3朱合华 数字隧道(隧道年会)复习课程.ppt

同济大学 2006年11月8-10日 朱 合 华 数字化隧道 Digital Tunnel 中国土木工程学会第12届年会·隧道及地下工程分会第14届年会 暨茅以升诞辰110周年纪念 内容概要 数字化 数字化隧道的概念 数字化隧道的目标 数字化隧道的平台建设 数字化隧道的研究内容 工程应用实例 结论 1 数字化 (Digitization) 数字化生存 数字地球/数字城市 数字地层 数字地下空间 数字化工程 数字隧道 数字基坑 ………… 研究方向：数字地下空间与工程 数字化生存 数字化急剧地改变着人们的生活、工作、思维方式乃至整个社会的文化。 Negroponte 认为（1996）：“信息的DNA”正在迅速取代原子而成为人类生活中的基本交换物。 电子技术从模拟到数字化 数码随身听、DVD、数码摄像机、数码相机、电脑、扫描仪、视频采集卡、MP3、数字电视、数码电冰箱、热水器。 数字地球与数字城市 “数字地球”的概念（1998） “数字地球”是一个可以嵌入海量数据的、多分辨率的、真实地球的三维表示。 “数字城市”的概念 借助3S技术以及传统手段采集基础数据，运用数据库技术、宽带多媒体技术、网络技术及虚拟仿真技术等建立城市区域内数字集成平台和虚拟环境，以实现对城市基础设施功能的动态监测管理以及辅助决策的技术体系。 数字地下空间与工程 地下空间: 相对于充满空气为介质的地上空间来说,以岩土介质和地下水为介质的地面以下的空间即为地下空间. 数字地下空间是要实现地下空间信息的数字化管理，建立一个包括地层、地下管线、地下构筑物、地下水资源等多源信息的数据库，以此为基础经过专业建模过程，实现地下空间的三维可视化和空间统计分析。包括：数字地层、数字地下管线、数字地下构筑物三大部分。 数字地层(1998), 即是利用现代的计算机技术，将原始地层信息（由地壳运动和周围环境引起的）和施工扰动地层信息（由人类工程活动引起的），用数字化的方法直观地展现出来。数字地层是数字地球系统的一个部分，地球表面之下的、人类工程活动所及的范围。 数字化工程:对工程对象的建设与运营全过程进行数字化,最终建立工程的数字化博物馆和”病历单”。 2　 数字化隧道工程的概念 数字化隧道工程是指以三维数字地层为依托，以信息化手段对隧道建设过程中的勘察、设计、施工和监测等数据进行集中高效地管理，为隧道的建设、管理、运营、维护与防灾提供信息共享平台。工程建设完成后建成一个隧道的“数字化博物馆”，最终实现对隧道全生命周期的数字化。 美国Virginia Tech的 Marte Gutierrez 等 (2003) 提出了地下空间的自适应实时地质成图和分析设计系统的研究计划 (AMADEUS); 奥地利的GEODATA (2004) 启动了基于数字城市模型的 ‘CITYGRID’ 计划; 英国剑桥大学的Kenichi Soga 等 (2005) 利用智能无线传输网络开始了 ‘Smart infrastructure’,以监控隧道,桥梁和供水系统等基础设施; 捷克的Scucka Jiri 等 (2006) 提出了隧道掌子面前方的地质成图数字化系统; 韩国的Myung Sagong (2006) 使用PDA和无线网络开发了数字隧道掌子面成图系统 (DiTFAMS) 同济大学隧道及地下工程数字化的研究工作开始于1999年，已经历经8年 国内外在隧道及地下工程数字化研究方面 空间数据采集 数据交换 数据查询 分析 加工 4 数字化隧道工程平台建设 5 数字化隧道工程的研究内容 5.1 三维信息综合平台 建立一个存储、处理、表达、分析数字化隧道数据信息的信息综合平台, 充分整合隧道建设中的各类数据。 5.2 地层及隧道等构筑物建模 基于三维地层建模方法构建三维数字地层； 利用三维建模方法实现对隧道及相关附属设施的建模； 包含隧道的三维地层模型任意剖切； 利用可视化和虚拟浏览技术实现隧道的动态显示和漫游功能。 5.3 隧道设计数字化 能够对隧道进行参数化设计并能够优化设计参数; 对设计参数能够进行三维空间查询； 查询任意断面的设计图纸，并对设计图纸进行修改、管理、汇总。 隧道设计参数查询 隧道设计图查询 隧道设计图纸 5.4 隧道施工数字化 根据实际揭露的地层信息（含超前地质预报、地质素描等），结合工程经验对 地层进行动态更新； 根据施工过程中的地质条件的变化，修改隧道设计参数； 对整个施工工况及进度进行记录，并加以直观地显示； 隧道施工组织过程的三维动态显示； 对施工过程中涉及到的工程量进行统计、分析； 对于施工过程中出现的特殊情况（地质灾害和工程灾害等）以文字、图像和图 纸的形式给