城市軌道交通智能勘測技術研究與應用.pdf

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1、城市軌道交通智能勘測技術研究與應用演講者：羅海濤Contents目目 錄錄背 景 介 紹總 體 路 線地 理 信 息 數 據 服 務智能勘測綜合應用平臺智 能 勘 測 裝 備 研 制12345總 結 展 望 6背景介紹1.1 研究背景1.2 行業現狀1.3 戰略規劃背景介紹1.1 1.1 研究背景2019年7月，交通運輸部印發數字交通發展規劃綱要，提出以“數據鏈”為主線，加快交通運輸信息化向數字化、網絡化、智能化發展，為交通強國建設提供支撐2019年9月，中共中央和國務院頒布交通強國建設綱要，提出推進數據資源賦能交通發展，構建泛在先進的交通信息基礎設施2021年2月，中共中央、國務院印發國家綜

2、合立體交通網規劃綱要，對交通強國建設綱要 的具體指標量化，明確“交通基礎設施的數字化率90%”城市軌道交通勘測行業數字化、智能化是響應國家戰略發展的必然趨勢在十九大“網絡強國、交通強國、數字中國”的戰略部署下，中國數字經濟進入發展快車道背景介紹1.2 1.2 行業現狀優 點百 花 齊 放專 業 務 實精 準 高 效重 復 開 發信 息 孤 島重專業，輕平臺不 足傳統勘測行業已逐步認識到數字化轉型的重要性背景介紹1.3 1.3 戰略規劃交通基礎設施工業軟件股票簡稱：地鐵設計，股票代碼：0030132020年10月22日成功登陸A股資本市場“設計+數字科技”設計數字科技以設計業務為基礎，持續拓展軌

3、道交通核心業務加快發展上蓋開發、地下空間及市政、工程總承包等業務結合數字科技發展趨勢，著力培育工程數字化、智慧地鐵、節能環保、裝配式建筑等業務利用BIM技術和數據互聯互通，實現生產過程和生產管理過程.數字化，逐步形成智能設計、審圖能力提供智慧建造、智能運維平臺服務參與數字城市、智慧城市相關工作提供地下工程管理平臺、地鐵線網安全運行預警平臺等服務廣州地鐵設計研究院“設計+數字科技”發展模式為勘測行業數字化轉型提供新思路總體路線2.1 整體規劃2.2 建設目標2.3 總體思路總體路線2.1 2.1 整體規劃智能勘測綜合應用平臺智能勘測裝備研制基礎地理信息數據服務設計設計+數字科技數字科技巖土巖土數

4、字化產品數字化產品智能勘測數字地質航測遙感地下安全地鐵保護總體路線2.2 2.2 建設目標9/45提升生產效率與質量生產效率與質量提升企業管控能力企業管控能力開拓數字化產品市場數字化產品市場助力業務實施業務實施賦能傳統業務傳統業務提速降本增效降本增效保障質量提升質量提升強化安全保障安全保障挖掘數據價值數據價值數字化目標總體路線2.3 2.3 總體思路賦能重構數據融合智能監測 數字地質航測遙感地下安全地鐵保護智能勘測綜合應用平臺基礎地理信息數據服務智能勘測裝備研制地理信息數據服務3.1 視頻巡線類3.2 航空攝影測量類3.3 基礎業務類3.4 專題應用類地理信息數據服務整體介紹類別類別名稱名稱部

5、分示范應用部分示范應用應用場景應用場景視頻巡線類視頻巡線類航拍視頻+設計表達廣州地鐵（13-2、7-2、14-2、3東、5東、10、11、12、18、22、8北、8拆、8東）、廣花、芳白南中珠、佛穗莞城際;蘇州6、8號線、南京11號線、深圳3東、20號線等設計，全周期航空攝影類航空攝影類高分辨率正射影像三維實景模型數據服務類數據服務類地鐵全要素線網GIS圖地鐵e保護、監測管理、勘察管理等全周期數字化地質廣州地鐵全線網全周期多源數據融合(GIS+BIM+)飛白區間全周期專題應用類專題應用類交通疏解蘇州六號線、八號線、廣州十三五新線設計管線遷改廣州十三五新線設計房屋拆遷十三線二期設計景觀設計深圳地

