實景三維② 丨全省十佳之“實景三維助力城市地下空間治理”
發(fā)布時間：
2024-07-31 17:58
來源：
近日，湖南省實景三維創(chuàng)新應用優(yōu)秀案例評選結果出爐。經過單位申報、形式審查、專家初評、現場答辯等環(huán)節(jié)，我院“實景三維與交通大數據模型仿真融合系列應用”“長沙市地下空間基礎數據平臺”兩個案例入選“湖南省實景三維創(chuàng)新應用十佳優(yōu)秀案例”。
今天，讓我們一起走進十佳案例之“實景三維助力城市地下空間治理”，了解長沙如何利用三維地下空間數據賦能城市治理。
一、案例概況
長沙市已建成覆蓋全市域1.18萬平方公里的地形級實景三維。覆蓋主城區(qū)1000平方公里的城市級實景三維。10平方公里重點區(qū)域地面建筑、2100萬平方米的地下空間設施以及42000公里的地下管線部件級實景三維。構建了涵蓋地上下、水上下、室內外全空間的實景三維數據體系，為長沙市高質量發(fā)展提供了統(tǒng)一的空間定位框架和分析基礎。長沙市自然資源和規(guī)劃局基于實景三維長沙成果，利用三維地下空間數據賦能城市治理，開展了一系列應用探索。其中，在城市內澇應急預警、城市水環(huán)境治理與應急搶修、城市復雜地下工程設計以及城市水環(huán)境治理等四個應用場景中，成效顯著。
地下空間信息平臺的建設將地下空間作為一個有機整體進行統(tǒng)籌管理，通過先進技術與地下空間業(yè)務的深度融合，實現城市地下基礎設施信息的采集、更新、利用、共享，滿足設施規(guī)劃建設、運行服務、應急防災等工作需要。構建地下空間全要素綜合三維數據底圖，實現模擬仿真、監(jiān)測預警、應急處置等功能，為城市規(guī)劃、建設、管理以及應急處置提供服務，支撐一網統(tǒng)管及新型智慧城市建設。
二、技術創(chuàng)新
01 高精度三維融合
采用基于實時定位與制圖（SLAM）的城市地下空間數據采集技術,實現了全景影像與激光點云同步采集與匹配，使得移動推掃系統(tǒng)獲取的體的空間幾何信息與高分辨率數碼相機能夠得到高質量的二維紋理數據相融合。
02 海量三維渲染
采用數據分級切片、動態(tài)調度的技術，實現了700公里地面傾斜攝影模型數據、4.2萬公里管網數據、2000多平方公里影像數據、500多處構建筑物三維建模數據、實景點云等海量數據的快速加載和顯示。
03 管線自動建模
采用管網模型自主式更新技術，通過提取二維管網空間及屬性數據庫的更新信息，主動在三維系統(tǒng)中進行單體管線模型及其附屬設施的重建，并同時更新其拓撲關系。應用自動耦合造型法的管網精細化自動建模技術，將長沙市域內3.2萬公里的管網數據快速三維建模。
04 智能分析決策
面向市政線性和面狀工程，提供了碰撞分析、沖突檢測、工程斷面圖等豐富的分析工具箱，為地下空間開發(fā)應用提供支撐。當新建一條地下通道時，相關單位可以將設計方案的三維模型放入系統(tǒng)，查看擬建通道的地質環(huán)境是否存在較高風險，以及它與沿線工程的關系，方便決策人員快捷地判斷設計方案的選址走向是否合理、施工難易程度、安全風險等。
三、推廣應用
1.城市內澇應急預警
利用高精度三維地下管網模型、DEM等實景三維成果，與城市下墊面模型的耦合分析，構建片區(qū)水文水動力模型、地表漫流模型，形成城市內澇模型。通過動態(tài)計算天上來水、管網排水、河道泄水情況，實現對內澇點的精準識別和危害等級預判，在實景三維場景中動態(tài)展示內澇過程及范圍。從2022年起，為開福區(qū)防汛、內澇應急工作提供了提前預警、提前防范、提前疏散避險技術支撐。
