公租房工程地质信息集成管理系统设计及应用*

重庆市勘测院 颜玫 明镜

为克服公租房建设过程中面临的多方参与、工期紧张、地质信息共享不足等困难，提出建立地质数据统一标准、建立多方法统一建模流程、多源异构地质数据库、海量三维地质数据可视化等公租房工程地质信息集成管理系统设计方案。研发的系统在重庆龙洲湾公租房建设项目中的成功应用，表明该设计及系统具有良好的实用性，有效保障了工程建设安全。

1 背景意义

公租房是维护社会和谐稳定、多渠道满足住房困难群众的基本住房的需要，是市民住房保障体系的核心，在推进新型城镇化和农业转移人口市民化，增强困难群众获得感、幸福感、安全感等方面具有重要意义。

公租房建设一般由政府主导，常常具有规模大、工期紧、参建方多、资料繁杂、地质信息共享难等特点，如何有效管理多个不同单位的地质勘察等信息，规避可能的工程地质问题，是项目建设中需要克服的难题。建立地质信息系统是解决上述难题的一类途径[1]，并已在公租房、公路工程、地灾及自然资源等领域应用[2-5]。

为此，本文开展了公租房工程地质信息集成管理系统的设计，并结合实际工程需要开展了相关应用。

2 技术路线

以C++及C#为开发语言，结合工程地质勘察的实际项目和生产需求，按照三维可视化平台引擎的设计思路，进一步从标准、三维模型、数据库及应用插件等方面深化开发，建立了整体的技术路线。

(1)建立项目的数据标准。按照工程地质勘察及施工的常用数据范围开展设计，把城市的测绘基准体系、场地工程地质编录数据、地质区域单元标准化柱状图、三维模型、可视化效果等主要内容进行标准化，建立了统一标准。

(2)三维地质建模方法的集成。综合集成了基于地质钻孔、地质剖面、其他地质相关数据的多种三维地质建模方法，并提供多源数据融合及多模型的碰撞修改。

(3)空间数据库。采用关系型数据库，设计形成包含元数据库、三维空间数据库、非空间数据库等层次的多源异构数据库。

(4)建立三维可视化平台。针对海量多源异构数据快速加载及渲染的实际需求，从三维空间索引，自适应组织及序列化拼装等方面，搭架可视化引擎框架。

(5)应用插件开发。结合项目实际，兼顾区域规划、工程地质勘察、工程设计、施工监测等对工程地质信息的需求及行业特点，支持插件开发，快捷响应项目需求。

3 系统结构设计

系统总体结构如图1所示。

图1 系统总体结构Fig.1 Overall system structure

系统建设基于项目现有的硬件网络平台，根据需要做适当扩充。基于已经建立的城市区域地质信息数据库，快速加载本项目及周边区域内的相关地质地理信息数据，并添加本项目特定的项目信息及专业信息，建立针对本项目的基本数据库。

