從數(shù)字到智慧地下空間與工程

從數(shù)字到智慧的地下空間與工程FromDigitaltoSmartUndergroundSpaceandEngineering朱合華李曉軍同濟(jì)大學(xué)土木信息技術(shù)教育部工程研究中心2015.12.4-5匯報(bào)內(nèi)容數(shù)字化歷程從數(shù)字化到智慧化iS3提出與發(fā)展智慧化案例結(jié)語(yǔ)匯報(bào)內(nèi)容數(shù)字化歷程從數(shù)字化到智慧化iS3提出與發(fā)展智慧化案例結(jié)語(yǔ)1.數(shù)字化歷程數(shù)字化(Digitalized)

數(shù)字化生存（BeingDigital）[Negroponte,1996]數(shù)字用0或1表示，采用數(shù)字化方式可清晰表達(dá)真實(shí)世界的信息（e-mail,ebook,etunnel）數(shù)字地球[GORE,1998]、數(shù)字城市、數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字地層[朱合華，1998]、數(shù)字地下空間與工程[2002]、數(shù)字化工程[

2005]※數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用：城市地下空間規(guī)劃與資源評(píng)估、地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、地下工程信息化施工、地下基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)、地下空間防災(zāi)韓國(guó)19個(gè)城市（1995-2000）對(duì)地下設(shè)施（各種地下管線）進(jìn)行數(shù)字化地圖的繪制工作美國(guó)勞動(dòng)部礦山安全與健康局（2003）耗資390萬(wàn)美元，建立全國(guó)13個(gè)州廢棄煤礦的數(shù)字化地圖美國(guó)VirginiaTech(2003)提出AMADEUS計(jì)劃：利用信息技術(shù)，為巖體地下工程的地質(zhì)描述與分析、設(shè)計(jì)與施工建立自適應(yīng)實(shí)時(shí)更新系統(tǒng)奧地利GEODATA公司(2004)啟動(dòng)基于數(shù)字城市模型的CITYGRID計(jì)劃英國(guó)劍橋大學(xué)(2005)利用智能無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始Smartinfrastructure,以監(jiān)控隧道、橋梁和供水系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施韓國(guó)(2006)基于地理信息系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)了隧道風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)英國(guó)劍橋大學(xué)(2011-2020)開(kāi)展智慧基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用研究1.數(shù)字化歷程—國(guó)際數(shù)字化研究動(dòng)態(tài)歐盟(2005)開(kāi)展TUNCONSTRUCT研究計(jì)劃，其核心部分是開(kāi)發(fā)集規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)一體的地下工程信息系統(tǒng)UCIS(UndergroundConstructionInformationSystem)UndergroundConstructionIntegratedPlatform(UCIP)ofTUNCONSTRUCTModulesandimplementationdesignofUCISGraphicsuserinterfaceofUCIS1.數(shù)字化歷程—國(guó)際數(shù)字化研究動(dòng)態(tài)1.數(shù)字化歷程—國(guó)際數(shù)字化研究動(dòng)態(tài)高等學(xué)校骨干教師資助計(jì)劃，三維數(shù)字地層動(dòng)態(tài)信息管理系統(tǒng)研究，2000上海市教委曙光計(jì)劃，城市三維地層信息管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，2001高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金，高速公路隧道圍巖地層三維可視化系統(tǒng)與施工監(jiān)控研究，2001國(guó)家自然科學(xué)基金，隧道圍巖可視化數(shù)字地層信息系統(tǒng)與施工監(jiān)控研究，2002教育部高等學(xué)校優(yōu)秀青年教師教學(xué)科研獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃，城市三維數(shù)字地層及其在地下工程中的應(yīng)用，2003國(guó)家科技部、上海市科委部市合作世博科技專項(xiàng)，世博園區(qū)數(shù)字地下空間基礎(chǔ)平臺(tái)與應(yīng)用研究，2005淮南礦業(yè)集團(tuán)，望峰崗煤礦基于三維數(shù)字地層的采掘工程動(dòng)態(tài)信息系統(tǒng)研制及應(yīng)用，2005廈門路橋集團(tuán)，廈門翔安海底隧道數(shù)字化工程應(yīng)用研究，2005廣州珠江黃埔大橋有限公司，廣州龍頭山四車道特大斷面隧道數(shù)字化技術(shù)研究，2005上海長(zhǎng)江隧橋建設(shè)指揮部，上海長(zhǎng)江隧道數(shù)字化工程應(yīng)用研究，20051.數(shù)字化歷程—同濟(jì)大學(xué)的研究工作上海市科委，世博500kV地下變電站三維數(shù)字化地下工程研究，2006上海市科委，上海長(zhǎng)江隧橋運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)與數(shù)字化技術(shù)研究，2007國(guó)家科技部863計(jì)劃，超大特長(zhǎng)越江盾構(gòu)隧道關(guān)鍵技術(shù)研究子題：基于三維地層可視化施工與質(zhì)量控制技術(shù)研究，2007上海市電力公司，電力隧道電力隧道施工控制及運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理與數(shù)字化技術(shù)研究，2008上海地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司,上海地鐵一號(hào)線結(jié)構(gòu)與病害數(shù)字化系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā),2008常州市規(guī)劃局，常州市工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)智能系統(tǒng)，2008國(guó)防科工局，高放廢物地質(zhì)處置的數(shù)字化工程和地學(xué)信息庫(kù)系統(tǒng)研究，2008上海市科委，特大型盾構(gòu)隧道數(shù)字控制關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用，2009內(nèi)蒙古自治區(qū)交通廳，基于數(shù)字化的隧道施工安全控制技術(shù)研究，2009國(guó)家973計(jì)劃，地下結(jié)構(gòu)健康服役的數(shù)字化保障與控制體系（課題），2011國(guó)家科技支撐計(jì)劃，地下工程數(shù)字化安全監(jiān)控技術(shù)（子課題），2012地下空間基礎(chǔ)信息平臺(tái)—世博園三維數(shù)字地層（2005）鉆孔全局分布視圖鉆孔局部放大視圖原始鉆孔數(shù)字地層空間插值數(shù)字地層及空間綜合數(shù)字模型地下空間規(guī)劃與資源評(píng)價(jià)（2008）常州市抗震適宜性分區(qū)示意圖專項(xiàng)規(guī)劃抗震減災(zāi)規(guī)劃同濟(jì)曙光三維地質(zhì)建模操作簡(jiǎn)單，只需導(dǎo)入鉆孔信息，一鍵完成建模。地質(zhì)模型可隨意剖切，方便查看各種地質(zhì)剖面。適用性廣，能處理鉆孔地層層序不一致及鉆孔多次穿越同一地層等復(fù)雜情況。采用約束剖分，在細(xì)化表面網(wǎng)格的同時(shí)保證了原始鉆孔的確定性。深圳車公廟交通樞紐工程數(shù)字化設(shè)計(jì)同濟(jì)曙光三維地質(zhì)建模地質(zhì)模型中的基坑開(kāi)挖隧道地質(zhì)切剖面三維結(jié)構(gòu)模型數(shù)字化新奧法隧道（2005）數(shù)字地層及地層剖切數(shù)字隧道及空間查詢與分析數(shù)字化工程之一16展示至2006-04-11廈門海底隧道開(kāi)挖

