BM_GeoModeler简介

        BM_GeoModeler（秉睦地质三维建模与分析系统）是深圳市秉睦科技有限公司自主研发的一款面向勘察、岩土专业的大型平台型软件，服务地质三维建模、分析和岩土工程辅助设计。该平台核心技术特别针对地质体特点设计，采用DSI插值算法作为核心建模底层，建模方法先进、数据结构合理，不仅能满足任意复杂地质体快速建模、及其日常性图件的生产需要，而且可以服务岩土工程分析、设计，平台同时提供与Autodesk、Catia、MicroStation、Revit等下游主流专业三维设计软件之间的图形数据交换接口，以及符合国际BIM联盟IFC标准的数据格式，同时也具备与GIS平台接口能力。是适应中国市场岩土勘察BIM建设的实用产品。

     BM_GeoModeler 针对岩土体工程地质勘察、地质三维建模与岩土工程分析、应用的需要开发，是针对岩土工程勘察领域的BIM平台，凭借其独有的系统框架设计和支撑性核心技术区别于世界上其他相似类型的产品。该产品系统构架设计是基于岩、土体工程领域勘察实际工作流程，通过战略和战术两个层面的构架实现，从战略层面讲，系统构架着眼于两个层次的需求：

      行业发展需求：概括而言是三维工作方式和海外市场拓展需要，前者的典型特点是技术难度大，对数学、计算机核心技术能力，以及地质和岩土工程专业能力提出了高标准的要求；面向海外市场的需求体现在多个方面，如远程协同工作机制，希望能够标准化地采集现场资料并及时传递到后方，利用后方技术力量参与工程勘察。此外，海外工程采用的技术标准和流程也可能存在差异，需要体现兼容性，实现以国内工作流程为基础、适应海外工程实践的需要；

      三维协同设计：包括单一主体设计单位内部勘察和设计之间的协同和不同主体设计单位之间的协同，前者已经成为业界的三维协同设计过程中面临的技术瓶颈，相比较而言，后者还没有充分揭露。水电开发投资单位等机构不仅需要和水电开发涉及的所有专业进行必要的交流。

      在国内水电行业率先开展三维协同设计（与现阶段建筑结构等行业推行的BIM工作模式属于同一概念）过程中，上述一些问题已经存在并被广泛认知，其中勘察和设计之间的协同问题早就存在于现实工作中，只是因为三维设计的推进而再次浮出水面和引起关注。从这个角度讲，战略性层面的需求需要通过一系列的战术性措施解决，这些措施首先体现在系统构架的设计，其核心包括两个层面：一是对外不受指定平台功能限制的数据通讯接口，二是系统内部针对岩土体的“勘察、分析、设计一体化”流程，摒弃采用结构设计平台开展岩土体工程设计工作模式，从而避免二者之间底层技术不兼容性导致的困难。

图 1  BM_GeoModeler系统构架与专业间协同工作原理

      图 1表示了充分考虑跨平台之间协同的框架以及本系统在该构架中的位置，其中的左图给出了“不受平台限制”的协同机制，就指定行业而言，当定义好数据交互标准以后，所有交互都可以用这个数据库进行。从这个角度讲，跨专业交互的关键不是哪个指定平台的功能，而是数据交互标准。

        BM_GeoModeler 所体现的“大岩土”理念通过图 1所示流程实现，当嵌入国内和国际上的一些方法和标准（如土层划分标准、岩体质量分级和取值方法等）时，实现立足国内、满足海外工程实践的需要。图中右侧表示按照“大岩土”理念开展工作的框架，勘察专业基础资料被录入和储存在工程地质信息系统（基于数据库技术），通过必要的处理以后形成含属性三维地质模型，供岩土体工程设计（如开挖边坡形态、围岩支护）使用。右图的“大岩土”理念解决勘察、结构设计之间协同问题，这是因为系统兼容岩土工程设计依赖的两大基本条件并能够对地质体进行处理，具体地：

