楊文 劉東海 譚其志 馮友文

摘要：夾巖水利樞紐工程面板堆石壩建設(shè)過(guò)程中涉及眾多動(dòng)靜態(tài)信息，如何綜合集成這些信息，為工程建設(shè)管理與大壩運(yùn)行提供全面準(zhǔn)確的信息支持，是工程建設(shè)中需要解決的重要技術(shù)問(wèn)題。結(jié)合夾巖工程特點(diǎn)與需求，研制開(kāi)發(fā)了夾巖數(shù)字大壩系統(tǒng)，對(duì)大壩建設(shè)過(guò)程中的質(zhì)量、安全、進(jìn)度等信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集，構(gòu)建了基于B/S模式的大壩綜合信息集成平臺(tái)和三維虛擬模型，動(dòng)態(tài)耦聯(lián)工程建設(shè)信息、三維場(chǎng)景和無(wú)人機(jī)航拍全景，實(shí)現(xiàn)了夾巖大壩建設(shè)多源信息的可視化、虛實(shí)化管理與數(shù)字化歸檔，為參建各方對(duì)工程進(jìn)行精細(xì)管理，以及大壩運(yùn)行后的健康診斷提供了信息應(yīng)用和支撐平臺(tái)，從而為創(chuàng)新工程建設(shè)管理手段、打造優(yōu)質(zhì)精品工程提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：面板堆石壩; 數(shù)字大壩; 精細(xì)管理; 三維可視化; 夾巖水利樞紐工程

中圖法分類(lèi)號(hào)： TP391文獻(xiàn)標(biāo)志碼： ADOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2019.02.039

夾巖水利樞紐工程是國(guó)務(wù)院確定的“十三五”時(shí)期建設(shè)的172項(xiàng)重大水利工程之一，是貴州省水利建設(shè)龍頭項(xiàng)目，水庫(kù)正常蓄水位1 323 m，總庫(kù)容13.23億m?3，壩后電站裝機(jī)容量90 MW，總供水人口267萬(wàn)人，為I等大（一）型工程，總投資186億元。工程建成后將在黔西北地區(qū)構(gòu)建起以大型水利樞紐為支撐的安全有效的水資源保障體系。夾巖水利樞紐工程大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高154 m，壩長(zhǎng)429 m，大壩等級(jí)高、規(guī)模大，涉及施工環(huán)節(jié)及參建單位眾多，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理是確保工程建設(shè)始終受控，提高施工質(zhì)量的重要手段。目前，夾巖面板堆石壩填筑碾壓質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)[1]已投入運(yùn)行，大壩壩體內(nèi)埋設(shè)有各類(lèi)安全監(jiān)測(cè)儀器以對(duì)壩體結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行健康診斷。除此之外，工程建設(shè)過(guò)程中還涉及進(jìn)度、面貌等其他信息。如何把上述眾多動(dòng)靜態(tài)信息進(jìn)行綜合集成、可視化管理與數(shù)字化歸檔，進(jìn)而為大壩施工、運(yùn)行與工程建設(shè)管理等提供全面、快捷、直觀的信息服務(wù)和決策支持，是工程建設(shè)精細(xì)管理中需要解決的重要技術(shù)問(wèn)題。

鐘登華[2-3]開(kāi)拓性地提出了水利水電工程施工實(shí)時(shí)控制關(guān)鍵技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下數(shù)字大壩集成技術(shù)，為水利工程施工信息化管理提供了技術(shù)路線和實(shí)現(xiàn)手段。目前，該技術(shù)已在糯扎渡水電站[4]、長(zhǎng)河壩水電站[5]、梨園水電站[6]、溧陽(yáng)抽水蓄能電站、南水北調(diào)高填方渠道工程等近20個(gè)工程中取得了成功的應(yīng)用。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與云計(jì)算、智能技術(shù)等的發(fā)展，數(shù)字大壩正向智慧大壩發(fā)展演化，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)精細(xì)化的可感知、可分析、可控制的智能化大壩建設(shè)與運(yùn)行管理[7]。

