CN109858160A - 一种基于bim技术的轨道交通地质信息模型的建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM技术的轨道交通地质信息模型的建模方法，包括以下步骤：将轨道交通全线分为若干标段，采集各标段的场地分层数据和勘探孔单孔分层数据；对场地分层数据进行归一化处理，并形成标段勘探孔单孔分层数据表；将各标段勘探孔单孔分层数据转换至同一坐标系；将轨道交通线路划分出若干建模区段，将全线勘探孔单孔分层表拆分为若干建模区段表格；利用各建模区段表格建立区段三维地质模型，将各区段三维地质模型拼接得到全线三维地质模型。本发明的优点是：可快速、高效建立轨道交通等呈“线状”工程的三维地质BIM模型；相比于轨道交通全线的一次性建模，分区段建模技术可降低建模对于硬件的要求，且在模型应用时更加方便灵活。

Description

一种基于BIM技术的轨道交通地质信息模型的建模方法

技术领域

本发明涉及BIM建模技术领域，具体涉及一种基于BIM技术的轨道交通地质信息模型的建模方法。

背景技术

目前BIM技术的发展越来越快，轨道交通工程领域的结构、机电等专业的BIM技术发展也日趋成熟，相比之下，地质勘察BIM技术的发展稍显滞后，而现阶段，越来越多的设计单位也对勘察单位提出了需要在提交勘察数据成果的同时，提交一份三维地质BIM模型，因此，亟需研发基于BIM技术的轨道交通三维地质建模技术，以便能够快速地将轨道交通勘察成果数据转换为轨道交通三维地质BIM模型，让勘察单位提交的成果更为丰富。同时，提高了勘察成果数据的使用效率，让勘察数据“流动”起来。

轨道交通线路距离往往较长，工程勘察工作量巨大，一般将整条轨道交通线路进行标段划分，分区域进行勘察工作。而勘察成果也具有上述特点，整条线路勘察数据量巨大，整条轨道交通地质BIM模型建模效率低。现阶段，针对轨道交通三维地质建模只能采用通用的“层面法”或者“三棱柱”建模方法，而对于轨道交通工程这类“线状”的工程三维地质建模并没有特定的建模方法，而在采用通用三维地质建模方法时，由于勘察数据量规模较大，往往对建模软件运行的硬件环境要求很高，大幅度提高了地质模型的建模成本。

鉴于上述原因，有必要研发轨道交通三维地质BIM信息模型建模技术，实现大规模勘察数据的三维地质BIM模型建模，能够将轨道交通勘察成果数据快速转换为三维地质BIM模型，实现轨道交通勘察成果数据的高效应用，填补轨道交通BIM技术在勘察专业的缺口，有效提升轨道交通三维地质BIM模型的建模效率，降低建模工作对硬件的要求。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供了一种基于BIM技术的轨道交通地质信息模型的建模方法，该建模方法通过将轨道交通全线分为若干标段，并分标段采集场地分层数据和勘探孔单孔分层数据，然后对获取的数据进行归一化处理、重新排布以及坐标系统一，得到全线勘探孔单孔分层表，再在BIM建模软件上将轨道交通全线划分为若干建模区段，并将全线勘探孔单孔分层表对应拆分为若干建模区段表格，利用该建模区段表格建立各建模区段的区段三维地质模型，最终拼接得到全线三维地质模型。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种基于BIM技术的轨道交通地质信息模型的建模方法，其特征在于所述建模方法包括以下步骤：将轨道交通全线分为若干标段，采集各标段的场地分层数据和勘探孔单孔分层数据；对所述场地分层数据进行归一化处理，并根据得到的归一化场地分层数据对各标段的所述勘探孔单孔分层数据进行重新排布，形成标段勘探孔单孔分层数据表；将各所述标段勘探孔单孔分层数据表中的数据转换至同一坐标系，并整合至同一表格中形成全线勘探孔单孔分层表；将所有勘探孔的孔号按照坐标放置在同一轨道交通线路CAD底图中，划分出若干建模区段，并将所述全线勘探孔单孔分层表对应拆分为若干建模区段表格；利用各所述建模区段表格建立各所述建模区段的区段三维地质模型，将各所述区段三维地质模型拼接得到全线三维地质模型。

