26924583_基于GIS+BIM的数字化地质调查软件开发与应用

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2023年12月12日发(作者：)

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策划基于GIS+BIM的数字化地质调查软件开发与应用石碧波1，张曦1，胡晓斌2（1.中铁第四勘察设计院集团有限公司地质路基设计研究院，湖北武汉2.中铁第四勘察设计院集团有限公司工程勘察研究院，湖北武汉430063）430063；摘要：提出基于GIS+BIM的数字化地质调查解决方案：在奥维地图、ArcGIS平台上导入基础地质资料及BIM模型，进行室内地质测绘和调查策划，以提高现场地质调查的针对性；依据相关规范与技术要求编制地质调查模板，通过大量标准化的选项，以保证调查的专业性和全面性，并可提高地质调查的效率；编制数据接口，实现地质调查数据的标准化输出（word文档）和存储（勘察数据库）。同时通过实际应用，提出下一步改进的方向。关键词：GIS；BIM；地质调查；调查模板；数据接口；软件中图分类号：U212；TP319文献标识码：A文章编号：1672-061X（2022）01-0020-06DOI：10.19550/.1672-061x.2021.08.30.0030引言近年来，GIS技术以其海量的地图与高程数据支同，若能事先将工点BIM模型导入GIS平台，在GIS平台上根据工点类型开展地质调查策划，将极大提高地质调查的针对性，为后续勘探与设计奠定坚实基础。持、强大的空间分析能力、多源异构大数据的存储与管理能力，成为支撑地质调查信息化、数字化、智能化的重要手段。直观、便捷地获取承载的设计信息，为铁路信息化管理提供了新思路，使桥梁、隧道、路基、车站等多专业模型能够实现数据共享、传递及协同管理［1-2］。地质调查是铁路勘察的第一步。不同的工点类型（桥梁、隧道、路基、车站）地质调查的重点各不相基金项目：中铁第四勘察设计院集团有限公司科研基金项目1既有研究概述国内外用于地质调查的常用软件有REGMAP（澳大BIM模型可以完整准确地表达铁路工程对象，还可利亚昆士兰地调所）、FieldLog（加拿大地调局）、Geo⁃（美国环境系统研究所公司）、DGSInfo（中国地质调查局）等。这类软件主要服务于矿产资源、土地资源、环境资源、测量制图等领域，且主要基于较大型的GIS平台。近年来，以奥维互动地图为代表的轻量级GIS平台，越来越多地在铁路、公路、矿山、国土调查等领域开展应用。潘言勇［3］以奥维互动地图、ArcGIS平台和便携式GPS终端作为3S技术手段，总结了对铁路项目进行环保验收调查的方法。张金龙［4］利用奥维互动Mapper（美国加州大学伯克利地球资源中心）、ArcPad（2020D023）第一作者：石碧波（1979—），男，高级工程师。E-mail：***************202022年第1期Copyright©博看网. All Rights Reserved. 主题

地图内置的影像地图与CAD接口，开展公路可行性方案比选研究。王志红等［5］重点研究奥维互动地图在野外地质调查行程规划中的应用，包括目的地导航、定点记录与拍照、基础的外业资料整理。王家峰［6］在国土调查中采用ArcGIS软件，将需要外业核查举证的图斑导出可供奥维地图读取的kml文件，再通过奥维互动地图（PC端）进行路线规划、任务分配。彭正泉等［7］总结了奥维互动地图的坐标转换，数据采集、编辑与格式转换，数据输出接口等功能，并在矿区调查中进行应用。彭振等［8］总结了奥维地图的导航、定位、高程、影像、数据编辑、数据记录在野外地质救援、地灾遥感解译、土地后备资源调查中的应用。上述研究与应用主要基于奥维互动地图等GIS平台本身的功能。在GIS与BIM融合的技术应用方面也有一些研究成果。安晓波［9］在某高速公路BIM工作中，采用奥维互动地图，对无人机航测的航线及像控点进行规划和布置，提高了航测效率与精度，也加快了BIM建模过程。石硕、黄旎诗等［1-2］基于BIM与GIS融合技术，开展了铁路工程信息化管理系统研究，主要着眼于施工过程管理方面。侯宇飞等［10］总结了BIM+GIS数据集成技术在铁路桥梁施工管理中的应用。戴林发宝等［11］基于CAD/BIM+GIS技术，开展了不同阶段过江隧道设计研究。目前GIS与BIM融合技术的应用与研究，主要集中在施工运维管理与设计方面。策划dae、slpk等）等优越性能，近年来迅速成为调查领域的热门软件。根据国家测绘主管部门的要求，奥维互动地图已经下架了Google系列地图、Bing地图等，但提供了自定义地图接口，可接入ArcGIS地图和开源地图服务。此外，奥维互动地图还提供了开放的调查模板开发接口，便于定制地质调查标准化模板。作为GIS平台，奥维互动地图的主要缺点是三维功能偏弱，难以支持大型的BIM模型或倾斜摄影模型；而ArcGIS则对BIM模型有着强大的接入和展示能力，且可将模型发布成kml、slpk等文件格式，与奥维互动地图进行数据互通。因此，推荐采用奥维互动地图、ArcGIS平台作为地质调查的GIS平台。2.2BIM模型的接入主流平台的BIM模型主要包括Revit模型、Bentley模型和CATIA模型。BIM模型发布是BIM和GIS集成的重要工作，目前（1）Revit模型发布。Revit模型是ArcGIS原生支持的BIM格式。在ArcGISPro软件导入Revit模型，先定义投影坐标系后，再将Revit模型打包成slpk格式，通过发布工具上传模型的集成至GIS场景中。（2）Bentley模型发布。Bentley模型发布主要格式为dgn格式，需要利用FME软件将dgn数据转换为obj格式，再将obj模型批量导入gdb数据库中，然后打包成slpk格式，通过发布工具上传模型的集成至GIS场景中。（3）CATIA模型发布。CATIA模型发布时一般先导出为stp格式，然后将stp格式输出为obj格式，再使用模型批量导入工具将模型导入到gdb数据库中，最后将模型打包成slpk格式，通过发布工具上传模型的集成至GIS场景中。桥梁、隧道、路基BIM模型接入GIS平台见图1。22.1基于GIS+BIM的地质调查解决方案GIS平台的选择奥维互动地图具有跨平台（支持Windows、Android、iOS）、接口友好（AutoCAD插件、ArcMap插件）、支持数据格式丰富（kml/kmz、gpx、plt、dxf、dwg、shp、（a）桥梁图1（b）隧道桥梁、隧道、路基BIM模型接入GIS平台（c）路基2022年第1期21Copyright©博看网. All Rights Reserved. 主题