近年來(lái)，無(wú)人機(jī)（UAV）技術(shù)發(fā)展迅猛，很多學(xué)者開(kāi)始探索該技術(shù)在工程管理中的應(yīng)用。Wang等[8]利用無(wú)人機(jī)搭載激光雷達(dá)實(shí)時(shí)采集工程面貌信息，并結(jié)合建筑物BIM實(shí)現(xiàn)了施工質(zhì)量的實(shí)時(shí)控制;Melo等[9]基于工程實(shí)例，評(píng)估了無(wú)人機(jī)在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全檢查的可行性;Ellenberge等[10]研究了利用無(wú)人機(jī)圖像自動(dòng)識(shí)別橋梁結(jié)構(gòu)損傷的方法。然而，UAV在水利工程面板堆石壩管理中的應(yīng)用還較為少見(jiàn)，如何對(duì)大壩施工實(shí)景面貌進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集與集成，從而輔助進(jìn)度分析與工程決策，也是有待解決的問(wèn)題。

本文借鑒已有工程數(shù)字大壩建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)夾巖面板堆石壩工程特點(diǎn)與需求，研發(fā)了夾巖數(shù)字大壩系統(tǒng)，研究利用無(wú)人機(jī)航拍輔助進(jìn)度分析的具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)和夾巖大壩建設(shè)質(zhì)量、安全、進(jìn)度等信息的動(dòng)態(tài)可視化集成方法，可為參建各方對(duì)工程進(jìn)行精細(xì)管理及大壩運(yùn)行后的健康診斷提供有力的支撐平臺(tái)。

1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

針對(duì)工程實(shí)際情況，夾巖數(shù)字大壩系統(tǒng)需滿(mǎn)足以下功能：① 需對(duì)大壩填筑碾壓過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及施工進(jìn)度數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合集成;② 對(duì)工程樞紐布置及大壩建設(shè)場(chǎng)景進(jìn)行三維數(shù)字建模，實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)字大壩的瀏覽漫游;③ 動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)大壩建設(shè)管理信息與三維模型，用直觀、形象的方式實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)的精細(xì)管理。根據(jù)上述系統(tǒng)需求，提出如下系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)架和功能結(jié)構(gòu)。

1.1系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

根據(jù)夾巖面板堆石壩工程應(yīng)用需求和建設(shè)目標(biāo)，采用現(xiàn)代信息技術(shù)與先進(jìn)軟件開(kāi)發(fā)工具，設(shè)計(jì)了如圖1所示的基于B/S模式的系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)。

系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)包括屬性數(shù)據(jù)和影像模型數(shù)據(jù)兩種類(lèi)型。通過(guò)填筑碾壓質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)碾壓質(zhì)量信息和安全監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行采集，并定期錄入大壩填筑碾壓進(jìn)度信息。對(duì)于影像模型數(shù)據(jù)，工程三維模型作為重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)應(yīng)用前預(yù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，工程面貌由無(wú)人機(jī)定期采集，視頻監(jiān)控則由現(xiàn)場(chǎng)定點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集。

屬性數(shù)據(jù)與影像模型間根據(jù)實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)邏輯，通過(guò)ID映射等方式相互關(guān)聯(lián)，以便在后續(xù)應(yīng)用中，借助實(shí)景影像、三維模型等視覺(jué)數(shù)據(jù)對(duì)質(zhì)量、安全、進(jìn)度信息進(jìn)行直觀表達(dá)。

用戶(hù)通過(guò)瀏覽器登陸系統(tǒng)，從服務(wù)器獲取工程建設(shè)信息，實(shí)現(xiàn)基于三維場(chǎng)景的工程信息可視化管理及輔助決策。