归一化处理的方法为：对所述地层分层数据中的地层层号、填充颜色、土质类别和土层名称进行统一。

根据所述归一化场地分层数据形成所述标段勘探孔单孔分层数据表的方法为：基于统一的地层层号，提取各标段出现过的地层层号，按照空间位置从地表往下进行排列，以形成所述标段勘探孔单孔分层数据表。

在形成所述标段勘探孔单孔分层数据表后，对其进行整理，当表中部分勘探孔单孔分层数据由于地层扩充而缺失部分地层数据时，用数字“0”进行填充。

将各所述标段勘探孔单孔分层数据表中的勘探孔单孔分层数据转换至同一坐标系的具体方法为：采用同一套水平坐标系和高程坐标系，将所有勘探孔单孔分层数据通过坐标转换方式进行坐标系统一。

在将所述全线勘探孔单孔分层表对应拆分为若干建模区段表格时，对于位于相邻两个所述建模区段的分界线上的勘探孔，其勘探孔单孔分层数据同时划分至相邻两个所述建模区段的两个所述建模区段表格中。

利用各所述建模区段表格建立各所述建模区段的三维地质模型的具体方法为：采用BIM建模软件平台，直接从建模数据库中读取所述建模区段对应的所述建模区段表格中的各勘探孔单孔分层数据，建立所述建模区段的区段三维地质模型。

在完成各所述建模区段的所述区段三维地质模型后，基于BIM建模软件平台的同一个项目文件，采用链接方式将所有的所述区段三维地质模型导入其中，直接拼接形成所述全线三维地质模型。

本发明的优点是：（1）可快速、高效建立轨道交通等“线状”工程的三维地质BIM模型；（2）相比于轨道交通全线一次性建模，分区段建模技术可降低建模对于硬件的要求，普通的个人工作电脑即可完成建模，不需要高性能工作站；（3）分区段建立的三维地质BIM模型，在模型应用时更加方便、灵活，模型可分可合，应用场景更加多样化。

附图说明

图1为本发明中轨道交通地质信息模型的建模技术路径示意图；

图2为本发明中场地分层表格；

图3为本发明中勘探孔单孔分层表格；

图4为本发明中全线的勘探孔按建模区段进行划分的示意图；

图5为发明中相邻建模区段的分界线及其上的勘探孔的示意图；

图6为本发明中不同区段三维地质模型整合的三维效果示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-6，图中标记1-5分别为：轨道交通线路1、A区勘探孔2、分界线勘探孔3、B区勘探孔4、分界线5。

实施例：如图1-6所示，本实施例具体涉及一种基于BIM技术的轨道交通地质信息模型的建模方法，该建模方法通过将轨道交通全线分为若干标段，并分标段采集场地分层数据和勘探孔单孔分层数据，然后对获取的数据进行归一化处理、重新排布以及坐标系统一，得到全线勘探孔单孔分层表，再在BIM建模软件上将轨道交通全线划分为若干建模区段，并将全线勘探孔单孔分层表对应拆分为若干建模区段表格，利用该建模区段表格建立各建模区段的区段三维地质模型，最终拼接得到全线三维地质模型。

如图1所示，本实施例中的一种基于BIM技术的轨道交通地质信息模型的建模方法包括以下步骤：

（1）将轨道交通线路1全线分为若干标段，收集各标段勘察数据，包括工程勘察场地分层数据以及勘探孔单孔分层数据；

（2）针对收集到的各标段的场地分层数据进行归一化处理，主要包含场地地层层号、填充颜色、土质类别、土层名称等信息的统一；

（3）基于统一的地层层号，提取各标段出现过的地层层号，按照空间位置从地表往下进行排列（填充颜色、土质类别、土层名称等信息保持与地层层号互相关联），形成新的勘探孔单孔分层数据，并制成标段勘探孔单孔分层数据表；

