蒼茫天地間，地質(zhì)工程師帶著地圖、羅盤、放大鏡、地質(zhì)錘，一路披荊斬棘、翻山越嶺，用腳步甚至生命進(jìn)行工程勘察，然后把龐雜的數(shù)據(jù)逐一寫在記錄本上。

這是半個多世紀(jì)以來南水北調(diào)西線工程地質(zhì)勘察的情景，也是傳統(tǒng)工程勘察作業(yè)模式的縮影。
2020年4月，南水北調(diào)西線工程開始了比選方案的勘察工作，地質(zhì)專家的挎包里沒了地圖、羅盤、放大鏡等勘察設(shè)備，卻多了一部“手機(jī)”。

黃河設(shè)計院副總經(jīng)理李清波說：“近十來年，由于我們著力推行地質(zhì)BIM（建筑信息模型）技術(shù)應(yīng)用，工程勘察作業(yè)模式實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。這次西線勘察使用的‘手機(jī)’，就是一個便攜式移動數(shù)據(jù)采集設(shè)備。”

地質(zhì)BIM究竟是什么？能干什么？效果如何？

為地質(zhì)數(shù)據(jù)打開“高速通道”

工程地質(zhì)勘察猶如為大地把脈。

然而，大型水利工程或截河攔峽，或穿山越澗，大都位于地勢險峻之處。黃河設(shè)計院地質(zhì)院南水北調(diào)西線項目部主任工程師張輝說：“外業(yè)勘察辛苦、危險不說，采集的數(shù)據(jù)非常龐雜，回來還要進(jìn)行二次整理、錄入，工作量特別大。”

“科技是國之利器，國家賴之以強(qiáng)，企業(yè)賴之以贏”。隨著信息化技術(shù)快速發(fā)展，2005年，地質(zhì)院立足于工程勘察行業(yè)由傳統(tǒng)作業(yè)模式向內(nèi)外業(yè)一體化、勘察全程信息化和數(shù)字化模式轉(zhuǎn)變，開啟了地質(zhì)BIM探索之路。

BIM 推廣應(yīng)用場景

通俗地說，BIM就是根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，在計算機(jī)上構(gòu)建建筑物模型，有人形象地稱之為“把擬建大壩裝進(jìn)計算機(jī)”。擬建大壩屬于“未來”，壩型、線條、尺寸等均可設(shè)計，而地質(zhì)現(xiàn)象早已形成，并且深藏地下，其性質(zhì)、特征等千差萬別，每項工程的地質(zhì)條件又千變?nèi)f化，能做BIM嗎？

“這是我們的工作，困難再大也要把它干好。”地質(zhì)院地質(zhì)工程信息技術(shù)中心（簡稱地質(zhì)信息中心）研發(fā)人員裴麗娜說，這一領(lǐng)域不像水利專業(yè)有老工程師傳幫帶，他們只能全靠自己一點點摸索，初步建立了包括遙感地質(zhì)解譯、數(shù)字采集、圖文自動、三維地質(zhì)、模擬計算、巖土工程設(shè)計在內(nèi)的地質(zhì)BIM系統(tǒng)，主要研發(fā)內(nèi)容達(dá)20余項。

“地質(zhì)BIM的整個鏈條分為4步——數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、三維建模和工程應(yīng)用。要實現(xiàn)工程勘察作業(yè)模式的轉(zhuǎn)變，必須首先實行數(shù)字化數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理。”李清波說。

 

地質(zhì)BIM應(yīng)用軟硬件環(huán)境

經(jīng)過艱難攻關(guān)，地質(zhì)信息中心針對數(shù)據(jù)采集和管理，自主研發(fā)完成了工程勘察數(shù)字采集信息系統(tǒng)（簡稱GEAS）和工程地質(zhì)綜合基礎(chǔ)信息平臺建設(shè)。

2014年10月，GEAS投入使用，包含桌面管理和便攜式移動設(shè)備采集兩個子系統(tǒng)。外業(yè)勘察前，先收集大量基礎(chǔ)地形地質(zhì)資料和成果、地質(zhì)現(xiàn)象初步解譯成果等數(shù)據(jù)資料，匯入GEAS桌面管理子系統(tǒng)，做好采集前的各項準(zhǔn)備；在勘察現(xiàn)場，則可用“手機(jī)”快速定位空間位置，確認(rèn)勘察點（線）空間信息，根據(jù)提前設(shè)定的勘察信息字典庫，錄入勘察點的屬性信息等；外業(yè)勘察后，將“手機(jī)”采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入桌面端進(jìn)行管理應(yīng)用。

數(shù)據(jù)一體化管理

地質(zhì)院工程師侯清波參加過青藏高原區(qū)一座水電站的庫區(qū)外業(yè)勘察工作，勘察區(qū)域最高處海拔達(dá)5100米，75千米庫區(qū)范圍中有30多千米無法行車。“我們當(dāng)時充分利用了遙感地質(zhì)解譯技術(shù)，在室內(nèi)就可以做很多準(zhǔn)備工作，到現(xiàn)場后只需要對不確定的地方進(jìn)行驗證，把主要的工作量布置在關(guān)鍵點上，有的放矢，事半功倍，解決了以前漫山遍野跑的問題。”