1.2系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

如圖2所示，從功能定位出發(fā)，整個(gè)系統(tǒng)可劃分為6個(gè)子系統(tǒng)：分別為碾壓質(zhì)量數(shù)字化系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)數(shù)字化系統(tǒng)、施工進(jìn)度數(shù)字化系統(tǒng)、樞紐布置數(shù)字化系統(tǒng)、工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)和樞紐布置數(shù)字化系統(tǒng)、工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)和工程面貌航拍全景系統(tǒng)。現(xiàn)將它們各自功能簡(jiǎn)單介紹如下。

圖2系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)Fig.2System function structure

（1） ?碾壓質(zhì)量數(shù)字化系統(tǒng)。基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的大壩施工三維數(shù)字模型（反映實(shí)際三維進(jìn)度形象），集成面板堆石壩填筑碾壓質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)獲取的碾壓質(zhì)量信息，實(shí)現(xiàn)完工倉(cāng)面碾壓軌跡、碾壓遍數(shù)、壓實(shí)厚度和激振狀態(tài)等施工過(guò)程信息的可視化查詢(xún)與管理。動(dòng)態(tài)錄入大壩試坑檢測(cè)質(zhì)量信息，建立網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的試坑三維數(shù)字模型，使得用戶(hù)根據(jù)位置、時(shí)間等條件篩選便能可視化地查詢(xún)?cè)嚳訖z測(cè)結(jié)果。

（2） ?安全監(jiān)測(cè)數(shù)字化系統(tǒng)。建立大壩變形、沉降、滲流等安全監(jiān)測(cè)儀器布置的三維可視化模型，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器的分類(lèi)別、分?jǐn)嗝骘@示和大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施布置的三維場(chǎng)景漫游。建立安全監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)信息與監(jiān)測(cè)儀器三維模型的一一對(duì)應(yīng)連接，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊儀器模型便可查詢(xún)其對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信息，并可對(duì)大壩變形、沉降、水平位移、滲壓、應(yīng)力應(yīng)變等監(jiān)測(cè)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與圖表繪制。

（3） ?施工進(jìn)度數(shù)字化系統(tǒng)。建立大壩二維和三維進(jìn)度模型，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下大壩計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際的可視化查詢(xún)與動(dòng)態(tài)仿真，并能生成二維進(jìn)度形象對(duì)比圖和工程量對(duì)比圖，以方便進(jìn)度偏差分析。

（4） ?樞紐布置數(shù)字化系統(tǒng)。在對(duì)工程施工場(chǎng)地布置、道路交通、樞紐布置、地形地貌情況等數(shù)字化處理基礎(chǔ)上，建立夾巖水庫(kù)面板堆石壩施工總布置三維模型，實(shí)現(xiàn)工程三維場(chǎng)景的交互漫游與操作，為觀察大壩細(xì)部設(shè)計(jì)和樞紐布置提供逼真的交互式平臺(tái)。

（5） ?工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。集成夾巖工程壩區(qū)現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以方便監(jiān)管人員隨時(shí)調(diào)用遠(yuǎn)程查看大壩碾壓作業(yè)情況，并與碾壓監(jiān)控信息進(jìn)行對(duì)比分析。

（6） ?工程形象面貌航拍全景系統(tǒng)。利用無(wú)人機(jī)定

期采集壩區(qū)施工全景，記錄工程整體形象面貌變化，實(shí)現(xiàn)壩區(qū)樞紐實(shí)景的交互漫游。通過(guò)不同時(shí)期工程面貌全景的對(duì)比，管理人員可直觀地從宏觀角度分析評(píng)價(jià)施工進(jìn)度。

2系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1工程三維場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)可視化

