地下空間的開發利用是我國建設資源節約型和環境友好型社會的重要途徑。尤其是近些年我國城市快速發展,地下綜合體、地下交通樞紐、地下街區、地下智能立體停車場和地下管廊等新型地下空間設施不斷涌現,對地下空間開發利用的需求達到了前所未有的高度。
然而,地下空間的復雜性、未知性和不確定性,帶來的開發利用成本高、難度大、規劃建設不合理、事故頻發等問題,極大地制約了我國對地下空間的開發和利用。對此,國產GIS軟件企業中地數碼認為,進一步提高地下空間信息化水平,地下空間透明化是實現地下空間有效管理的極佳路徑。在這一理念下,中地數碼發揮多年自主可控GIS技術創新的優勢,基于長期深耕地質行業的深厚經驗,對透明地下空間建模與信息平臺關鍵技術開展了深入研究,并取得了突破性的成果,受到業界關注。
在中國地理信息產業協會公示的2022地理信息科技進步獎評選結果中,由武漢中地數碼科技有限公司、深圳市規劃和自然資源數據管理中心、中國地質科學院地質力學研究所、中國地質大學(武漢)共同完成的《透明地下空間建模與信息平臺關鍵技術及應用》項目榮獲一等獎,標志著我國地下空間開發利用信息化技術的一大進步。
“經過4個單位近百名技術人員10多年的不懈努力,我們攻克了地下空間高精度三維建模、模型精度評價、地下空間時空過程動態演變模擬等三大地下空間透明化技術瓶頸。”項目主要完成人、中地數碼董事長吳亮教授介紹道,研究成果將有力支撐地下空間安全利用和透明化管理。
在該項目多源地質數據耦合動態建模展示中,對某城市930多平方公里的丘陵平原區,6萬多個鉆孔,只耗時15分鐘就完成了數據建模,而某市一個近1000平方公里的高山河谷地貌,多級階地多精度動態建模只要24分鐘左右,這樣的效率用傳統建模方式是不可想象的。實現這一改變的關鍵在于,項目提出了專家經驗約束、支持局部更新的地質體高精度三維動態建模技術,實現了多源、大工區、大體量、多精度地質模型快速構建與更新,一舉解決了傳統建模效率低、更新難度大、建模形態與實際地質情況不匹配的難題。
大工區大數據量鉆孔數據(6萬+)
城市級多精度動態建模結果
據了解,目前國內外已經形成了三維地質模型不確定性評估理論,但對于地質模型精度的定量評估研究較少。該項目則提出基于地層厚度和埋深等指標的地質模型和精度評價方法,真實反映了三維空間地質模型的精度。經過實際應用驗證,該方法的三維建模精度控制符合客觀實際。
三維空間基礎地質模型地層厚度誤差評價等值線圖、三維空間基礎地質模型地層埋深誤差評價等值線圖
雖然當前國內外不乏地學建模軟件,但是基本缺乏地質結構、地下水流的三維可視、四維模擬及綜合分析功能。而該項目研究將地下水數值模擬數據模型與地質模型有機融合,首創實現了地質結構、地下水流和水質演化四維時空模擬及綜合分析,為地下水管理工程控制及污染事件預警預報提供技術支撐。
技術創新為產品成果落地提供了“養分”,該項目研制了自主可控并符合國際標準的透明地下空間信息平臺,構建了地下空間信息全流程、全生命周期應用服務模式,支撐地下空間的規劃、設計、施工、運維全流程。
在成果評價會上,專家認為《透明地下空間建模與信息平臺關鍵技術及應用》成果總體達到國際先進水平,在三維地下空間高精度動態建模、時空過程演化模擬等方面達到國際領先水平。
項目研究成果形成地下空間探測-建模-仿真-決策-開發利用信息服務閉環,在地質調查、地下水保護、地下構筑物建設、城市抗震、城市供排水、綜合管線普查等領域有極大的應用空間,將直接推動國家地下空間信息化建設。
實際上,《透明地下空間建模與信息平臺關鍵技術及應用》項目成果已經應用到多個重大信息化工程。在湖南,構建了國內首個城市群級地下空間模型——長株潭城市群主城區地下空間模型,模型面積達到4000多平方公里,輔助探明了地下50米深度的空間資源情況;在廣東,形成礦產資源全空間“一張圖”,建設了廣東省省級礦產資源儲量四維動態管理支持系統;在山東,研發全國首個擁有完全自主知識產權的四維地質平臺——濟南城區四維地質環境可視化信息系統,并支持了泉城的軌道交通智慧建設……
據中國工程院戰略咨詢中心等單位發布的《2021中國城市地下空間發展藍皮書》報告顯示,我國城市地下空間開發利用呈現規模發展態勢,中國已成為名副其實的地下空間開發利用大國。“中地數碼將持續發展自主可控國產GIS軟件,為地下空間信息化發展提供技術支撐。”中地數碼董事長吳亮教授表示,《透明地下空間建模與信息平臺關鍵技術及應用》研究成果將成為搬走我國地下空間開發利用“絆腳石”的制勝法寶,未來可期!