倒退3周前的隧道開(kāi)挖

前進(jìn)7周后的隧道開(kāi)挖

數(shù)字化新奧法隧道（2005）TGIS技術(shù)應(yīng)用—施工進(jìn)度模擬數(shù)字化工程之二數(shù)字化盾構(gòu)隧道(2005)隧道入口隧道結(jié)構(gòu)數(shù)字化工程之三數(shù)字化盾構(gòu)隧道(2005)隧道內(nèi)部鉆孔、地層及可視化查詢數(shù)字化工程之四數(shù)字化基坑（2006）世博地下變電站基坑數(shù)字化工程之五數(shù)字礦山—淮南煤礦安全指揮系統(tǒng)(2004-)數(shù)字礦山—?jiǎng)討B(tài)采掘信息系統(tǒng)（2005-）數(shù)字化施工控制—地下工程信息化施工控制（2008）(3a)3Dvisualizationoftheproject穿越1號(hào)線施工分析過(guò)程動(dòng)畫展示1、電力隧道施工控制技術(shù)樁頂水平位移數(shù)字化施工監(jiān)控（2011）周邊地表沉降與預(yù)警圍護(hù)樁土壓力監(jiān)測(cè)圖地表沉降等值線云圖數(shù)據(jù)采集技術(shù)手持式地鐵病害調(diào)查儀地鐵隧道變形快速檢測(cè)車（1mm精度）人工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集錄入GRP5000數(shù)字化維養(yǎng)—軌道交通區(qū)間隧道建養(yǎng)一體化(2012)雙擊病害管片，顯示病歷卡信息三維建模效果數(shù)字化維養(yǎng)—軌道交通區(qū)間隧道建養(yǎng)一體化(2012)基礎(chǔ)設(shè)施建養(yǎng)一體數(shù)字化技術(shù)引入數(shù)字化技術(shù)建養(yǎng)一體化在養(yǎng)護(hù)中延續(xù)建設(shè)歷史（將建造狀態(tài)作為養(yǎng)護(hù)的初始狀態(tài)）在建設(shè)中融入養(yǎng)護(hù)需求（從全壽命期角度考慮設(shè)計(jì)方案）工程從使用階段的安全設(shè)計(jì)發(fā)展到全壽命期的綜合與決策數(shù)字化技術(shù)向工程全方位滲入建養(yǎng)一體數(shù)字化技術(shù)：實(shí)現(xiàn)建養(yǎng)一體化管理與分析的IT信息技術(shù)，包括數(shù)據(jù)采集、標(biāo)準(zhǔn)、建模與可視化、空間分析與應(yīng)用等，最終為改善工程服役性能、提高工程使用壽命服務(wù)崇明蘇江浙國(guó)際空港深水港上海江