要實(shí)現(xiàn)B/S模式下的綜合信息可視化管理，構(gòu)建工程施工三維數(shù)字場(chǎng)景并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可視化發(fā)布是基礎(chǔ)前提。三維場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)可視化的目的是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、組件對(duì)象模型等技術(shù)將夾巖項(xiàng)目三維模型在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下發(fā)布，實(shí)現(xiàn)基于WEB瀏覽器的模型漫游、縮放、圖層控制等操作，為后續(xù)集成工程屬性信息（質(zhì)量、安全、進(jìn)度等），進(jìn)而生動(dòng)直觀的方式實(shí)現(xiàn)信息管理打下基礎(chǔ)。本次研究采用了基于多源空間數(shù)據(jù)的三維建模方案。具體來(lái)說(shuō)，采用數(shù)字高程模型（DEM）疊加航拍遙感影像的方式構(gòu)建工區(qū)地形，采用三維實(shí)體建模的方式構(gòu)建壩體、溢洪道、圍堰等水工建筑物，并貼以適當(dāng)紋理以增強(qiáng)真實(shí)感，最終將上述不同格式、不同來(lái)源的空間模型按統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行綜合，構(gòu)建夾巖面板堆石壩施工三維虛擬場(chǎng)景。

采用ActiveX技術(shù)對(duì)構(gòu)建完成的三維模型進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)可視化發(fā)布，該技術(shù)在保持瘦客戶(hù)端優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)解決了動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)傳輸量大的問(wèn)題，能有效保證網(wǎng)絡(luò)三維可視化的實(shí)現(xiàn)。如圖3所示，具體實(shí)現(xiàn)流程如下：① 用戶(hù)通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)內(nèi)嵌ActiveX插件的Web頁(yè)面，瀏覽器自動(dòng)下載插件并將ActiveX控件注冊(cè)到客戶(hù)端;② 用戶(hù)與圖形界面進(jìn)行交互，通過(guò)ActiveX控件經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)言向Web應(yīng)用服務(wù)器中的事務(wù)邏輯類(lèi)提出數(shù)據(jù)請(qǐng)求;③ 應(yīng)用服務(wù)器接收用戶(hù)請(qǐng)求，通過(guò)數(shù)據(jù)源訪問(wèn)接口實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，將數(shù)據(jù)逆序傳到客戶(hù)端（瀏覽器），客戶(hù)端通過(guò)ActiveX控件于插件中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)及圖形的顯示。

2.2多源工程信息動(dòng)態(tài)耦聯(lián)

夾巖面板堆石壩建設(shè)多源信息包括碾壓質(zhì)量、安全監(jiān)測(cè)、施工進(jìn)度、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景等。其中，碾壓質(zhì)量信息由填筑碾壓質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行采集[1]，包括倉(cāng)面開(kāi)/閉倉(cāng)時(shí)間、碾壓軌跡、碾壓遍數(shù)、壓實(shí)厚度、激振狀態(tài)以及試坑檢測(cè)等;安全監(jiān)測(cè)信息包括監(jiān)測(cè)儀器出廠信息、埋設(shè)信息和安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（由安全監(jiān)測(cè)標(biāo)信息系統(tǒng)采集）;施工進(jìn)度信息包括計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度兩方面，實(shí)際進(jìn)度隨著壩體澆筑上升定期動(dòng)態(tài)錄入;現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景信息由工程視頻監(jiān)控和航拍面貌全景兩部分構(gòu)成。

圖3基于ActiveX的三維場(chǎng)景網(wǎng)絡(luò)可視化發(fā)布Fig.3Web visualization of 3D scene based on ActiveX

所謂工程信息動(dòng)態(tài)耦聯(lián)便是要將上述工程建設(shè)過(guò)程中動(dòng)態(tài)采集更新的多源數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的工程三維模型建立耦合映射關(guān)系，從而依托于三維數(shù)字模型對(duì)動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的工程建設(shè)信息進(jìn)行直觀地表現(xiàn)和應(yīng)用。圖4為多源工程信息動(dòng)態(tài)耦聯(lián)模型。通過(guò)關(guān)鍵字段（倉(cāng)面ID和儀器ID）關(guān)聯(lián)的方法，分別建立碾壓質(zhì)量信息及安全監(jiān)測(cè)信息與碾壓施工三維數(shù)字模型和安全監(jiān)測(cè)三維數(shù)字模型的動(dòng)態(tài)映射關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的三維可視化交互查詢(xún)[11]。施工進(jìn)度信息由用戶(hù)定期按實(shí)際施工情況錄入，系統(tǒng)從錄入信息中提取壩體填筑二/三維數(shù)字模型參數(shù)，動(dòng)態(tài)繪制施工進(jìn)度面貌。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景信息分別由工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)和無(wú)人機(jī)航拍采集，夾巖數(shù)字大壩系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，以方便用戶(hù)隨時(shí)調(diào)用查看。

