中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
一、研究背景
伴隨著城市化進(jìn)程，地下空間安全問題日益凸現(xiàn)，越來越多的管線和路面面臨老化問題。地下管道是城市的“生命線”，涵蓋了供水、排水、燃?xì)?、電力、通信等多種類型，它們在保障城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)、居民生活和工業(yè)生產(chǎn)等方面起著至關(guān)重要的作用。然而，隨著城市的快速發(fā)展和擴(kuò)張，地下管道系統(tǒng)變得越來越龐大和復(fù)雜，不同類型、不同年代的管道相互交織，形成了一個巨大而復(fù)雜的地下網(wǎng)絡(luò)。
在數(shù)字化城市建設(shè)的大背景下，需要對城市的各種基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行精確的數(shù)字化建模和管理。基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)高精度、全天候、全天時、定位導(dǎo)航授時等功能，其在定位精度、信號穩(wěn)定性等方面都有了顯著提升，為地下管道空間探測提供了新的技術(shù)手段和思路，基于BD定位的地下管線探測，能夠?qū)崿F(xiàn)其空間探測的高精度和多維數(shù)據(jù)建模，對于城市的規(guī)劃、建設(shè)、管理以及應(yīng)急響應(yīng)等都具有重要意義。
二、技術(shù)體系
1、地下空間探測技術(shù)
地下管線工程是一個歷年逐步建成的過程，逐年建設(shè)的積累使一般大中城市的地下管線已是密如蛛網(wǎng)，交叉縱橫。但是早年建設(shè)的地下管線一般都存在資料殘缺不全或不準(zhǔn)確等問題，以致使后續(xù)的地下管線工程規(guī)劃建設(shè)計缺少必要和可靠的依據(jù)，甚至在施工中損壞原有管線，造成重大經(jīng)濟(jì)損失或人員傷亡。陣列式地下空間探測實(shí)現(xiàn)了在非開挖的情況下探測地下管線的走向、埋深及地下管線的隱蔽點(diǎn)等信息從而確定管道在地面上的投影位置和管道埋深。
2、基于BD定位的數(shù)據(jù)采集
城市管線數(shù)據(jù)是地下管線管理信息系統(tǒng)的核心與基礎(chǔ)，包括地下管線的埋設(shè)位置、埋設(shè)深度、鋪設(shè)方向、管線材質(zhì)以及管線特征點(diǎn)、附屬物及地表城市主干道、非機(jī)動車道、人行道以及道路兩側(cè)的綠化帶等區(qū)域位置數(shù)據(jù)信息，地下管線數(shù)據(jù)不僅包含傳統(tǒng)的矢量、地形，影像等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也包含早期建設(shè)圖紙、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時感知、視頻監(jiān)控、BIM等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，城市地下管線數(shù)據(jù)和與之相關(guān)的數(shù)據(jù)來源多、格式雜、數(shù)據(jù)量大，給數(shù)據(jù)的采集處理和管理帶來挑戰(zhàn)。本技術(shù)系列融合了計算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、BD等相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地下空間及相關(guān)聯(lián)的多維信息數(shù)據(jù)采集，助力地下空間一張網(wǎng)建設(shè)管理。
3、地下空間多維數(shù)據(jù)建模技術(shù)
地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)由城市地理地形數(shù)據(jù)、地下管線數(shù)據(jù)和地上三維建筑物模型數(shù)據(jù)等組成，利用多維可視化建模，通過多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)，將BIM、物聯(lián)網(wǎng)、視頻等數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的影像矢量、地形等數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)無縫融合，將地表環(huán)境與地下管線三維數(shù)據(jù)實(shí)時疊加，讓地下管線和地面建筑的關(guān)系一目了然，提高地下管線運(yùn)營安全及地下空間開發(fā)效率。
三、工程應(yīng)用
中交路橋科技有限公司基于BD的地下空間探測技術(shù)及多維數(shù)據(jù)建模技術(shù)體系，通過北斗+GPR+TEM等多技術(shù)融合，地下管線走向及埋深信息探測精度提高到 95%以上；基于光纖傳感(DTS)、相關(guān)儀等技術(shù)的漏損檢測系統(tǒng)，管網(wǎng)漏損檢測準(zhǔn)確率達(dá)到95%以上；基于雪花模型的多維數(shù)據(jù)建模和 Ot-VTK三維可視化技術(shù)，地下空間建模精度達(dá)到 95%以上，實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)、地質(zhì)、地物的高精度融合建模。技術(shù)系列已經(jīng)完成了地下空洞監(jiān)測、管網(wǎng)漏損檢測、地面沉降分析等多個實(shí)際項(xiàng)目并在高校、城市地下管線探測及建模中得到了應(yīng)用，精度滿足要求。
