2.广东中灏勘察设计咨询有限公司云南分公司 云南 蒙自 661199
网络新闻的特点摘要：水利水电工程地质勘察工作面临着复杂的地质条件与较差的自然环境，形成对勘察工作的诸多限制，导致野外作业不便捷，内业需要处理大量重复性工作，降低了工程地质勘察内外业工作的效率及质量。因此，基于数字孪生技术，探寻其在水利水电工程地质中应用的技术路线，深入分析水利水电工程地质勘察需求，完善水利水电工程地质信息管理与服务系统的功能设计，并细化其三维数字化采集系统、地质云平台、三维建模及分析等在工程地质中实际应用的路径。
关键词：数字孪生技术；水利水电工程；工程地质勘察
水利水电工程地质勘察工作贯穿于整个工程建设过程，是水利水电工程建设安全、建设质量、建设进度的基本保障，勘察任务重、采集数据多，并且勘察面临着复杂的地质条件。传统的内外业数据处理技术、数据存储与管理，以及数据采集、数据入库等工作效率低，如存在重复性劳动、手工录入等。为了切实解决工程地质勘察工作的困境，有必要进行数字孪生技术应用的深度探讨。 1.数字孪生技术在水利水电工程地质中应用的技术路线
1.1工程地质勘察需求分析
运用数字孪生技术专门研发水利水电工程地质信息管理与服务系统，首先要深入分析工程地质勘察存在的现实问题，聚焦重点、难点与痛点，结合勘察工作要素、工作流程等，明确地质勘察数字化应用的总体需求，完善系统功能设计，具体功能需求如下，一是地质三维数字采集，为工程地质勘察野外作业提供数据采集技术支撑；二是勘察数据实时传输共享，勘察现场采集数据利用系统直接上传至云平台；三是三维建模，基于采集的数据利用三维地质建模技术，即使勘察地质条件复杂，也可快速搭建三维模型，并进行直观展示；四是地质图编绘，以地质数据库为底层设计，以三维建模为支撑，可快速完成地质图的编绘；五是基于地质模型，水利水电工程多个专业协同开展地质模型的三维设计；六是查询统计，对工程地质数据进行统计分析，可精确计算工程量；七是地质模型数字化移交，将地质勘察成果进行整合，以数字形式移交给云平台；八是CDA与CAE一体化计算分析，计算机辅助设计通过计算、比较、分析，选择最佳设计方案，计算机辅助工程进行设计方案的模拟，评估设计的可行性，论证工程的可用性与可靠性。
1.2系统架构设计
西部论坛萍乡高专教务管理系统基于水利水电工程地质信息化、数字化、实时化、三维立体化勘察的需要，结合地质工作作业流程，突破工作中的重难点，切实解决传统工程地质勘察数据采集、数据传输、数据处理、数据分析、数据挖掘等各项问题，打造数字化应用体系及其功能架构，前端架构分为两个层面，一个是数据传输，基于5G移动网络、卫星、物联网技术等实现数据实时传输；另一个是数据采集终端，利用移动终端、无人机、GPS与GIS等，实现钻孔数据、平洞数据、地质测绘编录、施工地质等的数据采集，并上传至核心层。核心层主要用于工程地质信息管理，基于服务器、云端、PC端运行，主要功能有创建地质全信息模型、工程应用、数据存储处理等，全面深度挖掘地质数据，实现工程地质的可视化分析及展示。终端为模型应用与成果发布层，实现的功能有外业三维数字化采集，自动收集外业获取的地质数据；地质数据管理系统，集中分类管理及存储地质数据；三维建模系统，基于地质数据构建三维立体数字化模型；地质项目管理与查询，为水利水电工程提供工程地质信息服务。数字孪生技术在系统架构设计中，基于工程地质勘察及工作需求，整合利用了物联网技术、三维实景技术、大数据、云计算、GIS技术、Bentley相关技术等，建立水利水电工程地质物理空间与虚拟空间之间的映射关系，数据动态采集、实时传输，两个空间动态交
互，实现地质数据在系统中的互联互通，并可完成物理空间工程地质在虚拟空间的三维仿真模拟。
2.数字孪生技术在水利水电工程地质中的应用路径
2.1工程地质三维数字化采集系统