   ♦ 岩土工程设计需要的地质边界条件和工程特性来源于本系统，以含属性地质三维模型的形式存在；

   ♦ 岩土工程设计所需要满足的工程边界条件，如开挖边坡起挖线空间形态、洞室轴线和断面形态可以导入到地质模型内，而对地质体的交切处理、文档分析评价，是含属性三维地质模型的工程应用，逻辑和底层技术上不存在障碍。

产品技术特点

        BM_GeoModeler 开发体现了“中外结合”的技术特点，在面向用户需求的功能构架设计（横向）方面，充分体现了国内市场需求和发展方向，尤其是勘察BIM建设要求，体现在互联网、云等现代技术的融合和跨专业协同。在具体工程应用的纵向流程 上，遵循了欧美国家工程实践中采用的 “大岩土” 工作流程，即岩土体工程的地质、分析、和设计一体化。相比较而言，前一个方面的技术难度不大，是现有技术的融合和应用。而后一个方面对研发工作提出了高要求，一是必须具备良好 “大岩土” 的工程实践经验及其涉及的计算机化技术应用积累，是开发过程中需求规划和功能设计的专业基础；另一个方面是前述的相关数学理论和计算机技术，是实现设计意图的技术保证。

      概括地，BM_GeoModeler 的核心技术体现为以地质三维模型为载体实现岩土力学分析和岩土工程设计，从研发团队掌握的信息看，目前世界上尚无相同市场定位的产品面市。实现这一预期目标涉及多个方面的关键技术，也构成了 BM_GeoModeler 鲜明的技术特点，主要包括：

   1.“大岩土”工作理念：基于“大岩土”设计理念，集成岩土资料采集与管理、地质三维建模、岩土工程分析和设计的全工作流程，可扩充岩土分析设计模块或者以此为基础开发独立的岩土工程分析设计BIM平台；

   2. 系统框架：BM_GeoModeler 面向几何图形、属性数据一体化的要求，分别对应于岩土工程设计依赖的两个基本要素：地质边界条件（几何图形）和岩土体力学特性（属性数据）。采用图形+属性二元数据架构，实现对地质体信息的全面数字化描述。BM_GeoModeler 具体通过数据库和图形一体化、三维图形内部几何信息和属性信息一体化的方式实现，满足勘察、分析、设计一体化的需要；

   3. 地质三维建模技术：基于离散数学、专门针对地质体的DSI建模技术，确保底层技术的领先地位和适应性，突破任意复杂地质体快速建模的技术瓶颈；

   4. 空间网格及数据处理技术：强大的空间网格技术，不仅实现了基于物探、土工试验等结果的属性建模方式，而且成为岩土工程海量数据处理和分析计算的强大引擎，能够轻松完成土层分类、岩体质量分级、挖填方量计算、矿山资源评估等复杂工作；

   5. 专业工程地质数据库技术：采用专业工程地质数据库管理勘察数据，支持地质测绘、勘探、物探、试验测试、施工编录等多种勘察数据资料的录入，同时满足地质三维建模、内业整理与地质分析、力学分析的需要；

   6. 内外业一体化工作流程：勘探布置设计、移动端数据采集及云平台管理一体化工作流程，强化勘探作业的高效、系统性；

   7. 行业定制的建模流程及任意复杂地质体的建模能力：针对土体和平缓岩层独创的一键建模、土层分类建模、岩性建模等批量自动处理建模方式，实现地质三维模型的快速创建；针对岩、土地质体特点分类设计的建模流程引导用户轻松完成地质建模，用效率和可靠性保障推广应用“正向”建模的需要；

   8. 自定义制图模板的批量二维出图：满足不同行业、单位勘测制图标准以及快速、批量出图要求；

   9. 模型发布及与GIS接口：包括针对指定平台的专门数据接口如.dxf, .dgn, .ts等几种方式、以及符合国际BIM联盟IFC标准的数据格式，同时也具备与GIS平台接口能力。

   10. 岩土力学分析接口：为嵌入数值模拟软件如FLAC、UDEC等预留接口，强化后续版本的岩土力学分析能力。

图2  BM_GeoModeler软件主界面窗口

图3  土层一键建模创建的复杂尖灭、透镜体及下伏岩层