（4）对各标段勘探孔单孔分层数据表中的数据进行整理，当表中部分勘探孔单孔分层数据由于地层扩充而缺失部分地层数据时，用数字“0”进行填充；

（5）将整理后的各标段勘探孔单孔分层数据表中的数据进行坐标系统一，即采用同一套水平坐标系和高程坐标系，将所有数据转换至同一坐标系中，对于不一致的数据需要进行坐标转换；

（6）将转换完成后的各标段的标段勘探孔单孔分层数据表整合至一张表中，形成整条轨道交通线路1的全线勘探孔单孔分层表；

（7）将全线的勘探孔的孔号按照坐标放置在一张轨道交通线路CAD底图中，在CAD环境下对轨道交通线路1进行划分，将其划分成若干建模区段，划分的原则既可按照单个隧道区间进行划分，也可将多个隧道区间整合在一起进行划分；

（8）根据划分到各建模区段里的勘探孔，将对应的勘探孔单孔分层数据形成各自独立的若干建模区段表格，即将原来的全线勘探孔单孔分层表拆分与建模区段数量相同的建模区段表格，各自独立的建模区段表格用于建立各自独立的区段三维地质模型，将各个建模区段表格录入到建模数据库中；需要注意的是，若以某一分界线划分成的两个独立的相邻的建模区段，则位于分界线上的勘探孔的勘探孔单孔分层数据要同时划分到这两个相邻的建模区段的建模区段表格中，即既要参与到其中一个建模区段的三维地质建模，也要参与到另一建模区段的三维地质建模；

（9）采用BIM建模软件平台，利用平台直接从建模数据库中读取勘探孔的勘探孔单孔分层数据，由此建立轨道交通三维地质BIM模型，也即平台分别读取各个建模区段的各个建模区段表格，基于其中的勘探孔单孔分层数据建立区段三维地质模型；

（10）完成各建模区段的区段三维地质模型建模之后，基于BIM平台的同一个项目间，采用链接方式，将所有建模区段的区段三维地质模型导入进去，由于所有勘探孔的平面坐标采用的是同一套平面坐标系与高程坐标系，故导入到项目里面的各区段三维地质模型可直接完成拼接，最终得到轨道交通线路1的全线三维地质模型。

如图1-6所示，本实施例具体以上海某轨道交通该线路三维地质BIM模型建模为例，进一步说明本发明的建模方法。

（1）本实施例中的轨道交通线路1全长36公里，将其划分为若干标段，在收集完全线的地层分层数据和勘探孔单孔分层数据后，所有参与到三维地质建模的勘探孔数量高达1320个；

（2）对1320个勘探孔进行地层归一化处理，地层层号、土层名称等进行统一之后得到整条线路的场地分层数据，如图2所示；在此基础上，对勘探孔单孔分层数据进行重新排布，形成各标段的勘探孔单孔分层的数据表格，对于部分勘探孔由于地层扩充之后缺失部分地层的情况，用数字“0”填充该部分地层数据，如图3所示；

（3）将所有的勘探孔单孔分层数据按照上海市城市坐标系和吴淞高程系进行统一，然后将各标段的勘探孔单孔分层数据表整合到一张表格中，得到全线勘探孔单孔分层表；

（4）将勘探孔按照平面坐标在CAD中进行定位，按照个人划分规则，将整条轨道交通线路1划分为若干建模区段，如图4所示，展示了部分线路按照隧道区间进行划分的结果；然后根据各个建模区段内的勘探孔，将同一建模区段内的勘探孔单孔分层数据划分到一个表格中，形成建模区段表；需要注意的是，比如分界线5将部分线路划分为建模区段A和建模区段B，建模区段A的建模区段表既包含了位于其内的A区勘探孔2对应的数据，也应包含位于分界线5上的分界线勘探孔3对应的数据，同理，建模区段B的建模区段表既要包含位于其内的B去勘探孔4对应的数据，也要包含位于分界线5上的分界线勘探孔3对应的数据；