6、鐵三號線東延線設計方案匯報文件整合+三維展示引擎開發深圳二十號二期初步設計匯報、白泥坑項目等設計地理信息數據服務3.1 3.1 視頻巡線類融合航拍視頻、BIM模型、三維動畫進行設計方案綜合演示，用于方案匯報地理信息數據服務3.1 3.1 視頻巡線類黃埔二號線有軌電車初步設計航拍巡游視頻地理信息數據服務3.1 3.1 視頻巡線類廣州地鐵七號線二期下穿珠江地理信息數據服務3.2 3.2 航空攝影測量類多鏡頭傾斜攝影航測成果有數字正射影像、實景三維模型、航拍巡游視頻等，可為線路規劃、BIM設計及施工提供基礎航拍影像數據。三維實景模型數字正射影像地理信息數據服務3.2 3.2 航空攝影測量類廣州地鐵十

7、八號線三維實景模型地理信息數據服務3.3 3.3 數據服務類高精度線網GIS圖，包含位置、里程、結構、保護區等基本信息地鐵全要素線網GISGIS圖地理信息數據服務3.3 3.3 數據服務類地質數據服務14萬+個鉆孔數字化成果地理信息數據服務3.3 3.3 基礎業務類地質數據圖層服務全運營線網地質橫斷面填色GIS圖地理信息數據服務3.3 3.3 數據服務類多源數據融合服務通過融合地鐵設施BIM模型、地上三維實景模型、地下三維地質及管線等數據構建基礎數據一張圖，為城市軌道交通設計、建設、運維提供基礎數據服務。地理信息數據服務3.4 3.4 專題應用類交通疏解通過融合三維實景模型、設計方案模型，直觀

8、展示地鐵車站施工期間多期交通疏解道路走向地理信息數據服務3.4 3.4 專題應用類管線遷改通過融合三維實景模型、車站和管線BIM模型，直觀展示地鐵車站與管線位置關系及關系遷改前后的方案地理信息數據服務3.4 3.4 專題應用類設計方案CIMCIM綜合演示可融合BIM模型、三維實景模型、VR全景、物聯網傳感器、演示視頻、匯報PPT文件等多源數據，采用Unity等專業游戲引擎，根據項目特點定制開發個性化項目匯報程序，不切換軟件無縫實現多模態、靈活可控的設計方案演示。地鐵線路三維巡游車站地下結構展示剖面展示車站換乘關系展示智能勘測綜合應用平臺4.1 監測管理數字化產品4.2 勘察管理數字化產品4.3

9、 地下安全數字化產品4.4 地鐵保護數字化產品智能勘測綜合應用平臺整體架構26標準統一、數據共享、能力復用、賦能業務、經驗沉淀數據中臺應用層勘察數據外業土工房調管線原位物探監測數據第三方健康地保地保數據無人機光纖振動視頻監控人巡聯防聯控風險數據地質隧道基礎地理/地質信息物聯數據業務層建設監管結構安全應急管理優化設計指導施工大屏可視化監測一張圖地保一張圖風險一張圖勘察一張圖勘察管理監測管理地鐵保護地下安全數據層四大產品方向4.1 4.1 監測管理：技術路線CMA系統數字化監測數據采集數據處理預警管理GIS可視化報表自動生成勘測算法組件庫賦能基礎地理信息數據服務數據支撐全方位整合軌道交通健康監測數