2.3工程形象面貌航拍全景制作

采用航拍方式制作工程施工面貌全景，有利于管理人員從宏觀視角總體把握項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)展。全景制作過(guò)程包括航拍照片采集、照片拼接處理和全景網(wǎng)絡(luò)發(fā)布3個(gè)步驟[12-13]。

（1） 航拍照片采集。本次研究采用大疆精靈Phantom 3作為航拍設(shè)備。起飛前，進(jìn)行設(shè)備安裝并查看開(kāi)機(jī)自檢信息，確保GPS信號(hào)、電池電量等狀態(tài)良好，同時(shí)宜選擇開(kāi)闊平坦地帶作為起飛地點(diǎn)。起飛后，操控?zé)o人機(jī)至指定航拍地點(diǎn)（如壩址河床中軸線上空），調(diào)整云臺(tái)相機(jī)俯仰角，在俯拍、平拍和仰拍3種狀態(tài)下，分別旋轉(zhuǎn)機(jī)體360°各拍攝6～8張照片，并注意保證相鄰照片間有重疊部分。航拍任務(wù)完成后，指揮飛機(jī)返航，從機(jī)載存儲(chǔ)卡獲取照片。

（2） 照片拼接處理。圖像拼接是三維全景技術(shù)的關(guān)鍵，它將一系列有重疊邊界的普通圖像進(jìn)行無(wú)縫拼接以得到全景圖。采集完成航拍圖后，對(duì)相鄰照片間的重疊部分進(jìn)行像素加權(quán)融合處理，從而拼接出采集點(diǎn)處的框幅式全景圖，然后通過(guò)球面投影，將框幅式像片投影到以焦距為半徑的球面坐標(biāo)系中。

（3） 全景網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)引擎將制作完成的航拍面貌全景發(fā)布渲染，實(shí)現(xiàn)基于Web瀏覽器的全景漫游瀏覽。調(diào)用引擎的應(yīng)用編程接口，快速定制面向夾巖面板堆石壩建設(shè)管理應(yīng)用需求的功能及界面。

3系統(tǒng)在工程建設(shè)精細(xì)管理中的應(yīng)用

夾巖數(shù)字大壩系統(tǒng)自2018年3月起正式投入運(yùn)行，在工程建設(shè)精細(xì)化管理中發(fā)揮了重要作用。如圖5所示為夾巖項(xiàng)目工程精細(xì)化管理框架。碾壓質(zhì)量數(shù)字化系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)數(shù)字化系統(tǒng)和施工進(jìn)度數(shù)字化系統(tǒng)分別從碾壓質(zhì)量管理、安全監(jiān)測(cè)管理和施工進(jìn)度管理3方面為夾巖工程精細(xì)化管理提供直接的信息服務(wù)支撐，樞紐布置數(shù)字化系統(tǒng)、工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)和工程面貌航拍全景系統(tǒng)則為工程決策管理提供虛實(shí)場(chǎng)景的可視化輔助。