2.城市水環(huán)境治理與應急搶修
利用實景三維長沙的地下管網、排水設施、水系等數據，建立了排水管網模型，借助地下空間基礎數據平臺強大的網絡分析、流向分析、節(jié)點分析功能，結合水質分析結果，高效開展排水口污水溯源工作，精準定位污水來源。在金霞經開區(qū)污水溯源工作中，精準發(fā)現雨污管道錯接192處。該工作經驗推廣到了龍王港河流域和靳江河流域的相關工作中，助力實現片區(qū)全面雨污分流，提升水環(huán)境質量。
3. 城市復雜地下工程設計
利用實景三維成果能一體化直觀表達地上地下建構筑物及地下管網現實狀況的優(yōu)勢，在清水路、麓山南路機動車下沉隧道規(guī)劃方案設計時，通過規(guī)劃方案BIM模型與實景三維成果疊加分析，編制了六套規(guī)劃方案，清晰地展示了空間位置關系，精準地測算了改遷工程量和工程造價，為市委市政府決策提供重要的基礎技術支撐。
4. 三維地質體輔助城市建設
平臺利用院內已有鉆孔數據資料，通過內插放樣的技術方法，生成全市的地址三維模型數據，基于該地質體模型，長沙市開展了宗地前置評價服務。在供地的同時，使開發(fā)商提前了解地下地質結構和性質的信息，為工程設計提供依據有效避免工程建設中的地質災害風險，保障工程建設的安全和可持續(xù)發(fā)展。
同時，三維地質體還在長沙市國土空間規(guī)劃論證、地下空間開發(fā)利用研究、交通線網規(guī)劃論證、地質災害管理、重大工程選址等方面開展應用。
四、應用成效
數據集成，匯聚全資源“一張圖”
通過集成并管理城市各部門地下空間相關數據，實現海量多源異構數據的一體化管理，全面再現城市地上地下全資源數據的立體結構，形成地上地下全資源“一張圖”，有效服務于城市安全、地下資源管理、地上地下空間協同開發(fā)等領域。
模擬仿真，賦能未來地下空間治理
面對地下空間未來發(fā)展中可能出現的問題難點，通過構建地下空間模型，提供地下空間模擬仿真應用，及時預判地下空間可能面臨的問題，例如事故影響范圍、救災情況、施工問題、管線開挖、管線容量等進行模擬分析，通過分析結果輔助管理部門提前做好應對措施與科學規(guī)劃，進而提高地下空間精細化、現代化、智能化治理水平。
應急處置，提高綜合管理決策能力
針對城市地下市政基礎設施的隱患事故具有應急處置能力，通過對地下設施的實時監(jiān)控、數據分析和挖掘，當地下空間隱患事故發(fā)生時，能夠快速對事故影響范圍等情況作出分析，并給出應急預案，提高綜合管理決策能力。
五、結束語
當前已進入城市地下空間開發(fā)利用勢頭迅猛的時代，智慧地下空間綜合信息管理平臺將與城市CIM基礎平臺深度融合，地上CIM空間與地下CIM空間共同構成全要素城市CIM空間，有力推動城市地上地下資源精細化協同管理，夯實新型智慧城市的建設。
我院將繼續(xù)發(fā)揮技術優(yōu)勢、數據優(yōu)勢和多專業(yè)協同優(yōu)勢，探索基于三維城市模型和三維管線數據，通過增強現實技術，將地下管線三維數據和現實環(huán)境擬合，將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫“集成，把以往很難體驗到的地下空間實體信息，地下管網，城市部件，模擬仿真后疊加。將虛擬的信息應用到真實世界，專業(yè)數據與現實環(huán)境相結合，為隱蔽空間作業(yè)，道路開挖等工作提供超越現實的感官體驗。