10、據、地保專項監測、第三方監測、地質、巡檢、風險評估等多源數據，為地鐵施工、建設、運維全生命周期提供數字化、智能化安全保障服務。監測業務系統第三方監測既有軌道交通結構日常監測既有軌道交通結構專項監測智能勘測綜合應用平臺4.1 4.1 監測管理：產品目標數據不落地數字化管控監測一張圖人工監測手持終端系統接口自動化監測（地保、高支模、基坑）監測信息系統原始記錄監測數據現場人員巡視記錄儀器設備工點上圖預警上圖測點上圖線路上圖一窗觀監測、一屏看預警真實性、準確性、及時性智能勘測綜合應用平臺智能勘測綜合應用平臺4.1 4.1 監測管理：盾構監控監測與盾構數據實時聯動智能勘測綜合應用平臺4.1 4.1 監測

11、管理：盾構監控監測與盾構數據實時聯動智能勘測綜合應用平臺4.1 4.1 監測管理：橋梁監測白沙河橋梁自動化監測智能勘測綜合應用平臺4.1 4.1 監測管理：一張圖工點平面圖智能勘測綜合應用平臺4.1 4.1 監測管理：一張圖建設工點監測成果展示智能勘測綜合應用平臺4.1 4.1 監測管理：一張圖沉降熱力分析圖智能勘測綜合應用平臺4.1 4.1 監測管理：應用情況3530條 在建線路12條 運營線路18條 在建工點205個 地保監測101個在控線路41家 第三方監測單位9家 施工（監測）單位19家 監理單位12家 建設單位1家使用單位 累計產生監測數據2700萬條 每月遞增監測數據量300萬條2

12、700萬條監測數據設備對接64種 常用設備39種 自動化監測平臺25個127144個GIS數據GIS圖層服務 12條在建線路 18條運營線路 205個工點 127144個測點智能勘測綜合應用平臺4.2 4.2 勘察管理：數據采集勘察信息管理系統勘察數據采集勘察項目管理勘察數據一張圖通過APP實時上傳或對接試驗儀器數據，勘察各項業務均已實現數據采集無紙化。為勘察信息化管理提供了全面、準確、及時、規范化的數據來源?？辈焱鈽I 土工試驗 原位測試 房屋調查智能勘測綜合應用平臺4.2 4.2 勘察管理：數據采集勘察安全管控流程：人工挖探、注漿封孔等安全、關鍵環節作業照片錄入系統并存檔；鉆探開孔各環節利用

13、軟件逐級審批，安全管理層層把控智能勘測綜合應用平臺4.2 4.2 勘察管理：數據采集二維碼樣簽，來樣管理、任務分配、工作量統計、進度管理、計劃試驗數量與實際完成數量對照智能勘測綜合應用平臺4.2 4.2 勘察管理：項目管理 質量管理 安全管理 進度管理 文明施工 辦證協調 總體管理加強了對勘察質量、安全、進度、文明施工管控，實現勘察數據、業務、管理一體化，滿足參建各方管理協作、數據共享、流程管控、數據移交的需求?？辈煨畔⒐芾硐到y勘察數據采集勘察項目管理勘察數據一張圖智能勘測綜合應用平臺4.2 4.2 勘察管理：項目管理通過現場安裝攝像頭實時監控并保存作業過程視頻，實現勘察全過程視頻監控智能勘測

14、綜合應用平臺4.2 4.2 勘察管理：一張圖勘察信息管理系統勘察數據采集勘察項目管理勘察數據一張圖 GIS+勘察 GIS+BIM基于GIS地圖，對勘察項目、鉆孔數據、三維地質模型進行管理，提供鉆孔柱狀圖查詢、地質剖面圖生成等工具。智能勘測綜合應用平臺4.2 4.2 勘察管理：一張圖廣州地鐵590km線網，14萬+個鉆孔，300余萬米進尺地質數據數字化，GIS圖上檢索、查詢孔號、孔位、柱狀圖、地質剖面圖等信息智能勘測綜合應用平臺4.2 4.2 勘察管理：一張圖支持勘察項目信息、鉆孔施工狀態、辦證及協調狀態信息及柱狀圖、剖面圖、作業照片檢索或查詢智能勘測綜合應用平臺4.2 4.2 勘察管理：一張圖