在傳統(tǒng)工程勘察中，地圖是不可或缺的“向?qū)?rdquo;。使用GEAS后，地圖均可事先裝入“手機(jī)”。地質(zhì)院工程師羅延婷曾參加過中科院高能物理研究所CEPC項目的工程地質(zhì)勘察，他說：“全程都是我?guī)е�他們選點、查勘、找位置，非常精準(zhǔn)。”

GEAS在長路線項目勘察中優(yōu)勢更為突出。引黃濟(jì)寧（西寧）工程供水主干線達(dá)130千米，引水洞長75千米，輔助線路700多千米。地質(zhì)院地下空間與TBM技術(shù)中心副主任姚陽帶領(lǐng)技術(shù)人員分組行動，每人一部“手機(jī)”分頭采集數(shù)據(jù)，前期工作進(jìn)展很快，為工程立項、建設(shè)爭取了寶貴時間，2018年、 2019年連續(xù)受到黃河設(shè)計院嘉獎，青海省政府和青海省水利廳還給黃委和黃河設(shè)計院發(fā)來了感謝信。

在研發(fā)與實踐的磨合中，GEAS不斷完善，先后獲國家計算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書4個、發(fā)明專利3項，并獲黃委科技進(jìn)步獎一等獎、全國水利水電工程勘測設(shè)計金獎。該成果還經(jīng)河南省科技廳鑒定，“總體上達(dá)到國際先進(jìn)水平，在GIS（地理信息系統(tǒng)）與CAD空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)方面達(dá)到國際領(lǐng)先水平”。

幾內(nèi)亞蘇阿皮蒂水電站地質(zhì)設(shè)代部副主任楊金林對此感受頗深。2017年，他參加了幾內(nèi)亞蘇阿皮蒂水電站項目補充勘察，這是西非在建的最大水庫。當(dāng)時，法方技術(shù)人員利用傳統(tǒng)的機(jī)械羅盤在測量產(chǎn)狀。“我直接拿出‘手機(jī)’一測，結(jié)果和他們基本一樣。法國科英（TEF）公司的亞歷山大教授當(dāng)時也在場，連問這是什么、有沒有法文版的。這說明中國的技術(shù)得到了認(rèn)可!”

蘇阿皮蒂

記者了解到，工程勘察還包括勘探、物探、試驗等專業(yè)，地質(zhì)BIM并不能取代它們，但各專業(yè)的原始資料以及報告、圖件、多媒體等成果資料，均可無縫導(dǎo)（錄）入工程勘察數(shù)據(jù)中心，集成在工程地質(zhì)綜合基礎(chǔ)信息平臺里。

　　

數(shù)字地質(zhì)系統(tǒng)構(gòu)成

獲獎證書

地質(zhì)院東莊水利樞紐工程項目部經(jīng)理劉建磊說：“數(shù)據(jù)只要一導(dǎo)入工程地質(zhì)綜合基礎(chǔ)信息平臺，數(shù)據(jù)庫就自動建立起來，可以直接統(tǒng)計分析、批量生產(chǎn)剖面、輸出報表。”

在科技之力的加持下，數(shù)據(jù)采集和管理打開了數(shù)字化“高速通道”，工作效率提高2～8倍，同時保證了圖件質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)化程度。

對工程地質(zhì)實施“精準(zhǔn)把脈”

2017年，因地下水涌水問題，中科院高能物理研究所某中微子實驗站建設(shè)嚴(yán)重滯后，一場國內(nèi)地質(zhì)行業(yè)的“群英會”緊急召開。

啟動大屏幕，打開三維地質(zhì)模型，隨著鼠標(biāo)轉(zhuǎn)動，數(shù)百米深的豎井上所有漏水點的位置、漏水點和建筑物之間的關(guān)系、漏水點和結(jié)構(gòu)面之間的位置關(guān)系等，都清晰地呈現(xiàn)在專家眼前。

三維地質(zhì)模型

“以前匯報是用PPT，有時畫個示意圖比劃比劃，很多復(fù)雜的位置關(guān)系仍然解釋不清。三維建模后，效果非常直觀。當(dāng)時中科院院士王貽芳一看模型就說‘很好，不用解釋，我知道了’。”侯清波說。

據(jù)了解，數(shù)據(jù)集成到工程地質(zhì)綜合基礎(chǔ)信息平臺后，除生成一些常規(guī)應(yīng)用的圖件、報表外，還可將數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維建模平臺，直接生成所需工程部位的三維地質(zhì)模型，使工程地質(zhì)走進(jìn)了“可視時代”。

據(jù)李清波介紹，應(yīng)用三維地質(zhì)模型不僅可以展示空間信息和地質(zhì)情況，還可進(jìn)行邊坡、洞室穩(wěn)定性分析計算，為工程立項、設(shè)計、施工、運維等各個階段提供支撐，服務(wù)工程全生命周期。

多平臺數(shù)據(jù)模型共享

以上內(nèi)容來源于：黃河網(wǎng)，作者：秦素娟 席艷秋（本文照片由黃河設(shè)計院提供）

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