下空間資源”模塊被上海市地質(zhì)調(diào)查研究院信息中心廖遠琴主任評價為“技術難度最大的模塊”。
基于自主可控的MapGIS平臺，中地數(shù)碼在地下空間資源模塊建設工作中提供了全信創(chuàng)背景下地下空間數(shù)據(jù)建庫、管理、共享發(fā)布、高效可視化及應用分析的完整的解決方案，完成了全信創(chuàng)環(huán)境下地下空間數(shù)據(jù)全生命周期安全管理、地質(zhì)體在線建模及模型渲染技術和多元數(shù)字化應用場景支撐管理決策等方面的突破。
信創(chuàng)GIS，賦能地下空間數(shù)據(jù)全生命周期安全管理
城市精細化管理對城市空間信息管理提出了新的需求。城市地下空間設施上承地表建筑，下接地下管線、地下停車場、人防、軌道交通等地下設施及地質(zhì)地層信息，孤立的地下建(構)筑物設施信息不足以支撐地下空間精細化管理需求，需要以地下建(構)筑物為發(fā)散點形成包含城市立體空間數(shù)據(jù)的綜合信息庫。本項目基于上海市大數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一提供的純信創(chuàng)軟、硬件環(huán)境，選用MapGIS平臺作為信創(chuàng)GIS底座，實現(xiàn)基礎地理數(shù)據(jù)、地質(zhì)本底數(shù)據(jù)、地下建(構)筑物數(shù)據(jù)、地上建筑物數(shù)據(jù)的二三維一體化融合管理，構建了地下空間綜合數(shù)據(jù)庫，研發(fā)了地下空間數(shù)據(jù)管理平臺，實現(xiàn)地下空間數(shù)據(jù)建庫、管理、檢查、更新、發(fā)布及共享全流程數(shù)字化管理，全面保障數(shù)據(jù)底座安全。
地下空間模型管理和展示
全信創(chuàng)環(huán)境下的地質(zhì)體在線建模及模型渲染技術新突破
基于web端的不同工程場地標準層約束下的鉆孔數(shù)據(jù)自動化處理與全自動建模技術。傳統(tǒng)的鉆孔數(shù)據(jù)自動建模程序多以桌面端客戶端建模工具為主，并且要求參與建模的鉆孔數(shù)據(jù)必須具有一致的標準地層劃分方案，存在操作復雜、專業(yè)性強、模型成果難以快速共享等不足。本項目建設過程中，首次基于信創(chuàng)環(huán)境解決了不同工程地質(zhì)標準層約束下的鉆孔數(shù)據(jù)在線實時建模難題，通過程序智能提取和合并標準地層方案、建模數(shù)據(jù)源處理及模型自動構建、地質(zhì)體模型自動切片及服務發(fā)布等技術，實現(xiàn)了基于web端的不同工程場地標準層約束下的鉆孔數(shù)據(jù)自動化處理與全自動建模，大大提升了地質(zhì)體模型構建和共享效率;同時，在Web端提供了模型平面切割、折線切割、開挖漫游、基坑模擬等在線分析工具，地質(zhì)專業(yè)技術人員不需要安裝額外的軟件，在瀏覽器端即可完成全流程的模型構建、可視化和模型分析。
基于全空間三維模型數(shù)據(jù)規(guī)范(M3D)，研制了LOD智能合并、LOD對齊等地下構筑物緩存生成技術，實現(xiàn)全信創(chuàng)環(huán)境下的海量地下空間數(shù)據(jù)高效渲染及分析技術。當前上海市地下空間數(shù)據(jù)庫已入庫的各類地下空間模型達8萬余個，部件總數(shù)超70余萬，面向海量地下空間數(shù)據(jù)顯示需求，項目組開展關鍵技術研究，通過分析地下構筑物模型的數(shù)據(jù)特點，綜合利用四叉樹調(diào)度、LOD、小模型過濾、LOD對齊等緩存生成算法，形成了一套面向城市級海量地下空間三維模型數(shù)據(jù)動態(tài)渲染技術路線，有效解決了上海市大體量三維模型Web端渲染的難題。