3.1碾壓質(zhì)量管理

圖6為主堆石區(qū)某倉(cāng)面碾壓信息的查詢(xún)界面，倉(cāng)面區(qū)域及其邊界會(huì)在壩體相應(yīng)高程面貌上高亮顯示。跟倉(cāng)面相關(guān)的信息包括基本信息（名稱(chēng)、設(shè)計(jì)碾壓參數(shù)等）和圖形報(bào)告。通過(guò)插值算法，倉(cāng)面上任意一點(diǎn)都關(guān)聯(lián)了該點(diǎn)網(wǎng)格的相關(guān)碾壓質(zhì)量信息，如網(wǎng)格坐標(biāo)、碾壓遍數(shù)、碾壓高程、壓實(shí)厚度等。當(dāng)用戶(hù)鼠標(biāo)點(diǎn)擊碾壓倉(cāng)面，該事件便會(huì)觸發(fā)WEB端的JavaScript代碼訪問(wèn)后臺(tái)服務(wù)器，從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取相應(yīng)的信息并向客戶(hù)端返回查詢(xún)結(jié)果。

通過(guò)碾壓圖形報(bào)告，管理人員可方便直觀地把握倉(cāng)面整體碾壓質(zhì)量[14-15]。圖7顯示了某倉(cāng)面生成的3類(lèi)圖形報(bào)告。碾壓軌跡圖形報(bào)告用于評(píng)價(jià)碾壓作業(yè)方向、行駛速度及激振狀態(tài)是否合格，超速碾壓和激振狀態(tài)不合格位置的軌跡會(huì)用高亮顏色顯示;碾壓遍數(shù)圖形報(bào)告用于評(píng)價(jià)整體碾壓遍數(shù)是否達(dá)標(biāo)，并指示欠碾/漏碾位置;壓實(shí)厚度圖形報(bào)告則用于評(píng)價(jià)倉(cāng)面壓實(shí)均勻性和壓實(shí)厚度是否合格。

3.2安全監(jiān)測(cè)分析與管理

圖8為安全監(jiān)測(cè)數(shù)字化系統(tǒng)界面。對(duì)于各類(lèi)監(jiān)測(cè)儀器，由于其外形特征并非大壩安全監(jiān)測(cè)關(guān)注的重點(diǎn)，因此本研究采用不同形狀和顏色的三維形體來(lái)代表變位計(jì)、滲壓計(jì)及土壓力計(jì)等5類(lèi)不同的監(jiān)測(cè)儀器。當(dāng)某個(gè)儀器模型被點(diǎn)擊，該事件首先觸發(fā)獲取該模型對(duì)應(yīng)的ID號(hào)碼，然后利用ID號(hào)從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索相應(yīng)的出廠信息、埋設(shè)信息、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)信息，這些數(shù)據(jù)最后被推送到WEB端，在界面相應(yīng)位置進(jìn)行顯示，并利用HTML5 Canvas繪制監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)程曲線。

3.3施工進(jìn)度管理

在施工進(jìn)度數(shù)字化系統(tǒng)中，計(jì)劃進(jìn)度由開(kāi)發(fā)人員在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)預(yù)錄入，實(shí)際進(jìn)度則隨施工進(jìn)程推進(jìn)由管理人員動(dòng)態(tài)錄入。圖9顯示了截至2018年4月的施工進(jìn)度對(duì)比分析。通過(guò)分析，可以看到下游堆石區(qū)趕在計(jì)劃進(jìn)度之前超額完成了填筑任務(wù)，而主堆石區(qū)則出現(xiàn)了明顯的滯后。引起滯后的原因是壩踵凹槽處薄弱層較多，基坑開(kāi)挖處理困難，導(dǎo)致填筑開(kāi)始時(shí)間滯后，從而影響了后續(xù)填筑碾壓。目前，在建設(shè)單位緊密督促下，施工單位日夜奮戰(zhàn)，已完成基坑處理工作，并開(kāi)始了大強(qiáng)度的填筑碾壓工作，計(jì)劃按期達(dá)到度汛高程。