五號(hào)溝至江蘇海門約106km,至江蘇啟東約90km工程線位工程介紹線路走向南隧北橋通過(guò)三維模型對(duì)工程全壽命期信息進(jìn)行集成(1)建設(shè)階段信息集成數(shù)字化平臺(tái)登陸界面隧道橋梁(1)建設(shè)階段信息集成工程地質(zhì)數(shù)據(jù)管理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理施工數(shù)據(jù)管理三維可視化與虛擬瀏覽成果應(yīng)用(2)運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段

上海長(zhǎng)江隧橋健康檢測(cè)系統(tǒng)上海長(zhǎng)江隧橋數(shù)字化養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)上海長(zhǎng)江隧橋養(yǎng)護(hù)管理時(shí)間健康狀況在線評(píng)估結(jié)果(百分制)備注隧道大橋道路2009年11月93.6791.80優(yōu)(>85)投入運(yùn)營(yíng)2010年10月89.6199.46優(yōu)(>85)運(yùn)營(yíng)1年2011年06月87.4099.09優(yōu)(>85)運(yùn)營(yíng)2年2014年10月85.87優(yōu)(>85)運(yùn)營(yíng)5年數(shù)字化防災(zāi)_火災(zāi)動(dòng)態(tài)預(yù)警疏散救援智慧服務(wù)系統(tǒng)(2014)灰箱/黑箱白箱現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)試驗(yàn)驗(yàn)證2014年10月21日凌晨大連路隧道數(shù)字化防災(zāi)_火災(zāi)動(dòng)態(tài)預(yù)警疏散救援智慧服務(wù)系統(tǒng)(2014)特大型越江交通設(shè)施建養(yǎng)一體數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)，上海市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，2011城市越江隧道結(jié)構(gòu)的性能與安全控制技術(shù)，教育部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，2010世博園區(qū)地下空間的綜合利用和開(kāi)發(fā)技術(shù)，上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，2010城市三維地層動(dòng)態(tài)信息管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，上海市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，2006基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的煤礦安全生產(chǎn)指揮系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)，安徽省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，2006獲獎(jiǎng)情況1.數(shù)字化歷程—主要成果數(shù)字地層及井巷系統(tǒng)數(shù)字隧道數(shù)字地下工程匯報(bào)內(nèi)容數(shù)字化歷程從數(shù)字化到智慧化iS3提出與發(fā)展智慧化案例結(jié)語(yǔ)2.從數(shù)字化到智慧化智慧化(Smart)“智慧”

表示從感覺(jué)到記憶到思維的過(guò)程，是一種高級(jí)的綜合理解和處理能力；“智慧”是思想的體現(xiàn)，而“智能”是能力的體現(xiàn)，更多的反映技術(shù)智慧地球[IBM,2008]、智慧城市(數(shù)字城市+物聯(lián)網(wǎng)/云計(jì)算)[李德仁，2010]；智慧基礎(chǔ)設(shè)施[UK_Cambridge,2005]智慧基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，包括大數(shù)據(jù)、云計(jì)算中心的建設(shè)等；只有先實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，然后才能談智慧化智慧化=