现代水利水电工程地质勘察内外业工作中信息化程度较高，各种移动终端、无人飞机、电子罗盘，以及先进的地质工程相关软件的运用，全面提高了内业与外业工作的质效。而在数字孪生技术投入使用后，水利水电工程地质勘察内外业工作将上升至新的台阶。运用水利水电工程地质信息管理与服务系统终端的地质三维数字化采集系统，构建内外业数据采集、管理、存储一体化流程，①先内业，在桌面端导入基础数据，主要有地质搜集资料、三维实景图，内业经过项目管理、坐标转换、数据编辑、配准纠正、数据融合、格式转换等预处理后，输出基本底图，传递至外业采集层。②后外业，外业工作接收到基本底图后，在野外勘察现场运用项目管理、坐标转换、配准纠正、底图导入、地质测绘、输入、成果输出等功能，补充、修正、核对基本底图，最后将采集成果反馈给内业。③再内业，内业接收到外业采集成果后，进行一系列的内业处理流程，整合、整理、处理数据，完成
表格、图件等制作，将成果传输至云端，在云端进行工程地质勘察成果的云管理、云存储、云分析、云挖掘，为水利水电工程各部门或相关人员提供云服务。
2.2工程地质云平台
水利水电工程地质数据海量、形式多样、存储格式众多，且由于工程地质工作贯穿于工程建设的始终，使得工程地质数据动态变化，增加了地质数据管理及工程地质服务的难度和复杂性。基于水利水电工程地质大数据，运用数字孪生技术打造水利水电工程地质云平台，集约化、统一化、分类管理不同数据格式与不同种类的地质数据，实现工程地质数据的大共享、大利用，为水利水电工程建设提供优质的地质信息服务。地质云平台主要提供信息管理与信息服务，地理数据采集端，主要有无人机、移动终端、其他设备等。数据管理，包括数据资源、数据权限、个人数据、公共数据、应用权限配置。数据处理，具有数据分析与价值挖掘功能，处理架构为数据虚拟化、数据处理算法与程序、共享物理计算机，嵌入的软件有AutoCAD、MapGis、Bentley Map、MicroStation等。数据服务，云服务、地质数据挖掘服务、三维实景发布及地质建模服务、外业路线数据实时会诊服务、数据查阅检索服务、综合分析服务等。基于云计算、云存储、云服务，构建水利水电工程地
质勘察工作全生命周期的服务机制，并借助物联网技术、5G网络，建立云平台与地质勘察物理空间的实时连接，应用与服务全领域覆盖，为水利水电工程地质勘察内外业提供最佳的技术解决方案，实现工程地质的智能感知、智能应用、智能服务。
装煤机2.3工程地质三维建模
水利水电工程地质为工程建设提供全面的地质数据与信息服务，而地质三维模型则是数据与信息的载体，运用三维实景建模技术，高精度、高清晰、动态化及可视化展示工程地质场景，直观且动态的反映出物理事物的真实状态，如岩体、滑坡三维模型，分析不良地质条件，实时监测显示地质灾害的动态及变化，以及借助三维激光扫描技术，完成洞室三维实景还原，并对洞室特征进行分析等，进一步提升测绘、地质勘察的精度。三维实景实现地上事物外观、位置、高度等的直观映射，地质三维模型与水工BIM模型动态直观呈现地下地质三维图像，三个模型的组合运用，全面展示工程区的物理空间。物理空间与三维模拟空间的信息数据实时交互，打造出水利水电工程全空间的数字孪生体，从而为水利水电工程投资决策、工程设计、施工方案制定、施工管理、建设过程再现等提供准确的地质数据信息与三维建模支撑。当爱已成负担
结语：在水利水电工程地质中充分应用数字孪生技术，构建水利水电工程地质信息管理与服务系统，实现工程地质数据数字化实时采集、实时传输，地质数据的云管理、云存储与定制化的云服务，并通过地质三维模型的构建，为水利水电工程建设提供精准、可视化、高精度、动态变化的三维立体模型，充分满足水利水电工程地质工作的各项需求。
参考文献：
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[2]李锴,张晶.数字孪生技术在水利工程中的应用[J].电子技术,2022,51(8):186-187.
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