15、GIS/建?？梢暬瘧梅治鲋悄芸睖y綜合應用平臺4.2 4.2 勘察管理：應用情況10+條 地鐵線路7條 城際線路4條 房建項目10余個 機場項目1個使用線路20家 勘察單位14家 勘察總體單位1家 勘察監理單位2家 建設單位3家使用單位 在建線路約3萬個，進尺90萬米 已運營線路約11萬個，進尺300余萬米14萬個鉆孔數據監控設備300+臺 接入 視頻監控攝像頭300余臺180+臺在線鉆機 在線 鉆機數180余臺智能勘測綜合應用平臺4.3 4.3 地下安全：背景介紹 潛在性：地下病害體形成的地下空洞，常導致地面塌陷事故頻發，致災原因復雜，應急處置被動，嚴重影響出行安全。危害性：不僅對交通出行也

16、帶來了極大的不便利，對人民群眾的生命財產安全造成了嚴重傷害。道路塌陷事故頻發，致災原因復雜，應急處置被動，嚴重影響道路出行安全有必要高標準建成一套廣州市城市道路塌陷風險分析評估系統智能勘測綜合應用平臺4.3 4.3 地下安全：整體思路標準化技術成果，作為地方標準為各地工作開展提供指導持續對接各類數據，為模型分析提供基礎信息開展實際道路塌陷風險評估，結合現場風險情況進行模型成果驗證建立風險評估模型，準確分析道路塌陷致災風險特征，為塌陷風險提供量化分析結果評估模型省標編制數據處理系統應用系統建設理論支持規范指導成果輸出更新迭代智能勘測綜合應用平臺4.3 4.3 地下安全：初步成果智能勘測綜合應用平

17、臺4.3 4.3 地下安全：初步成果11個道路安全管控&應急指揮中心33大基礎支撐22大核心系統 風險評估模型 相關技術研究 數據處理服務 風險分析基礎支撐平臺 風險分析評估系統55大專項風險評估 地下管網關聯塌陷風險 在建工程關聯塌陷風險 地下病害體關聯塌陷風險 地質要素關聯塌陷風險 道路塌陷綜合風險廣州市城市道路塌陷風險分析評估系統建設涵蓋29條重點建設道路、總長119公里。接入全市多家政府部門道路塌陷相關數據，融合地質信息、在建工程、涉水管網、地下病害體探測、InSAR監測等塌陷指標因子，建立道路塌陷風險評估模型，輸出風險評估結果并實現風險等級可視化。系統實現城市道路塌陷的風險評估、安全

18、狀態的快速感知、及時預警、高效應對及科學監管，促進道路塌陷應急管理模式從被動應對向主動管控、從事后處理向事前處置、從孤立管理向多部門協同連續防控的轉變，打造城市道路安全管控典范。智能勘測綜合應用平臺4.3 4.3 地下安全：初步成果數據融合分項研判、綜合評估塌陷輔助決策支持提前處置、復盤調查InSAR監測物聯感知外平臺接入病害體探測管網等靜態數據摸查與接入綜合風險評估地下管線風險地下病害體風險在建工程風險地質要素風險地質分析塌陷影響范圍分析開挖分析剖切分析專家指引圍蔽處置智能勘測綜合應用平臺4.3 4.3 地下安全：初步成果病害體分析剖切分析影響范圍分析沉降累計分析智能勘測綜合應用平臺4.3