數(shù)字化+[感知+儲(chǔ)存+思維]

[2011]匯報(bào)內(nèi)容數(shù)字化歷程從數(shù)字化到智慧化iS3提出與發(fā)展智慧化案例結(jié)語(yǔ)3.iS3提出與發(fā)展為何總是跟隨國(guó)外的概念？GIS(GeographicInformationSystem,1963)是各種類型地理信息數(shù)據(jù)的捕捉、儲(chǔ)存、處理、分析、管理和表達(dá)的系統(tǒng)平臺(tái)BIM(BuildingInformationModeling,1972)是設(shè)施的物理和功能的數(shù)字化表達(dá)，但不包括數(shù)據(jù)采集、分析和決策功能iS3(infrastructureSmartServiceSystem,2013)基礎(chǔ)設(shè)施全壽命數(shù)據(jù)采集、處理、表達(dá)、分析的一體化智慧決策服務(wù)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施全壽命數(shù)據(jù)采集、處理、表達(dá)、分析的一體化智慧決策服務(wù)系統(tǒng)（iS3

，2013）3.iS3提出與發(fā)展數(shù)據(jù)服務(wù)

(協(xié)同集成平臺(tái),webGIS)數(shù)據(jù)獲取（物聯(lián)網(wǎng)-RFID,無(wú)線感知，GPS,激光與攝影掃描，智能機(jī)器人等）數(shù)據(jù)表達(dá)1

(大數(shù)據(jù)處理/標(biāo)準(zhǔn)化)數(shù)據(jù)表達(dá)2(3D/4D模型重構(gòu),

BIM模型,仿真可視化)數(shù)據(jù)分析(智能分析，數(shù)據(jù)挖掘，云計(jì)算)同濟(jì)曙光(TJGEO)軟件平臺(tái)(iS3-GeoSmart)數(shù)據(jù)服務(wù)

(協(xié)同集成平臺(tái),webGIS)數(shù)據(jù)獲?。ㄎ锫?lián)網(wǎng)-RFID,無(wú)線感知，GPS,激光與攝影掃描，智能機(jī)器人等）數(shù)據(jù)表達(dá)1

(大數(shù)據(jù)處理/標(biāo)準(zhǔn)化)數(shù)據(jù)表達(dá)2(3D/4D模型重構(gòu),

BIM模型,仿真可視化)數(shù)據(jù)分析(智能分析，數(shù)據(jù)挖掘，云計(jì)算)同濟(jì)曙光(TJGEO)軟件平臺(tái)(iS3-GeoSmart)基礎(chǔ)設(shè)施全壽命數(shù)據(jù)采集、處理、表達(dá)、分析的一體化智慧決策服務(wù)系統(tǒng)（iS3

，2013）3.iS3提出與發(fā)展3.1背景同濟(jì)曙光GeoFBA數(shù)字地下空間與工程DUSE智慧基礎(chǔ)設(shè)施iS3同濟(jì)曙光設(shè)計(jì)、分析系列軟件同濟(jì)曙光圖形平臺(tái)(SGPlatform)有限元正反分析軟件(GeoFBA)同巖公司-數(shù)字化系列產(chǎn)品網(wǎng)頁(yè)+3D可視化(Vega)的數(shù)字化工程基于AutoCAD的數(shù)字化工程(GeoDigital)下一代智慧基礎(chǔ)設(shè)施系列產(chǎn)品智慧基礎(chǔ)設(shè)施iS3平臺(tái)基于WebGIS的數(shù)字化平臺(tái)(DigitalGeotec)你能向后看得越久，就能向前看得越遠(yuǎn)。(WinstonChurchill)3.iS3提出與發(fā)展3.2iS3藍(lán)圖iS3DesktopiS3ServeriS3MobileiS3CloudiS3CoreiS3系列軟件&硬件…各類工程……3.3iS3平臺(tái)iS3Core工程數(shù)據(jù)庫(kù)iS3DesktopiS3ServeriS3MobileiS3Cloud2D/3D圖形GIS地圖工程對(duì)象iS3Core圖形功能GIS地圖功能數(shù)據(jù)庫(kù)功能工程對(duì)象管理功能工程全壽命數(shù)據(jù)管理功能……3.3iS3平臺(tái)iS3Core基于.NET開(kāi)發(fā)，封裝ArcGISRuntimeSDKfor.NET提供從數(shù)字化對(duì)象到數(shù)字化工程完整解決方案單個(gè)數(shù)字化對(duì)象DGObject數(shù)字化對(duì)象組DGObjects專業(yè)領(lǐng)域Domain數(shù)字化工程Project3.3iS3平臺(tái)iS3Desktop數(shù)據(jù)管理工程全壽命數(shù)據(jù)管理用XML定義數(shù)字化工程，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)和圖形同時(shí)管理多個(gè)工程制訂工程數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備指南可視化2D平面圖/GIS地圖/剖面圖/數(shù)據(jù)視圖/3D視圖一體化聯(lián)動(dòng)用戶操作無(wú)菜單，全圖形操作二次開(kāi)發(fā)內(nèi)嵌Python語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具和開(kāi)發(fā)范例提供C#二次開(kāi)發(fā)接口和范例分析功能內(nèi)置地質(zhì)剖面分析、隧道剖面分析，用戶可擴(kuò)展五大功能特點(diǎn)3.4iS3階段性成果3.4iS3階段性成果匯報(bào)內(nèi)容數(shù)字化歷程從數(shù)字化到智慧化iS3提出與發(fā)展智慧化案例結(jié)語(yǔ)4.1城市軌道交通地下結(jié)構(gòu)性能演化與感控基礎(chǔ)理論（2011.11-2015.12，973計(jì)劃）4.智慧化案例總體思路自修復(fù)與自適應(yīng)控制性能演化狀態(tài)方程：分析理論：

