信创背景下的智慧地下空间建设实践

candy33 · 发表于 2024-3-4 17:27

地质工作作为社会发展的先行军，为城市建设数字化转型奠定了重要基础。近年来，上海市规划和自然资源局发布文件明确提出“要广泛深入推进空间数据的价值发现和应用增值，工作重心由数据生产向数据应用转化”。工欲善其事，必先利其器，“上海地质和国土资源业务大系统”便是这样应运而生。该系统建设工作分为地质调查、地下空间资源、产业空间治理、国土资源分析评价等若干个模块，其中“地下空间资源”模块被上海市地质调查研究院信息中心廖远琴主任评价为“技术难度最大的模块”。

基于自主可控的mapgis平台，中地数码在地下空间资源模块建设工作中提供了全信创背景下地下空间数据建库、管理、共享发布、高效可视化及应用分析的完整的解决方案，完成了全信创环境下地下空间数据全生命周期安全管理、地质体在线建模及模型渲染技术和多元数字化应用场景支撑管理决策等方面的突破。

信创GIS，赋能地下空间数据全生命周期安全管理

城市精细化管理对城市空间信息管理提出了新的需求。城市地下空间设施上承地表建筑，下接地下管线、地下停车场、人防、轨道交通等地下设施及地质地层信息，孤立的地下建(构)筑物设施信息不足以支撑地下空间精细化管理需求，需要以地下建(构)筑物为发散点形成包含城市立体空间数据的综合信息库。本项目基于上海市大数据中心统一提供的纯信创软、硬件环境，选用MapGIS平台作为信创GIS底座，实现基础地理数据、地质本底数据、地下建（构）筑物数据、地上建筑物数据的二三维一体化融合管理，构建了地下空间综合数据库，研发了地下空间数据管理平台，实现地下空间数据建库、管理、检查、更新、发布及共享全流程数字化管理，全面保障数据底座安全。

地下空间模型管理和展示

全信创环境下的地质体在线建模及模型渲染技术新突破

基于web端的不同工程场地标准层约束下的钻孔数据自动化处理与全自动建模技术。传统的钻孔数据自动建模程序多以桌面端客户端建模工具为主，并且要求参与建模的钻孔数据必须具有一致的标准地层划分方案，存在操作复杂、专业性强、模型成果难以快速共享等不足。本项目建设过程中，首次基于信创环境解决了不同工程地质标准层约束下的钻孔数据在线实时建模难题，通过程序智能提取和合并标准地层方案、建模数据源处理及模型自动构建、地质体模型自动切片及服务发布等技术，实现了基于web端的不同工程场地标准层约束下的钻孔数据自动化处理与全自动建模，大大提升了地质体模型构建和共享效率；同时，在Web端提供了模型平面切割、折线切割、开挖漫游、基坑模拟等在线分析工具，地质专业技术人员不需要安装额外的软件，在浏览器端即可完成全流程的模型构建、可视化和模型分析。

基于全空间三维模型数据规范（M3D），研制了LOD智能合并、LOD对齐等地下构筑物缓存生成技术，实现全信创环境下的海量地下空间数据高效渲染及分析技术。当前上海市地下空间数据库已入库的各类地下空间模型达8万余个，部件总数超70余万，面向海量地下空间数据显示需求，项目组开展关键技术研究，通过分析地下构筑物模型的数据特点，综合利用四叉树调度、LOD、小模型过滤、LOD对齐等缓存生成算法，形成了一套面向城市级海量地下空间三维模型数据动态渲染技术路线，有效解决了上海市大体量三维模型Web端渲染的难题。

多元数字化应用场景，直观支撑管理决策

项目综合运用地理信息、三维建模、数据融合、空间分析等技术，研发地下空间业务数据分析应用、城市地质数据三维融合和工程级应用分析等模块，支撑地质工作创新研究和业务协同，促进地下空间高质量利用和保护，保障城市运行，提升城市品质。

（1）地下空间看得见

采用地质体自适应拉伸、地下构筑物和地质体融合等技术，实现了超大城市地下多源模型数据融合可视化，助力透明地下空间建设。廖远琴主任曾在采访中谈到这项技术的应用，比如通过系统可以一屏观览上海已开发的地下空间位置如何，情况如何、空间的相互关系如何以及它跟轨道交通的主干线之间呈现何种状态。为体现地层与地下构筑物之间的空间关系，需要将地层与地下构筑物进行融合，即通过布尔运算从地层中将实际存在地下构筑物或规划中的地下构筑物的空间范围挖去。项目建设过程解决了大体量三维模型布尔运算效率问题，实现了上海市8万余个地下构筑物模型与地质模型的融合分析。

（2）地下空间资源精细化管理

系统构建了地下空间资源评估指标体系，从开发利用规模、开发时序、开发密度、开发强度等维度实现 “市-区-街道-自定义范围”多层级任意区域的地下空间开发现状快速统计分析，为摸清地下空间资源家底提供了专业分析应用工具。在众多应用场景中，能够通过三维模型算法研发和可视化展示直观地支撑管理决策，是众多地质工作者的一致诉求。人们普遍反映地质数据过于专业，需要更加直观，让决策者一目了然。这就必须借助信息化的手段，尤其是地下的部分。例如某条地下通道选址过程中，需要摸清该地区地下空间的利用情况、地质地层分布情况等，这时通过地下空间模型综合展示、地下空间资源综合统计、模型开挖漫游等功能，就能非常直观地进行辅助决策。

地下空间资源分析

（3）地下空间智慧化应用

面向市政线性和面状工程，提供了碰撞分析、冲突检测、工程断面图等丰富的分析工具箱，为地下空间开发应用提供支撑。当新建一条地下通道时，相关单位可以将设计方案的三维模型放入系统，查看拟建通道的地质环境是否存在较高风险，以及它与沿线工程的关系，方便决策人员快捷地判断设计方案的选址走向是否合理、施工难易程度、安全风险等。

线性工程选址分析

2023年11月3日，项目顺利通过验收，廖远琴主任也对成果表示高度认可：“这次在信创上的实验成效超出了我们的预期，如果满分是100分的话，我认为我们可以给自己打90甚至95分，当然这也得益于一同合作的团队，特有的信创环境与多年的经验积累叠加，让系统的建设呈现出了很不错的效果。”

如何利用数字赋能实现新时期地质工作转型，是时代赋予地质人的使命，也是摆在所有地质工作者面前的必答题。中地数码自2005年就参与了上海市三维城市地质信息系统建设，双方建立了密切的合作关系，并长期致力于地质领域信息化建设工作，未来，中地数码还将继续探索地质信息化新技术，为全国的地质信息化工作打造信创环境下多样化的安全可靠的应用体系！