地質(zhì)工作作為社會(huì)發(fā)展的先行軍，為城市建設(shè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型奠定了重要基礎(chǔ)。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(jìn)空間數(shù)據(jù)的價(jià)值發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用增值，工作重心由數(shù)據(jù)生產(chǎn)向數(shù)據(jù)應(yīng)用轉(zhuǎn)化”。工欲善其事，必先利其器，“上海地質(zhì)和國(guó)土資源業(yè)務(wù)大系統(tǒng)”便是這樣應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)建設(shè)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(guó)土資源分析評(píng)價(jià)等若干個(gè)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(yuǎn)琴主任評(píng)價(jià)為“技術(shù)難度最大的模塊”。

基于自主可控的MapGIS平臺(tái)，中地?cái)?shù)碼在地下空間資源模塊建設(shè)工作中提供了全信創(chuàng)背景下地下空間數(shù)據(jù)建庫(kù)、管理、共享發(fā)布、高效可視化及應(yīng)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(shù)和多元數(shù)字化應(yīng)用場(chǎng)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(xì)化管理對(duì)城市空間信息管理提出了新的需求。城市地下空間設(shè)施上承地表建筑，下接地下管線、地下停車場(chǎng)、人防、軌道交通等地下設(shè)施及地質(zhì)地層信息，孤立的地下建(構(gòu))筑物設(shè)施信息不足以支撐地下空間精細(xì)化管理需求，需要以地下建(構(gòu))筑物為發(fā)散點(diǎn)形成包含城市立體空間數(shù)據(jù)的綜合信息庫(kù)。本項(xiàng)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(tái)作為信創(chuàng)GIS底座，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、地質(zhì)本底數(shù)據(jù)、地下建(構(gòu))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(gòu)建了地下空間綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，研發(fā)了地下空間數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)地下空間數(shù)據(jù)建庫(kù)、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(shù)新突破

基于web端的不同工程場(chǎng)地標(biāo)準(zhǔn)層約束下的鉆孔數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理與全自動(dòng)建模技術(shù)。傳統(tǒng)的鉆孔數(shù)據(jù)自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)地層劃分方案，存在操作復(fù)雜、專業(yè)性強(qiáng)、模型成果難以快速共享等不足。本項(xiàng)目建設(shè)過程中，首次基于信創(chuàng)環(huán)境解決了不同工程地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)層約束下的鉆孔數(shù)據(jù)在線實(shí)時(shí)建模難題，通過程序智能提取和合并標(biāo)準(zhǔn)地層方案、建模數(shù)據(jù)源處理及模型自動(dòng)構(gòu)建、地質(zhì)體模型自動(dòng)切片及服務(wù)發(fā)布等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于web端的不同工程場(chǎng)地標(biāo)準(zhǔn)層約束下的鉆孔數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理與全自動(dòng)建模，大大提升了地質(zhì)體模型構(gòu)建和共享效率;同時(shí)，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(shù)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(gòu)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(duì)齊等地下構(gòu)筑物緩存生成技術(shù)，實(shí)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(shù)。當(dāng)前上海市地下空間數(shù)據(jù)庫(kù)已入庫(kù)的各類地下空間模型達(dá)8萬(wàn)余個(gè)，部件總數(shù)超70余萬(wàn)，面向海量地下空間數(shù)據(jù)顯示需求，項(xiàng)目組開展關(guān)鍵技術(shù)研究，通過分析地下構(gòu)筑物模型的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，綜合利用四叉樹調(diào)度、LOD、小模型過濾、LOD對(duì)齊等緩存生成算法，形成了一套面向城市級(jí)海量地下空間三維模型數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)渲染技術(shù)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(yīng)用場(chǎng)景，直觀支撐管理決策

項(xiàng)目綜合運(yùn)用地理信息、三維建模、數(shù)據(jù)融合、空間分析等技術(shù)，研發(fā)地下空間業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析應(yīng)用、城市地質(zhì)數(shù)據(jù)三維融合和工程級(jí)應(yīng)用分析等模塊，支撐地質(zhì)工作創(chuàng)新研究和業(yè)務(wù)協(xié)同，促進(jìn)地下空間高質(zhì)量利用和保護(hù)，保障城市運(yùn)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(yīng)拉伸、地下構(gòu)筑物和地質(zhì)體融合等技術(shù)，實(shí)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(shè)。廖遠(yuǎn)琴主任曾在采訪中談到這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)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(guān)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(gòu)筑物之間的空間關(guān)系，需要將地層與地下構(gòu)筑物進(jìn)行融合，即通過布爾運(yùn)算從地層中將實(shí)際存在地下構(gòu)筑物或規(guī)劃中的地下構(gòu)筑物的空間范圍挖去。項(xiàng)目建設(shè)過程解決了大體量三維模型布爾運(yùn)算效率問題，實(shí)現(xiàn)了上海市8萬(wàn)余個(gè)地下構(gòu)筑物模型與地質(zhì)模型的融合分析。

(2)地下空間資源精細(xì)化管理系統(tǒng)構(gòu)建了地下空間資源評(píng)估指標(biāo)體系，從開發(fā)利用規(guī)模、開發(fā)時(shí)序、開發(fā)密度、開發(fā)強(qiáng)度等維度實(shí)現(xiàn) “市-區(qū)-街道-自定義范圍”多層級(jí)任意區(qū)域的地下空間開發(fā)現(xiàn)狀快速統(tǒng)計(jì)分析，為摸清地下空間資源家底提供了專業(yè)分析應(yīng)用工具。在眾多應(yīng)用場(chǎng)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(shí)通過地下空間模型綜合展示、地下空間資源綜合統(tǒng)計(jì)、模型開挖漫游等功能，就能非常直觀地進(jìn)行輔助決策。

地下空間資源分析

(3)地下空間智慧化應(yīng)用面向市政線性和面狀工程，提供了碰撞分析、沖突檢測(cè)、工程斷面圖等豐富的分析工具箱，為地下空間開發(fā)應(yīng)用提供支撐。當(dāng)新建一條地下通道時(shí)，相關(guān)單位可以將設(shè)計(jì)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(fēng)險(xiǎn)，以及它與沿線工程的關(guān)系，方便決策人員快捷地判斷設(shè)計(jì)方案的選址走向是否合理、施工難易程度、安全風(fēng)險(xiǎn)等。

線性工程選址分析

2023年11月3日，項(xiàng)目順利通過驗(yàn)收，廖遠(yuǎn)琴主任也對(duì)成果表示高度認(rèn)可：“這次在信創(chuàng)上的實(shí)驗(yàn)成效超出了我們的預(yù)期，如果滿分是100分的話，我認(rèn)為我們可以給自己打90甚至95分，當(dāng)然這也得益于一同合作的團(tuán)隊(duì)，特有的信創(chuàng)環(huán)境與多年的經(jīng)驗(yàn)積累疊加，讓系統(tǒng)的建設(shè)呈現(xiàn)出了很不錯(cuò)的效果。”如何利用數(shù)字賦能實(shí)現(xiàn)新時(shí)期地質(zhì)工作轉(zhuǎn)型，是時(shí)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?cái)?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(shè)，雙方建立了密切的合作關(guān)系，并長(zhǎng)期致力于地質(zhì)領(lǐng)域信息化建設(shè)工作，未來，中地?cái)?shù)碼還將繼續(xù)探索地質(zhì)信息化新技術(shù)，為全國(guó)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(yīng)用體系!