連續(xù)/非連續(xù)計(jì)算方法、地層與結(jié)構(gòu)共同作用理論控制標(biāo)準(zhǔn)：修復(fù)/控制方法與效果評(píng)價(jià)：

地下結(jié)構(gòu)損傷自修復(fù)、自適應(yīng)加固及健康服役數(shù)字化保障為智慧的感知和預(yù)知評(píng)估提供理論依據(jù)反饋驗(yàn)證地層和結(jié)構(gòu)的本構(gòu)模型及物理力學(xué)參數(shù)城市軌道交通地下結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)的可知、可控動(dòng)態(tài)性能演化智慧的感知評(píng)估感知參數(shù)：量測(cè)方程：

評(píng)估方程：

實(shí)現(xiàn)地下結(jié)構(gòu)損傷的智慧的感知理論與方法地下無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的集成方法關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題：超長(zhǎng)線狀地下結(jié)構(gòu)狀態(tài)智慧的感知與評(píng)估理論城市軌道交通地下結(jié)構(gòu)最佳的感知方案和預(yù)知方法目的有缺陷地下結(jié)構(gòu)服役性能的預(yù)知模型與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)感知參數(shù)傳輸/存儲(chǔ)/處理預(yù)知模型與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)體內(nèi)微損傷感知（壓電傳感）表面宏觀狀態(tài)感知感知儲(chǔ)存思維++=智慧傳輸節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)傳輸?shù)聂敯粜詳?shù)據(jù)的有效性與可靠性敏感性分析感知方位的優(yōu)化布設(shè)信號(hào)識(shí)別（波譜有限元）狀態(tài)時(shí)間損傷分布觀察到的損傷P5P95P50殘余壽命總體科學(xué)目標(biāo)建立不同時(shí)空環(huán)境條件下城市軌道交通地下結(jié)構(gòu)全壽命最優(yōu)維護(hù)理論，實(shí)現(xiàn)地下結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)的可知、可控。網(wǎng)關(guān)傾斜儀傾斜儀傾斜儀裂縫計(jì)中繼站c.病害及修復(fù)62解析推導(dǎo)：六邊形變形推算模型數(shù)值模擬：三維有限元模型基于傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)的隧道變形換算原理ZhangWei&HuangHognwei(2012).Calculationofconvergencedeformationinshieldtunnelbyinclinationofsegments，ProceedingsofICCES14iS3智慧感知—隧道變形的傾角感知及MEMS傳感器溫度補(bǔ)償、非線性校正、高靈敏度芯片選型、XY雙軸解耦校正

自主集成傳感器

TJ_UWIS1.1具有溫度自補(bǔ)償抗振動(dòng)干擾的高精度MEMS無(wú)線傾角傳感器（發(fā)明201220660382.7）iS3智慧感知—隧道變形的傾角感知及MEMS傳感器64滲漏水的溫度梯度感知方法滲漏水感知及傳感器研制

