近年来,中铁二院作为国内特大型工程综合勘察设计企业,始终把发展新质生产力作为推动高质量发展的内在要求,加快前沿技术向传统地质勘察领域集聚,以数字化智能化技术创新为重要着力点,成功构建数字地勘系统,实现了工程地质勘察向高科技、高效能、高质量加速转变,为现代工程技术发展积蓄了更强的“数智”动能。
中铁二院地勘人秉承“上山到顶、下沟到底”的工作理念,为解决传统勘察方式面临的技术难题,建立了复杂艰险山区“天、空、地、井”综合勘察体系,将诸多“不可能”变为“可能”、“构想”变成“现实”,为地勘前沿技术发展贡献了二院力量。
随着地勘手段的日渐丰富,异源、多维、庞大、复杂的地质勘察数据,也给数据采集、分析、应用、拓展等带来新的难题。为更好发掘使用地勘数据“宝藏”,中铁二院利用地理信息、三维建模、物联网、大数据等技术手段,自主研发,建立了集中式采集、存储、处理和发送服务的地质数据中心,并以此为基础,构建了包含勘察、设计、施工、运维、抢险、管理等应用场景的功能平台,实现了基础设施建设全生命周期地质勘察数据“一体化”运用和管理,打开了地质数据应用更加宽广的天地。
一个中心
地质数据中心是数字地勘系统的“大脑”和“中枢神经”,采用云计算、大数据等信息技术,对基础地质、野外调绘、勘探、摄影、实验等海量数据进行存储、管理、分析、发布,连接6个功能平台,实现数据高效共享和协同。
六大平台
采集平台——整合勘察数据的“多面能手”
数据采集平台作为采集勘察数据的“多面能手”,是采集整理勘察设计阶段全部地勘信息数据,并将其数字化、结构化的一体化平台。通过APP端进行外业数据采集,通过WEB端进行内业数据管理及分析,协同多平台数据共享,从而实现勘察工作的高效协同。
处理平台——智能地质勘察的“中央厨房”
数据处理平台是处理勘察设计阶段多源、多维、异构等数据的集中处理平台,能够把遥感、调绘、钻探、物探、原位测试和室内实验等原始地质资料,进行高效统计、运用、分析、标注,并自动生成所需图表、文案等,实现了工程地质数据智能处理等功能。
展示平台——地勘综合分析的“交互利器”
数据展示平台能够综合分析勘察设计阶段地质信息,集成遥感、钻探、试验、物探、BIM、原位测试等数据,借助人工智能实现滑坡智能判识、高光谱岩性识别、围岩分级等多个智能模块,实现三维可视化展示以及地质技术人员与地质数据之间交互,提高综合分析的能力。
超报平台——隧道动态设计的“数据管家”
隧道超前地质预报平台集成预报设计、数据采集、工序管理、地灾展示、综合分析、风险预警等功能,不仅能够高效管理隧道施工过程中获取的各类地质信息,还能为隧道动态设计以及地质灾害防范提供技术支撑。
监测平台——工程地质灾害的“预警雷达”
地质灾害监测预警平台能够利用各类传感装置对工程建设全生命周期的地表形变、地下深部变形、地下水位、防治工程受力、岩土体应力、降雨量、裂缝相对位移、锚杆轴力、围岩体内位移、渗水压力等进行监测,并对滑坡、泥石流、崩塌、危岩落石、隧道底鼓与变形、地面塌陷与沉降等地质灾害防治提供监测预警信息。
管理平台——地质勘查工作的“全能秘书”
地勘管理平台可以对勘探工作进行全程管理,实现计划动态调度、工程数量实时更新、工程资料一键下载。同时,同步研发勘察外业视频智能监控预警模块,可以对勘探作业进行远程监控、智能提醒,不仅提高了勘察管理的效率,也能为多项目资源配置优化等提供支撑。
数字地勘系统改变了传统地质勘查工作的数据采集、管理和应用方式,提高了数据的汇聚流通效率,实现了工程地质信息采集自动化、分析智能化、运用系统化,提升了工程地质工作效率质量和共享服务的能力,是实现地质工作转变的智能助手。
信息采集自动化
信息获取更加多元。在传统地质勘查手段的基础上,系统引入了更多“空、天、地、井”等先进的技术、工具和数据,如全航空物探、半航空物探等,让工程地质信息来源更加多元、手段更加先进、信息更加充沛。
数据采集更加便捷。系统采用APP采集外业地质调绘、钻探等基础外业数据,实现外业数据即采即所得。采用手机拍照采集隧道掌子面围岩图像,自动实现岩性识别和结构面判识,能够实现隧道超前地质预报掌子面素描智能生成。
数据分析智能化
数据处理更加高效。内置分布式数据预处理和信息提取算法,针对地质数据展开深度的挖掘与分析,将文档、图件、影像等传统地质勘察数据迅速处理转化为结构化、空间化数据,省去了大量人工处理所需的时间。
数据分析更加智能。勘察阶段,实现平面图一体化绘制、纵断面一体化绘制、横断面与纵断面相互自动生成、斜孔绘制、非正线断面对口、静探智能分层;施工阶段,采用高分辨率深度神经网络算法,实现多维因素综合分析下的智能快速围岩分级,为地质分析提供参考、依据。
资料运用系统化
信息运用更加融合。系统集成智能地质分析算法、数据挖掘技术和三维地球可视化技术,实现了地上地下一体化的数据融合处理,拓展了分析维度与数据量,为多学科交叉分析提供了数据和算法基础,实现了预报数据与勘察数据的三维可视化,辅助专业人员直观地分析地质问题。
数据利用更加深入。系统更加注重工程建设全过程地质数据的挖掘和利用,特别是针对工程长期运维管理,系统实现了从可研、勘察、设计、施工、运维、监测等各个阶段的数据贯通,利用智能传感技术、物联网技术、云计算技术等技术,可以为灾害预警和应急响应等提供了科学依据和精确数据支撑。
目前,数字地勘系统已经在中铁二院承担的高原铁路、济枣高铁、文靖铁路、黔桂二线铁路等多个项目中广泛应用。从最初的野外地质调查开始,便采用了先进的定位与数据采集技术,结合人工智能辅助岩性判识和岩体结构信息采集,让每一个观测点的记录都更加精准且高效。在钻探作业中,创新的钻探工艺和设备极大地提升了岩芯钻进效率,全新设计的传感器使地质信息获取更为全面细致。在遥感解译中,智能化算法和三维模型能够深度挖掘数据特征,提供更具洞察力的不良地质解译结论。在成果展示中,图件绘制与报告编写运用了自动化算法和综合可视化手段,使成果展示更加生动、清晰、准确。
未来,中铁二院还将加快夯实地质勘察自主核心技术基础,强化前瞻性引领性研究,深度挖掘地质勘察数据与人工智能分析的交叉融合,提升地勘数智化服务能力,打造地下空间工程的数字“图书馆”,让“工程地质数据档案”全面助力智能勘察设计,更好地服务工程运维风险防范,为现代工程技术发展和交通强国建设等注入地勘力量。