蒼茫天地間，地質工程師帶著地圖、羅盤、放大鏡、地質錘，一路披荊斬棘、翻山越嶺，用腳步甚至生命進行工程勘察，然后把龐雜的數據逐一寫在記錄本上。

這是半個多世紀以來南水北調西線工程地質勘察的情景，也是傳統工程勘察作業模式的縮影。
2020年4月，南水北調西線工程開始了比選方案的勘察工作，地質專家的挎包里沒了地圖、羅盤、放大鏡等勘察設備，卻多了一部“手機”。

黃河設計院副總經理李清波說：“近十來年，由于我們著力推行地質BIM（建筑信息模型）技術應用，工程勘察作業模式實現了質的飛躍。這次西線勘察使用的‘手機’，就是一個便攜式移動數據采集設備。”

地質BIM究竟是什么？能干什么？效果如何？

為地質數據打開“高速通道”

工程地質勘察猶如為大地把脈。

然而，大型水利工程或截河攔峽，或穿山越澗，大都位于地勢險峻之處。黃河設計院地質院南水北調西線項目部主任工程師張輝說：“外業勘察辛苦、危險不說，采集的數據非常龐雜，回來還要進行二次整理、錄入，工作量特別大。”

“科技是國之利器，國家賴之以強，企業賴之以贏”。隨著信息化技術快速發展，2005年，地質院立足于工程勘察行業由傳統作業模式向內外業一體化、勘察全程信息化和數字化模式轉變，開啟了地質BIM探索之路。

BIM 推廣應用場景

通俗地說，BIM就是根據相關數據，在計算機上構建建筑物模型，有人形象地稱之為“把擬建大壩裝進計算機”。擬建大壩屬于“未來”，壩型、線條、尺寸等均可設計，而地質現象早已形成，并且深藏地下，其性質、特征等千差萬別，每項工程的地質條件又千變萬化，能做BIM嗎？

“這是我們的工作，困難再大也要把它干好。”地質院地質工程信息技術中心（簡稱地質信息中心）研發人員裴麗娜說，這一領域不像水利專業有老工程師傳幫帶，他們只能全靠自己一點點摸索，初步建立了包括遙感地質解譯、數字采集、圖文自動、三維地質、模擬計算、巖土工程設計在內的地質BIM系統，主要研發內容達20余項。

“地質BIM的整個鏈條分為4步——數據采集、數據管理、三維建模和工程應用。要實現工程勘察作業模式的轉變，必須首先實行數字化數據采集和數據管理。”李清波說。

 

地質BIM應用軟硬件環境

經過艱難攻關，地質信息中心針對數據采集和管理，自主研發完成了工程勘察數字采集信息系統（簡稱GEAS）和工程地質綜合基礎信息平臺建設。

2014年10月，GEAS投入使用，包含桌面管理和便攜式移動設備采集兩個子系統。外業勘察前，先收集大量基礎地形地質資料和成果、地質現象初步解譯成果等數據資料，匯入GEAS桌面管理子系統，做好采集前的各項準備；在勘察現場，則可用“手機”快速定位空間位置，確認勘察點（線）空間信息，根據提前設定的勘察信息字典庫，錄入勘察點的屬性信息等；外業勘察后，將“手機”采集的數據導入桌面端進行管理應用。

數據一體化管理

地質院工程師侯清波參加過青藏高原區一座水電站的庫區外業勘察工作，勘察區域最高處海拔達5100米，75千米庫區范圍中有30多千米無法行車。“我們當時充分利用了遙感地質解譯技術，在室內就可以做很多準備工作，到現場后只需要對不確定的地方進行驗證，把主要的工作量布置在關鍵點上，有的放矢，事半功倍，解決了以前漫山遍野跑的問題。”

在傳統工程勘察中，地圖是不可或缺的“向導”。使用GEAS后，地圖均可事先裝入“手機”。地質院工程師羅延婷曾參加過中科院高能物理研究所CEPC項目的工程地質勘察，他說：“全程都是我帶著他們選點、查勘、找位置，非常精準。”

GEAS在長路線項目勘察中優勢更為突出。引黃濟寧（西寧）工程供水主干線達130千米，引水洞長75千米，輔助線路700多千米。地質院地下空間與TBM技術中心副主任姚陽帶領技術人員分組行動，每人一部“手機”分頭采集數據，前期工作進展很快，為工程立項、建設爭取了寶貴時間，2018年、 2019年連續受到黃河設計院嘉獎，青海省政府和青海省水利廳還給黃委和黃河設計院發來了感謝信。

在研發與實踐的磨合中，GEAS不斷完善，先后獲國家計算機軟件著作權登記證書4個、發明專利3項，并獲黃委科技進步獎一等獎、全國水利水電工程勘測設計金獎。該成果還經河南省科技廳鑒定，“總體上達到國際先進水平，在GIS（地理信息系統）與CAD空間數據轉換技術方面達到國際領先水平”。

幾內亞蘇阿皮蒂水電站地質設代部副主任楊金林對此感受頗深。2017年，他參加了幾內亞蘇阿皮蒂水電站項目補充勘察，這是西非在建的最大水庫。當時，法方技術人員利用傳統的機械羅盤在測量產狀。“我直接拿出‘手機’一測，結果和他們基本一樣。法國科英（TEF）公司的亞歷山大教授當時也在場，連問這是什么、有沒有法文版的。這說明中國的技術得到了認可!”

蘇阿皮蒂

記者了解到，工程勘察還包括勘探、物探、試驗等專業，地質BIM并不能取代它們，但各專業的原始資料以及報告、圖件、多媒體等成果資料，均可無縫導（錄）入工程勘察數據中心，集成在工程地質綜合基礎信息平臺里。

　　

數字地質系統構成

獲獎證書

地質院東莊水利樞紐工程項目部經理劉建磊說：“數據只要一導入工程地質綜合基礎信息平臺，數據庫就自動建立起來，可以直接統計分析、批量生產剖面、輸出報表。”

在科技之力的加持下，數據采集和管理打開了數字化“高速通道”，工作效率提高2～8倍，同時保證了圖件質量和標準化程度。

對工程地質實施“精準把脈”

2017年，因地下水涌水問題，中科院高能物理研究所某中微子實驗站建設嚴重滯后，一場國內地質行業的“群英會”緊急召開。

啟動大屏幕，打開三維地質模型，隨著鼠標轉動，數百米深的豎井上所有漏水點的位置、漏水點和建筑物之間的關系、漏水點和結構面之間的位置關系等，都清晰地呈現在專家眼前。

三維地質模型

“以前匯報是用PPT，有時畫個示意圖比劃比劃，很多復雜的位置關系仍然解釋不清。三維建模后，效果非常直觀。當時中科院院士王貽芳一看模型就說‘很好，不用解釋，我知道了’。”侯清波說。

據了解，數據集成到工程地質綜合基礎信息平臺后，除生成一些常規應用的圖件、報表外，還可將數據導入三維建模平臺，直接生成所需工程部位的三維地質模型，使工程地質走進了“可視時代”。

據李清波介紹，應用三維地質模型不僅可以展示空間信息和地質情況，還可進行邊坡、洞室穩定性分析計算，為工程立項、設計、施工、運維等各個階段提供支撐，服務工程全生命周期。

多平臺數據模型共享

以上內容來源于：黃河網，作者：秦素娟 席艷秋（本文照片由黃河設計院提供）

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