（5）利用BIM建模软件平台根据各建模区段对应的建模区段表各自独立完成建模，将得到的各建模区段的区段三维地质模型直接导入到BIM平台即可自动完成拼接，得到轨道交通线路1的全线三维地质模型，如图6所示。

本实施例的有益效果是：（1）可快速、高效建立轨道交通等“线状”工程的三维地质BIM模型；（2）相比于轨道交通全线一次性建模，分区段建模技术可降低建模对于硬件的要求，普通的个人工作电脑即可完成建模，不需要高性能工作站；（3）分区段建立的三维地质BIM模型，在模型应用时更加方便、灵活，模型可分可合，应用场景更加多样化。

Claims (8)

1.一种基于BIM技术的轨道交通地质信息模型的建模方法，其特征在于所述建模方法包括以下步骤：将轨道交通全线分为若干标段，采集各标段的场地分层数据和勘探孔单孔分层数据；对所述场地分层数据进行归一化处理，并根据得到的归一化场地分层数据对各标段的所述勘探孔单孔分层数据进行重新排布，形成标段勘探孔单孔分层数据表；将各所述标段勘探孔单孔分层数据表中的数据转换至同一坐标系，并整合至同一表格中形成全线勘探孔单孔分层表；将所有勘探孔的孔号按照坐标放置在同一轨道交通线路CAD底图中，划分出若干建模区段，并将所述全线勘探孔单孔分层表对应拆分为若干建模区段表格；利用各所述建模区段表格建立各所述建模区段的区段三维地质模型，将各所述区段三维地质模型拼接得到全线三维地质模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的轨道交通地质信息模型的建模方法，其特征在于归一化处理的方法为：对所述地层分层数据中的地层层号、填充颜色、土质类别和土层名称进行统一。

3.根据权利要求2所述的一种基于BIM技术的轨道交通地质信息模型的建模方法，其特征在于根据所述归一化场地分层数据形成所述标段勘探孔单孔分层数据表的方法为：基于统一的地层层号，提取各标段出现过的地层层号，按照空间位置从地表往下进行排列，以形成所述标段勘探孔单孔分层数据表。

4.根据权利要求3所述的一种基于BIM技术的轨道交通地质信息模型的建模方法，其特征在于在形成所述标段勘探孔单孔分层数据表后，对其进行整理，当表中部分勘探孔单孔分层数据由于地层扩充而缺失部分地层数据时，用数字“0”进行填充。

5.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的轨道交通地质信息模型的建模方法，其特征在于将各所述标段勘探孔单孔分层数据表中的勘探孔单孔分层数据转换至同一坐标系的具体方法为：采用同一套水平坐标系和高程坐标系，将所有勘探孔单孔分层数据通过坐标转换方式进行坐标系统一。

6.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的轨道交通地质信息模型的建模方法，其特征在于在将所述全线勘探孔单孔分层表对应拆分为若干建模区段表格时，对于位于相邻两个所述建模区段的分界线上的勘探孔，其勘探孔单孔分层数据同时划分至相邻两个所述建模区段的两个所述建模区段表格中。

7.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的轨道交通地质信息模型的建模方法，其特征在于利用各所述建模区段表格建立各所述建模区段的三维地质模型的具体方法为：采用BIM建模软件平台，直接从建模数据库中读取所述建模区段对应的所述建模区段表格中的各勘探孔单孔分层数据，建立所述建模区段的区段三维地质模型。

8.根据权利要求7所述的一种基于BIM技术的轨道交通地质信息模型的建模方法，其特征在于在完成各所述建模区段的所述区段三维地质模型后，基于BIM建模软件平台的同一个项目文件，采用链接方式将所有的所述区段三维地质模型导入其中，直接拼接形成所述全线三维地质模型。