数智案例丨数智交通：给大地“做CT”，为保泉设“红线”

济南的夏天，清泉喷涌不息，地铁站里熙熙攘攘。2025年底，济南地铁三线齐发，这座以泉闻名的城市迈入了真正意义上的“地铁时代”。

然而，在地下“铁龙”穿梭全城背后，却经历了一场长达30余年的漫长求索。

给地下世界“做CT”

“济南的地质结构极其特殊，地下岩溶通道发育，泉脉纵横交错。修地铁就像是在一张错综复杂的‘地下蛛网’上走钢丝，稍有不慎就会破坏泉水的径流通道。”山东省地质调查院城市地质所正高级工程师、地上下四维可视化系统技术负责人尚浩说，“要想修地铁，先得给地下结构做个全身CT，搞清楚了才能动工。”

面对这一难题，自受泉水扰动较小的济南轨道交通一期建设期开始，济南轨道交通集团有限公司与山东省地质调查院联手打造地上下四维可视化系统，目的只有一个：彻底看清地下世界。

历史数据是摸清泉脉最珍贵的参考。然而大量的水文地质资料分散在地矿、住建、水利等多部门，如果这些数据无法互通互融，谁也无法看清地下全貌。

为了齐心办成修地铁这件大事，济南各相关部门纷纷拿出近60年来积攒的数万份数据家底。“这里面很多数据来自二十世纪五六十年代，现已无法复得。”济南轨道交通集团有限公司总经理助理兼总数据师李罡拿出其中一张泛黄的手绘图纸，上面密密麻麻的线条和数据，承载着老一辈地质专家的严谨和心血。如今，这些纸质数据已被数字化归档，成为构建地下模型的珍贵基石。

经过近6年的数据搜集与系统搭建，覆盖济南主城区2000平方公里的“地上下四维可视化系统”于2022年完成验收。

在传统的三维地质模型中，地层、溶洞、含水层被固定在特定的空间坐标里，呈现为静止状态。然而，济南的地下水是“活”的，随着季节更替与降雨丰枯，地下水位和径流方向时刻都在发生变化。只有将水流随时间变化的情况引入系统，才能赋予其分析与预测的能力。

为了让静态的地质结构与动态的水流数值模拟“完美耦合”，技术团队自主研发了一套高精度的四维地质建模耦合技术。他们基于海量已有数据，采用“由点连线、由线构面、由面构体”建模法，对复杂的地下岩溶、裂隙、含水层进行了全面刻画。基于这套更精细的地质“骨架”，地下水的动态演变终于能够被精准模拟，实现了水流与地质模型的多模型多平台深度融合。

至此，原本分散无序的地质水文数据，变成了指引地铁规划建设的清晰路标，让规划设计者们第一次真正“看清”了脚下的路。

地铁与泉的共生之道

在济南轨道交通二期报批阶段，地上下四维可视化系统技术团队生动演示了保泉的相关研究数据，最终专家们一致认定轨道交通二期建设能够与泉水共生，为项目获批提供了关键支撑。

进入建设阶段，这套系统更成为了决策的“定盘星”。4号线是济南首条穿越中心城区、紧邻“天下第一泉”趵突泉的地铁线路，泉城公园站距离趵突泉仅1.4公里，保泉压力极大。

四维系统给出了科学的答案。在规划阶段，系统通过模拟和评价，圈定了趵突泉周边6.8平方公里的保泉核心区，设置了不可逾越的“保泉红线”。针对泉城公园站，设计团队依托平台调取了该点位历年的最高地下水位、岩溶裂隙发育特征等关键数据。经过多轮推演，一个科学严谨的方案诞生了：将车站整体抬升6米。这一“抬”，让泉城公园站成为了济南首座半地下车站，也是全线埋深最浅的站点。这一改变，从设计上避开了泉水的主径流通道，最大程度减少了基坑开挖对地下水的扰动。

与此同时，技术进步大幅提升了一线作业效率。在济南轨道交通7号线的盾构施工现场，相关负责人指着屏幕上色彩斑斓的地层剖面图介绍：平台能直观地层信息，基于这些地层参数，便能科学确定选用哪款盾构机刀片。同时可实现盾构隧道施工模拟，根据沿线范围内的溶洞、硬岩、孤石等不良地质体分布范围情况，施工人员据此动态调整盾构机的掘进参数，保障施工高效推进。

去年夏季，趵突泉地下水位创下自1966年以来的最高纪录，地铁规划建设者们一直悬着的心也因此落了地。“若地铁截断泉脉，即便降水充沛，泉水水位也难以突破历史峰值。”李罡解释，这一事实有力地回击了“修地铁必伤泉”的质疑，证明现代交通与古老泉脉可以和谐共生。

拓展应用激活“地下宝藏”

2025年，“地上地下四维可视化赋能济南轨道交通建设”成功入选自然资源部、国家数据局联合发布的“实景三维数据赋能高质量发展创新应用典型案例”。这一沉甸甸的荣誉，不仅标志着一座城市交通难题的破解，更为全国岩溶城市地下空间开发利用提供了一套可复制、可推广的方案。

这双“透视眼”不仅为地铁规划和建设期保驾护航，更在运营期持续为线路安全提供科学依据。地铁通车后，系统构建起严密的数字化管控网，所有地铁保护区被悉数录入，一旦有新建工程规划范围与地铁保护区重叠，系统会瞬间亮起红灯，精准标出位置。内置的土层承载力测算工具，则能像“体检仪”一样，快速评估周边施工对隧道安全的潜在影响，保障隧道结构安全。

这套系统的应用，并不局限于地铁建设全周期，底层建模逻辑正被广泛复用至矿产勘探、电网基建以及“透视山东”地质建模工作中。那些曾经沉睡在档案袋里的冰冷数据，正源源不断地转化为支撑城市精细化治理的数字基石。

随着城市地面空间日趋饱和，“向地下要发展”已成为各大城市破解空间困局、重塑发展格局的战略共识。在这一进程中，四维地质模型将扮演愈发关键的角色。从综合管廊的精准敷设、商业综合体的科学选址，到重大基础设施的战略规划，每一项关乎城市未来的关键决策，都将在“城市透视眼”的精准赋能下，实现科学落子。

科技的硬核，同样能化作科普的温度。在济南市规划展览馆，市民只需戴上AR眼镜，便能“穿透”厚重的柏油路面，直观俯瞰脚下复杂的地层结构，见证地铁与泉脉的交错共生的空间格局。这种沉浸式的互动体验，让地质科技真正走到了市民身边。

“下一步，我们将搭建济南地铁安全韧性管控平台，升级系统支撑三期规划，并研发新一代智能探测装备。”山东省地质调查院党委书记、院长孙斌透露，未来，这套系统将与更精细、智能的地质勘查手段融合，持续守护济南千年泉脉，让轨道交通建设与泉水永续喷涌共融共生。

（大众新闻记者 张文婷 通讯员 王晶晶）