“地质+BIM”究竟是什么？地质勘探与BIM结合能干什么？效果如何？

苍茫天地间，地质工程师带着地图、罗盘、放大镜、地质锤，一路披荆斩棘、翻山越岭，用脚步甚至生命进行工程勘察，然后把庞杂的数据逐一写在记录本上。

这是半个多世纪以来南水北调西线工程地质勘察的情景，也是传统工程勘察作业模式的缩影。
2020年4月，南水北调西线工程开始了比选方案的勘察工作，地质专家的挎包里没了地图、罗盘、放大镜等勘察设备，却多了一部“手机”。

黄河设计院副总经理李清波说：“近十来年，由于我们着力推行地质BIM（建筑信息模型）技术应用，工程勘察作业模式实现了质的飞跃。这次西线勘察使用的‘手机’，就是一个便携式移动数据采集设备。”

地质BIM究竟是什么？能干什么？效果如何？

为地质数据打开“高速通道”

工程地质勘察犹如为大地把脉。

然而，大型水利工程或截河拦峡，或穿山越涧，大都位于地势险峻之处。黄河设计院地质院南水北调西线项目部主任工程师张辉说：“外业勘察辛苦、危险不说，采集的数据非常庞杂，回来还要进行二次整理、录入，工作量特别大。”

“科技是国之利器，国家赖之以强，企业赖之以赢”。随着信息化技术快速发展，2005年，地质院立足于工程勘察行业由传统作业模式向内外业一体化、勘察全程信息化和数字化模式转变，开启了地质BIM探索之路。

BIM 推广应用场景

通俗地说，BIM就是根据相关数据，在计算机上构建建筑物模型，有人形象地称之为“把拟建大坝装进计算机”。拟建大坝属于“未来”，坝型、线条、尺寸等均可设计，而地质现象早已形成，并且深藏地下，其性质、特征等千差万别，每项工程的地质条件又千变万化，能做BIM吗？

“这是我们的工作，困难再大也要把它干好。”地质院地质工程信息技术中心（简称地质信息中心）研发人员裴丽娜说，这一领域不像水利专业有老工程师传帮带，他们只能全靠自己一点点摸索，初步建立了包括遥感地质解译、数字采集、图文自动、三维地质、模拟计算、岩土工程设计在内的地质BIM系统，主要研发内容达20余项。

“地质BIM的整个链条分为4步——数据采集、数据管理、三维建模和工程应用。要实现工程勘察作业模式的转变，必须首先实行数字化数据采集和数据管理。”李清波说。

 

地质BIM应用软硬件环境

经过艰难攻关，地质信息中心针对数据采集和管理，自主研发完成了工程勘察数字采集信息系统（简称GEAS）和工程地质综合基础信息平台建设。

2014年10月，GEAS投入使用，包含桌面管理和便携式移动设备采集两个子系统。外业勘察前，先收集大量基础地形地质资料和成果、地质现象初步解译成果等数据资料，汇入GEAS桌面管理子系统，做好采集前的各项准备；在勘察现场，则可用“手机”快速定位空间位置，确认勘察点（线）空间信息，根据提前设定的勘察信息字典库，录入勘察点的属性信息等；外业勘察后，将“手机”采集的数据导入桌面端进行管理应用。

数据一体化管理

地质院工程师侯清波参加过青藏高原区一座水电站的库区外业勘察工作，勘察区域最高处海拔达5100米，75千米库区范围中有30多千米无法行车。“我们当时充分利用了遥感地质解译技术，在室内就可以做很多准备工作，到现场后只需要对不确定的地方进行验证，把主要的工作量布置在关键点上，有的放矢，事半功倍，解决了以前漫山遍野跑的问题。”

在传统工程勘察中，地图是不可或缺的“向导”。使用GEAS后，地图均可事先装入“手机”。地质院工程师罗延婷曾参加过中科院高能物理研究所CEPC项目的工程地质勘察，他说：“全程都是我带着他们选点、查勘、找位置，非常精准。”

GEAS在长路线项目勘察中优势更为突出。引黄济宁（西宁）工程供水主干线达130千米，引水洞长75千米，辅助线路700多千米。地质院地下空间与TBM技术中心副主任姚阳带领技术人员分组行动，每人一部“手机”分头采集数据，前期工作进展很快，为工程立项、建设争取了宝贵时间，2018年、 2019年连续受到黄河设计院嘉奖，青海省政府和青海省水利厅还给黄委和黄河设计院发来了感谢信。

在研发与实践的磨合中，GEAS不断完善，先后获国家计算机软件著作权登记证书4个、发明专利3项，并获黄委科技进步奖一等奖、全国水利水电工程勘测设计金奖。该成果还经河南省科技厅鉴定，“总体上达到国际先进水平，在GIS（地理信息系统）与CAD空间数据转换技术方面达到国际领先水平”。

几内亚苏阿皮蒂水电站地质设代部副主任杨金林对此感受颇深。2017年，他参加了几内亚苏阿皮蒂水电站项目补充勘察，这是西非在建的最大水库。当时，法方技术人员利用传统的机械罗盘在测量产状。“我直接拿出‘手机’一测，结果和他们基本一样。法国科英（TEF）公司的亚历山大教授当时也在场，连问这是什么、有没有法文版的。这说明中国的技术得到了认可!”

苏阿皮蒂

记者了解到，工程勘察还包括勘探、物探、试验等专业，地质BIM并不能取代它们，但各专业的原始资料以及报告、图件、多媒体等成果资料，均可无缝导（录）入工程勘察数据中心，集成在工程地质综合基础信息平台里。

　　

数字地质系统构成

获奖证书

地质院东庄水利枢纽工程项目部经理刘建磊说：“数据只要一导入工程地质综合基础信息平台，数据库就自动建立起来，可以直接统计分析、批量生产剖面、输出报表。”

在科技之力的加持下，数据采集和管理打开了数字化“高速通道”，工作效率提高2～8倍，同时保证了图件质量和标准化程度。

对工程地质实施“精准把脉”

2017年，因地下水涌水问题，中科院高能物理研究所某中微子实验站建设严重滞后，一场国内地质行业的“群英会”紧急召开。

启动大屏幕，打开三维地质模型，随着鼠标转动，数百米深的竖井上所有漏水点的位置、漏水点和建筑物之间的关系、漏水点和结构面之间的位置关系等，都清晰地呈现在专家眼前。

三维地质模型

“以前汇报是用PPT，有时画个示意图比划比划，很多复杂的位置关系仍然解释不清。三维建模后，效果非常直观。当时中科院院士王贻芳一看模型就说‘很好，不用解释，我知道了’。”侯清波说。

据了解，数据集成到工程地质综合基础信息平台后，除生成一些常规应用的图件、报表外，还可将数据导入三维建模平台，直接生成所需工程部位的三维地质模型，使工程地质走进了“可视时代”。

据李清波介绍，应用三维地质模型不仅可以展示空间信息和地质情况，还可进行边坡、洞室稳定性分析计算，为工程立项、设计、施工、运维等各个阶段提供支撑，服务工程全生命周期。

多平台数据模型共享

以上内容来源于：黄河网，作者：秦素娟 席艳秋（本文照片由黄河设计院提供）

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