2.3技术路线策划地质调查的具体技术路线见图2。图4室内地质测绘图2地质调查技术路线图5调查路线策划（1）导入基础资料。将铁路线位、地形图、区域地质、水文地质、矿区、地灾、遥感解译、既有勘察等基础地质资料以及高清正射影像、倾斜模型、BIM模型，航片、卫片等地理影像资料导入GIS平台中（见图3）。要实现图2所示的技术路线，需要解决3项关键技术：一是基础数据（含地质图件、地图影像、倾斜模型、BIM模型等）融合处理；二是地质调查记录模块的开发；三是调查记录的数据接口。基础数据融合处理通过ArcGIS、奥维互动地图本身的功能，辅以少量的二次开发就可以解决，在此重点阐述地质调查记录模块与数据接口的开发。地质调图3导入基础资料3关键技术查记录模块的核心内容为PC端与移动端通用的标准记录模板（快速录入与存储调查数据）。（2）资料分析。在GIS平台中对导入基础资料进行分析，对室内地质测绘与现场地质调查进行任务划分。（3）室内地质测绘。依据任务划分，开展室内地质测绘与现场调查策划。室内地质测绘示例见图4，调查路线策划示例见图5。（4）现场地质调查。将室内地质测绘与调查策划导入移动端（奥维地图APP），开展现场调查，调查完成后，成果导入（或同步）至GIS平台（网页端、桌面端）。3.1地质调查模板编制奥维地图PC端提供了开放的模板编辑接口，内置浏览器插件，兼容目前流行的HTML代码（包括HTML5），同时内置BootStrap3套件和jQuery库。用户可用HTML语言在模板中添加链接及相互关联的输入框，模板在外观上使用网格和表单元素布局（见图6）。在模板中输入的数据以Json格式存储在备注中。用户222022年第1期Copyright©博看网. All Rights Reserved. 主题

策划态、厚度、描述、施工等级。基岩主要描述内容除时代、定名等之外，还包括层面、节理、锤击反应等（见图11）。地表水、地下水、不良地质、特殊岩土等填写见图12。滑坡详细描述填写见图13。图6用户模板接口图8基本信息填写可采用VisualStudioCode等工具编辑地质调查模板。主要依据《铁路工程地质勘察规范》《铁路工程不良地质勘察规程》《铁路工程特殊岩土勘察规程》《铁路工程地质手册（1999）》《工程地质手册（第5版）》《滑坡崩塌泥石流灾害调查规范（1∶50000）》《1∶50000岩溶塌陷调查规范》《地质灾害调查规范》等，编制了10个常用模板（见图7）。图9地貌与构造填写图10覆盖层填写图7常用地质调查模板图11层面与节理填写模板采用单选、多选、输入等多种形式，方便用户填写，提高输入效率。以地质调查模板（通用模板）为例进行说明。调查点基本信息填写见图8，项目名称、工程名称、天气、里程、偏移、高程为输入填写；勘察阶段为单选输入；位置描述、冠词可单选，当选项不满足要求时，可在方框内输入；经距、纬距会依据用户设置的关联点方案自动更新。地形地貌、地质构造填写见图9。覆盖层、基岩模板设为可折叠样式，覆盖层填写见图10。填写内容包括时代、成因、定名、颜色、状地质调查系列模板可通过奥维地图PC端发送至APP端，现场填写直接在APP端模板进行。3.2地质调查数据接口编制调查数据可通过室内测绘+现场调查2阶段共同完成，完成后调查点数据可在奥维地图PC端导出为kml+附件（含照片、视频、录音）形式，调查点文字内容存储在kml文件中。采用C#代码编制接口软件，解析kml文件，读取调查内容及照片，可导出标准化word文档并导入自主研发的地质勘察信息系统数据库中（见图14）。2022年第1期23Copyright©博看网. All Rights Reserved. 主题