多元數(shù)字化應用場景，直觀支撐管理決策
項目綜合運用地理信息、三維建模、數(shù)據(jù)融合、空間分析等技術，研發(fā)地下空間業(yè)務數(shù)據(jù)分析應用、城市地質(zhì)數(shù)據(jù)三維融合和工程級應用分析等模塊，支撐地質(zhì)工作創(chuàng)新研究和業(yè)務協(xié)同，促進地下空間高質(zhì)量利用和保護，保障城市運行，提升城市品質(zhì)。
(1)地下空間看得見
采用地質(zhì)體自適應拉伸、地下構筑物和地質(zhì)體融合等技術，實現(xiàn)了超大城市地下多源模型數(shù)據(jù)融合可視化，助力透明地下空間建設。廖遠琴主任曾在采訪中談到這項技術的應用，比如通過系統(tǒng)可以一屏觀覽上海已開發(fā)的地下空間位置如何，情況如何、空間的相互關系如何以及它跟軌道交通的主干線之間呈現(xiàn)何種狀態(tài)。為體現(xiàn)地層與地下構筑物之間的空間關系，需要將地層與地下構筑物進行融合，即通過布爾運算從地層中將實際存在地下構筑物或規(guī)劃中的地下構筑物的空間范圍挖去。項目建設過程解決了大體量三維模型布爾運算效率問題，實現(xiàn)了上海市8萬余個地下構筑物模型與地質(zhì)模型的融合分析。
(2)地下空間資源精細化管理
系統(tǒng)構建了地下空間資源評估指標體系，從開發(fā)利用規(guī)模、開發(fā)時序、開發(fā)密度、開發(fā)強度等維度實現(xiàn)“市-區(qū)-街道-自定義范圍”多層級任意區(qū)域的地下空間開發(fā)現(xiàn)狀快速統(tǒng)計分析，為摸清地下空間資源家底提供了專業(yè)分析應用工具。在眾多應用場景中，能夠通過三維模型算法研發(fā)和可視化展示直觀地支撐管理決策，是眾多地質(zhì)工作者的一致訴求。人們普遍反映地質(zhì)數(shù)據(jù)過于專業(yè)，需要更加直觀，讓決策者一目了然。這就必須借助信息化的手段，尤其是地下的部分。例如某條地下通道選址過程中，需要摸清該地區(qū)地下空間的利用情況、地質(zhì)地層分布情況等，這時通過地下空間模型綜合展示、地下空間資源綜合統(tǒng)計、模型開挖漫游等功能，就能非常直觀地進行輔助決策。
地下空間資源分析
(3)地下空間智慧化應用
面向市政線性和面狀工程，提供了碰撞分析、沖突檢測、工程斷面圖等豐富的分析工具箱，為地下空間開發(fā)應用提供支撐。當新建一條地下通道時，相關單位可以將設計方案的三維模型放入系統(tǒng)，查看擬建通道的地質(zhì)環(huán)境是否存在較高風險，以及它與沿線工程的關系，方便決策人員快捷地判斷設計方案的選址走向是否合理、施工難易程度、安全風險等。
線性工程選址分析
2023年11月3日，項目順利通過驗收，廖遠琴主任也對成果表示高度認可：“這次在信創(chuàng)上的實驗成效超出了我們的預期，如果滿分是100分的話，我認為我們可以給自己打90甚至95分，當然這也得益于一同合作的團隊，特有的信創(chuàng)環(huán)境與多年的經(jīng)驗積累疊加，讓系統(tǒng)的建設呈現(xiàn)出了很不錯的效果。”
如何利用數(shù)字賦能實現(xiàn)新時期地質(zhì)工作轉(zhuǎn)型，是時代賦予地質(zhì)人的使命，也是擺在所有地質(zhì)工作者面前的必答題。中地數(shù)碼自2005年就參與了上海市三維城市地質(zhì)信息系統(tǒng)建設，雙方建立了密切的合作關系，并長期致力于地質(zhì)領域信息化建設工作，未來，中地數(shù)碼還將繼續(xù)探索地質(zhì)信息化新技術，為全國的地質(zhì)信息化工作打造信創(chuàng)環(huán)境下多樣化的安全可靠的應用體系!
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