19、4.3 地下安全：初步成果風險結果可視化：基于輸入數據源，根據風險評估標準模型得出路段風險計算結果，確定對應的風險等級，并對路段風險等級進行可視化展示（紅橙黃藍分別代表I級、II級、III級以及IV級風險，I級最危險）。風險評估結果輸出智能勘測綜合應用平臺4.4 4.4 地鐵保護：總體概況地保保護一圖統管利用結構健康監測數據、風險評估數據以及外部擾動的智能化技防等技術手段，實現橋隧結構風險的多元感知，自動識別定位及預警以及風險管控，推進巡檢及日常維護工作的智能化。智能勘測綜合應用平臺4.4 4.4 地鐵保護通過融合地鐵設施BIM模型、地上三維實景模型、地下三維地質及管線等數據構建基礎數據一張圖

20、，實現地鐵線網數字孿生，為地鐵保護一張圖提供基礎數據支撐。地鐵線網GIS圖監測測點地質縱斷面地質鉆孔數字化風險一張圖已完成621+公里621+公里14萬+個12萬+個1242+公里基礎數據數字化成果-二維地鐵線網里程標823+公里構建數字孿生底座BIM模型三維實景模型三維地質物理模型基礎數據一張圖智能勘測綜合應用平臺4.4 4.4 地鐵保護建立地鐵保護區風險源特征庫，研發基于影像和點云智能識別技術無人機智慧巡檢軟硬件裝備，實現地鐵保護區快速巡檢和違規作業的智能辨識與快速預警，解決了人工巡線存在“盲區”以及作業效率過低的問題。風險源識別清單炮機挖泥船履帶吊機旋挖樁機攪拌樁汽車吊沖孔樁機塔吊立式水

21、泥罐裝載機三軸攪拌樁鉆孔樁機錨桿機推土機鉆探機銑槽機挖掘機靜壓機抓斗機旋挖機自動辨識的挖掘機智能技防一張圖智能勘測綜合應用平臺4.4 4.4 地鐵保護使用基于地理信息技術的手機APP實現聯防聯控，一鍵上報。核查人員隨時隨地可查看當前違規上報情況，及時掌握現場信息進行核實并提交核查報告。一步上報地鐵協管員在APP中可以通過一鍵上報，將違規情況上傳一份簡報所有確認的違規情況，都會生成一份核查報告三步確認上報-核查-確認智能技防一張圖智能勘測綜合應用平臺4.4 4.4 地鐵保護針對外部作業及自然災害對軌道交通關鍵基礎設施的影響，結合地鐵結構風險評估構建全生命周期的動態監測體系，采用高精度、穩定可靠的

22、自動化監測新技術，實現動態監測與智能預警。智能監測產品監測數字化管理測量機器人自動化監測串并聯相機網絡攝像測量系統（在研）多陣列監測傳感器依托“監測管理數字化產品”成果技術，為用戶提供定制化應用智能監測一張圖智能勘測綜合應用平臺4.4 4.4 地鐵保護通過基礎數據、智能技防、智能監測分析得到的各類風險源，構建風險管控一張圖，實現對結構風險的評估、風險源管理和地鐵設施結構的病害管理。風險管控結構隱患管理風險評估風險源管理風險管控一張圖智能勘測綜合應用平臺4.4 4.4 地鐵保護可按全部或分線路進行風險分級的綜合統計分析；各線路按顏色呈現各分段風險等級，并可查看各分段風險分級詳情：風險等級、風險描

23、述、風險提醒、靜態風險、動態風險。風險管控一張圖智能勘測綜合應用平臺4.4 4.4 地鐵保護60/45地保風險查看及更新地質-縱剖面圖查看地質-任意剖面圖查看60/64地質-鉆孔柱狀圖查看風險管控一張圖智能勘測裝備研制5.1 傳感器類5.2 控制器類5.3 綜合檢測類5.4 新型機械類智能勘測裝備研制整體概況類別類別名稱名稱部分示范應用部分示范應用使用范圍使用范圍自動化監測類自動化監測類地面深層沉降監測傳感器十三號線農林下路站、十一號線天河東站地下工程安全監測道路塌陷監測地面分層沉降監測傳感器十三號線農林下路站、十一號線天河東站地下工程安全監測道路塌陷監測礦山法多陣列監測傳感器十三號線農林下路