策划助于从宏观上把控地质调查的重点；（2）标准化的地质调查模板既提高了调查记录的效率，还对经验欠缺的工程师具有引导学习的作用；（3）数据接口软件提高了调查成果资料整理效率，也实现了调查数据的标准化、信息化。通过实际应用，也发现一些问题及需要改进的地方：（1）室内地质测绘与调查策划需要在奥维地图和图12水文与特殊地质填写ArcGIS之间切换，鉴于ArcGIS功能更全面（包含奥维编制与移动端的接口；（2）数据接口软件应加强结构面及地层统计分析等功能；（3）应进一步挖掘通过调查数据辅助编制地质说明的功能；（4）应增加调查工作量统计功能。地图功能），以后可统一在ArcGIS上开展该项工作，并参考文献［1］石硕，倪苇.基于BIM+GIS技术的铁路工程管理系统研发与应用［J］.铁路技术创新，2020（4）：［2］黄旎诗，赵亮亮，董凤翔.基于BIM与GIS融合技术的铁路工程信息化管理应用研究［J］.铁路技图13滑坡详细调查30-34.术创新，2021（1）：78-83.［3］潘言勇.3S技术在铁路项目竣工环保验收调查中的综合应用探讨［J］.绿色科技，2021（8）：［4］张金龙.奥维地图在公路工程可行性研究阶段的应用研究［J］.黑龙江交通科技，2021（3）：［5］王志红，尹展，张建国，等.奥维软件在野外地质214-215.174-176.图14导出word界面调查行程规划中的应用［J］.矿产勘查，2020（5）：［6］王家峰.ArcGIS和奥维互动地图在第三次国土调查中的应用［J］.住宅与房地产，2020（11）：255-256.959-963.4结论基于GIS+BIM的数字化地质调查软件已在长赣高铁定测中全面推广应用，软件主要优点如下：（1）通过在奥维地图、ArcGIS进行室内地质测绘与地质调查策划，提高了现场地质调查的针对性，有［7］彭正泉，蒋俊平，邓以超.奥维互动地图在地质工作中的应用［C］//江西地学新进展2020：江西省地质学会第十次会员代表大会暨江西省地质学会242022年第1期Copyright©博看网. All Rights Reserved. 主题

2020年学术年会论文集.南昌：江西科学技术出版社，2020.［8］彭振，涂晓芳.奥维地图在野外地质调查工作中的应用［J］.城市地质，2020（2）：228-232.［9］安晓波.基于BIM的奥维地图在京雄高速航测中的应用［C］//第六届全国BIM学术会议论文集.太原：中国建筑工业出版社，2020.［10］侯宇飞，杨斌，吴明杰，等.BIM+GIS数据集成技术在铁路桥梁施工管理的应用［J］.铁路技术创新，2020（3）：29-33.策划［11］戴林发宝，薛光桥，李海亮.基于CAD/BIM+GIS技术的江阴靖江长江隧道设计［J］.铁路技术创新，2020（4）：140-145.责任编辑卢敏收稿日期2021-08-30DevelopmentandApplicationofDigitalGeologicalSurveySoftwareBasedonGIS+BIMSHIBibo1,ZHANGXi1,HUXiaobin2(icalSubgradeDesignandResearchInstitute,ChinaRailwaySIYUANSurveyandDesignGroupCoLtd,WuhanHubei430063,China;eringSurveyResearchInstitute,ChinaRailwaySIYUANSurveyandDesignGroupCoLtd,WuhanHubei430063,China)Abstract:AdigitalgeologicalsurveysolutionbasedonGIS+BIMisproposed:basicgeologicaldataandBIMmodelareimportedtoOvitalmapandArcGISplatformforindoorgeologicalmappingandsurveyplanning,soastomakethefieldgeologicalsurveymorefocused;thegeologicalsurveytemplateispreparedasperrelevantspecificationsandtechnicalrequirements,andlotsofstandardizedoptionsareprovidedtoensurespecializedandcomprehensivesurveyandenhancetheefficiencyofgeologicalsurvey;datainterfaceispreparedtostandardizetheoutput(wordfiles)andstorage(surveydatabase)ile,ds:GIS;BIM;geologicalsurvey;surveytemplate;datainterface;software广告索引AdvertiserIndex中国铁道科学研究院集团有限公司OPENDESIGN欧赛铁路数字工程认证铁路BIM联盟3大宣传平台铁路数字工程认证铁路智慧工地铁路智慧工地铁路站房BIM全过程、全专业咨询服务上海锦申铁道科技有限公司铁路BIM联盟铁路工程第三方BIM咨询服务封面封底封二封三前插1前插2前插3前插4前插5P6P33后插1铁路BIM联盟新媒体宣传平台《中国铁路》杂志中国铁道科学研究院集团有限公司科学技术信息研究所数据中心P1272022年第1期25Copyright©博看网. All Rights Reserved.

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