3.4虛實(shí)場(chǎng)景輔助決策管理

夾巖數(shù)字大壩系統(tǒng)提供了包括三維虛擬模型和航拍實(shí)景等在內(nèi)的工程場(chǎng)景可視化工具，以輔助管理人員用更直觀的方式進(jìn)行決策分析，如圖10所示。樞紐布置數(shù)字化系統(tǒng)基于設(shè)計(jì)信息構(gòu)建夾巖工程樞紐布置的三維虛擬場(chǎng)景，可用于輔助方案比選、會(huì)商研討、工程形象推廣等。工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集關(guān)鍵區(qū)域影像視頻，起到監(jiān)管督促作用，并可利用壩面填筑區(qū)域攝像頭輔助碾壓質(zhì)量監(jiān)控。工程面貌航拍全景由系統(tǒng)維護(hù)人員定期（一周一次）于壩址和上游圍堰兩個(gè)點(diǎn)位采集制作，該系統(tǒng)用于管理人員整體把握施工全貌，并與施工進(jìn)度數(shù)字化系統(tǒng)互為驗(yàn)證，歷史上不同時(shí)期的航拍全景都會(huì)歸檔記錄，方便用戶(hù)隨時(shí)調(diào)取查看。

4結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)夾巖面板堆石壩工程應(yīng)用需求，筆者所在團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了夾巖“數(shù)字大壩”系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用基于B/S模式的技術(shù)架構(gòu)，動(dòng)態(tài)采集大壩建設(shè)過(guò)程中的質(zhì)量、安全、進(jìn)度等信息，構(gòu)建工程三維虛擬場(chǎng)景和無(wú)人機(jī)航拍全貌實(shí)景，并將工程建設(shè)信息、三維場(chǎng)景和航拍全景進(jìn)行耦聯(lián)集成，實(shí)現(xiàn)了夾巖大壩建設(shè)多源信息的可視化、虛實(shí)化管理與數(shù)字化歸檔。自2018年3月正式投入運(yùn)行以來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)作良好，在工程建設(shè)精細(xì)化管理中發(fā)揮了重要作用，為創(chuàng)新工程建設(shè)管理手段、打造優(yōu)質(zhì)精品工程提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

通過(guò)高清視頻識(shí)別耦合三維模型，進(jìn)而從一個(gè)整體畫(huà)面對(duì)工地現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)度指揮和應(yīng)急處置，可進(jìn)一步提高工程建設(shè)管理效率和水平，這將是進(jìn)一步要做的研究工作。

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引用本文：楊文，劉東海，譚其志，馮友文.夾巖數(shù)字大壩系統(tǒng)在工程精細(xì)管理中的應(yīng)用[J].人民長(zhǎng)江，2019，50（2）：218-223.

Application of digital dam system in fine management of Jiayan Water Conservancy Project

YANG Wen?，LIU Donghai?2，TAN Qizhi?，F(xiàn)ENG Youwen?3

（1.Guizhou Water Investment Group Co.， Ltd.， Guiyang 551700， China;2.State key Laboratory for Simulation and Safety of Hydraulic Engineering， Tianjin University， Tianjin 300350， China;3.Sinohydro Bureau 12 Co.， Ltd.， Hangzhou 310000， China）

Abstract： There are massive dynamic and static information involved in the face rockfill dam construction of Jiayan Water Conservancy Project. How to comprehensively integrate these information and provide accurate information support for construction management and dam operation is an important technical problem to be solved in engineering construction. According to the characteristics and requirements of Jiayan Water Conservancy Project， a digital dam system was developed， which dynamically collected the information of quality， safety and progress in the construction. And then comprehensive dam information integration platform and 3D virtual dam model based on B/S model were built， which can dynamically couple engineering construction information， 3D scene and aerial photograph panorama of UAV， so the visualization-virtual management and numerical archiving of multi-source information in Jiayan dam construction were realized. All of these works provide information application and support platform for all parties involved in the construction to conduct fine management for the project and the health diagnosis after the dam operation. Thus， it provides strong technical guarantee for innovating the management means of engineering construction and creating high-quality projects.

Key words：face rockfill dam; digital dam; fine management; 3D visualization; Jiayan Water Conservancy Project