24、站、梅東路站、十一號線天河東站礦山法超前預警隧道斷面收斂位移監測傳感器十三號線農林下路站隧道結構安全監測測量機器人自動化監測控制系統全線網地鐵保護自動化監測綜合檢測類綜合檢測類推掃式三維激光掃描系統全線網隧道數字化建檔、病害檢測、現狀調查、BIM應用等新型機械類新型機械類便攜式全液壓鉆機18-22號線北延等十四五新線地質勘探智能勘測裝備研制5.1 5.1 自動化監測類地面分層/深層沉降監測傳感器可實現地面分層/深層沉降位移的實時自動化監測，測量精度達到毫米級、監測頻率可達到分鐘級，能夠指導地下工程施工時的地層態勢分析與風險預警，地面塌陷的實時預警。深層沉降傳感器模組分層沉降傳感器模組智能勘測裝

25、備研制5.1 5.1 自動化監測類礦山法多陣列監測傳感器通過超前預埋多陣列位移傳感器，實現了掌子面開挖前方地層實時監測，填補礦山法施工前方地層監測的技術空白，達到超前預警的效果。多陣列傳感器模塊數據采集模塊智能勘測裝備研制5.1 5.1 自動化監測類礦山法多陣列監測傳感器隧道拱頂沉降與凈空收斂的實時自動化監測，指導地下隧道施工時的隧道結構態勢分析與風險預警數據盒05050606施工隧道01010202030304040707080809091010柔性傳感器模組人工監測點ZYSL616柔性傳感器模組智能勘測裝備研制5.1 5.1 自動化監測類測量機器人自動化監測控制系統成果評價鑒定國際領先經濟

26、社會效益顯著項目應用數量200+研發了基于測量機器人的城市軌道交通結構安全自動化監測成套設備及方法，提出一種基于RANSAC穩健估計兩步法的狹長區間多測站動態基準傳遞方法，解決了自由設站模式下的基準點可用性問題，實現監測數據的實時分析和預警，破解傳統監測方法存在的影響地鐵運行、無法實施監測等難題。智能勘測裝備研制5.3 5.3 綜合檢測類推掃式三維激光掃描系統通過定制化的集成設備，實現對隧道結構的綜合檢測與數字化管理等?；叶扔跋裾归_圖隧道三維點云模型三維點云渲染盾構管片橢圓度推掃式三維激光掃描系統智能勘測裝備研制5.4 5.4 新型機械類便攜式全液壓鉆機 適應狹小空間和限高區域 機動性和場地適

27、應性強 泥漿水循環利用、不外流 巖層鉆速快、取芯率高、芯樣完整 針對特殊地層能夠完整揭露出硬質巖間強風化夾層總結展望6.1 小結6.2 展望總結展望6.1 6.1 小結智能勘測綜合應用平臺智能勘測裝備研制基礎地理信息數據服務設計設計+數字科技數字科技巖土巖土數字化產品數字化產品智能勘測數字地質航測遙感地下安全地鐵保護總結展望6.2 6.2 展望多專業數據進一步深度融合應用隨著數字化轉型的推進，將進一步賦能軌道交通多領域業務融合應用，對勘測成果的數字化應用需求將越來越大?？睖y行業數字化建設標準統一標準統一是行業數字化建設的必經之路，需要整個行業共同努力推動。智能勘測裝備個性化研制針對特定應用場景勘測難題，傳統技術手段無法滿足需求，個性化研制智能裝備是解決行業痛點的有效手段。強專業弱平臺平臺應用開發的技術門檻越來越低，未來更加關注于應用需求，專業知識的應用能力決定了勘測行業數字化應用水平。提升城市品質 設計美好未來