系统提供城市区域地质信息数据库的查询、调入、分析及展示接口，也提供了本项目区域内新增数据的集成，保证了系统的普遍性和定制化，系统的开发便捷，且具有良好的针对性。

4 系统功能设计

4.1 二维地图显示

基于标准WMS服务，开展二维地图的加载及显示，支持地图缩放、平移、漫游、测距等功能。

4.2 三维漫游

基于三维可视化引擎快速组织可视化场景，能够再真三维沉浸式环境中进行漫游，包括缩放、行走、转动、环绕等功能。

4.3 数据库

在常用数据库管理功能的基础之上，实现新增工程地质勘察、施工、监测等数据的录入和编辑。具体包括：

项目名称、开工日期、主要节点等工程基本信息。

建设单位、勘察单位、施工单位等主体责任单位基本信息。

钻孔柱状图的录入编辑。

剖面图的录入及管理。

勘察报告PDF的录入管理。

施工过程文件的录入管理。

溶洞、滑坡等不良地质信息。

4.4 空间数据管理

钻孔数据管理。包括添加钻孔、删除钻孔、替换钻孔、钻孔分层设色等。

三维剖面的加载、删除、替换、属性设置等。

三维地质图的加载、编辑、颜色设置、属性设置等。

三维地质体的加载、编辑、删除、替换、颜色设置和属性设置等。

4.5 查询

根据坐标、地名等查询定位到相应区域，利用名称、数值、组合条件等筛选查询各类三维空间对象，并进行三维展示。

4.6 三维地质建模

平行剖面三维地质建模法。利用三维空间中一系列平行的地质剖面建立三维地质模型。

交叉剖面建模方法。利用三维空间中相交或形成网状的地质剖面建立三维地质模型。

多源数据建模方法。利用钻孔、剖面、地质图、地质界线等多源地质数据，建立三维空间点、线、面及其几何关系形成三维地质模型。

钻孔建模方法。直接利用数据库中钻孔进行三维模型构建。

4.7 三维空间可视化分析

三维空间量测。可以量测三维空间中点的距离、方位、平距、垂距、倾角等。

三维模型切割。利用平剖面、折剖面切割三维地质模型，形成相应的平剖面图和折剖面图，辅助地质问题分析。

三维基坑虚拟开挖。利用建立好的虚拟基坑模型，进行三维地质模型上的直接基坑虚拟开挖，展现开挖后基坑边坡。

三维漫游分析。可以自由漫游，也可以按照预定的路径进行漫游分析。

工作量统计。可以按照不同的岩土类型和岩性差异，进行开挖模型的方量的统计，指导施工。

4.8 成果输出

文字报告输出。将分析结果形成图表、文字说明等，进行书面报告输出。

多媒体输出。可以将可视化分析过程中形成的场景三维截图以及漫游动画进行多媒体输出。

4.9 权限管理

系统可根据用户的不同角色、不同功能需求，配置不同的功能权限，以实现对数据的分层级访问，保证数据安全。

4.10 数据维护

数据库自动备份功能。按照用户规定的备份时间以及备份频率自动进行数据库备份。

数据库恢复。在系统发生数据丢失或者功能异常的时候，可以回归进行数据恢复。

数据导出。将指定的数据表或数据视图按照自定义格式进行数据导出。

5 应用案例

重庆巴南区龙洲湾公共租赁房项目（简称龙洲湾公租房）位于巴南区龙洲湾街道解放村，紧邻重庆职业技术教育城，小区建设规模36万平方米，占地面积近0.8平方公里，房源5000余套，为高层电梯房。

龙洲湾公租房是重庆十大公租房项目之一，是重庆市重大民生工程。项目重要性程度高，建设体量大，且工期异常紧张。据区域地质和工程地质资料显示，建设场地内的工程地质条件也很复杂。为了保质保量地加快工程建设，保障工程安全，项目建立了龙洲湾公租房工程地质信息集成管理系统。该系统采用前述技术路线、整体框架及功能设计，建立了包含龙洲湾公租房及周边区域的工程地质数据库，对区内的三维地形、地下管线、地下建构筑物、三维工程地质信息及其基础资料进行了精细模拟。随着工程建设的日益深入，平台渐进式地更新了区内的工程勘察及设计施工等相关工程地质信息。借助系统强大的可视化及专业分析功能，为龙洲湾公租房建设工程项目提供了丰富而准确的地质、地理及地下空间三维信息，辅助解决了各类实际工程地质问题。

系统有效地集成了拟建物、环境边坡、设计道路、地下管线、地下建构筑物、三维地形、地质剖面、勘察钻孔、三维地质体等地上地下虚拟地质地理信息的集成管理。支持海量三维空间数据的动态可视化。

在三维虚拟环境和三维模型的基础上，开展了虚拟钻探、剖面切割、基坑开挖等三维动态模拟，为各专业技术人员提供了良好的交流平台，切实服务好工程勘察、设计、施工等各个建设环节。

6 结语

将工程地质信息集成管理系统应用到大型民生工程——公租房的建设中，能够实现对存量的区域地质信息和增量的工程地质勘察信息的有效管理，也能够为工程规划、设计、施工、监理等其他专业提供统一的技术交流平台，实现工程地质信息的共享和流通。系统在龙洲湾公租房项目中的成功应用，也证明了该技术路径的可行性和实用性。工程地质信息系统对于保障工期和建设安全、提升项目质量等方面都具有良好效果，具有一定的推广价值。