一種基于溫度梯度的隧道滲漏水檢測(cè)方法及裝置（發(fā)明201310231689.4）iS3智慧感知—隧道變形的傾角感知及MEMS傳感器滲漏水的紅外感知方法

采用均值濾波方法對(duì)圖像平滑處理，去除圖像中的噪聲，然后采用Otsu方法做閾值分割將圖像轉(zhuǎn)化成二值圖像，最后計(jì)算滲漏水區(qū)域的面積。豆海濤,黃宏偉,薛亞?wèn)|.隧道滲漏水紅外輻射特征影響因素室內(nèi)試驗(yàn).巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2011,30(12):2426-2434.EI(a)可見(jiàn)光照片(b)紅外圖像(c)處理后圖像盾構(gòu)隧道現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)車站滲漏水圖像及圖像處理結(jié)果車站（mm2)區(qū)間隧道（mm2)圖像處理面積34750.6173934.8實(shí)際滲漏水面積33000160000誤差5.3%8.7%盾構(gòu)隧道紅外檢測(cè)滲漏水面積誤差iS3智慧感知—隧道變形的傾角感知及MEMS傳感器傾角傳感器傾角傳感器接縫傳感器接縫傳感器傾角傳感器傾角傳感器電測(cè)法滲水傳感器鉑電阻滲水傳感器

2013年1月22日現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)(上海軌道交通12號(hào)線）感知變量類型：變形、滲漏水、裂縫及接縫、結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)iS3智慧感知—隧道變形的傾角感知及MEMS傳感器數(shù)字化基礎(chǔ)平臺(tái)建模方法可視化方法空間分析方法數(shù)字?jǐn)?shù)值一體化方法一體化決策服務(wù)（iS3)在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出基礎(chǔ)設(shè)施智慧服務(wù)系統(tǒng)，即基礎(chǔ)設(shè)施全壽命數(shù)據(jù)采集、處理、表達(dá)和分析的一體化決策服務(wù)系統(tǒng)為軌道交通地下結(jié)構(gòu)健康服役的數(shù)字化保障提供了理論基礎(chǔ)數(shù)據(jù)組織與管理方法采集與處理表達(dá)分析iS3平臺(tái)—地下結(jié)構(gòu)全壽命數(shù)字化理論與方法首次建立了盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)健康服役數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范化盾構(gòu)隧道健康服役過(guò)程的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、交換與共享，全面推進(jìn)盾構(gòu)隧道全壽命周期數(shù)據(jù)數(shù)字化與信息化數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)包括的內(nèi)容：工程地質(zhì)與水文地質(zhì)數(shù)據(jù)周邊地上地下建（構(gòu)）筑物數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)施工數(shù)據(jù)檢查數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)維護(hù)養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)EstimationoffracturetracelengthdistributionsusingprobabilityweightedmomentsandL-moments.EngineeringGeology,accepted,2013iS3數(shù)據(jù)表達(dá)—地下結(jié)構(gòu)全壽命期數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)地下空間海量、多源異構(gòu)和空間族聚性數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，提出三維空間混合非平衡索引方法，有效地提高了數(shù)據(jù)的檢索效率（8.8%以上）Spatialindexresearchfordigitalundergroundspaceandengineering.TunnellingandUndergroundSpaceTechnology,underreview2013iS3數(shù)據(jù)表達(dá)—地下結(jié)構(gòu)全壽命期數(shù)據(jù)檢索首次提出了盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)服役性能控制方法，由維養(yǎng)構(gòu)件的確定、結(jié)構(gòu)性能要求的確定、結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估、結(jié)構(gòu)性能預(yù)測(cè)、優(yōu)化決策和維護(hù)養(yǎng)護(hù)操作六個(gè)部分組成該方法為盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)性能控制提供了理論依據(jù)，并且有機(jī)地將本課題與973其它五個(gè)課題成果融合在一起iS3數(shù)據(jù)分析—盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)服役性能保障與控制創(chuàng)造性地將盾構(gòu)隧道劃分4個(gè)不同時(shí)期：少年期（0-6年），壯年期（7-30年），中年期（31-70年），老年期（71-100年）；由于不同時(shí)期TSI影響因素不同，因此采用不同的材料性能、結(jié)構(gòu)變形與隧道病害評(píng)價(jià)指標(biāo)，得到不同的性能退化曲線，并采用不同的修復(fù)方案建立地鐵隧道服役性能控制的多目標(biāo)函數(shù)：即成本最小、風(fēng)險(xiǎn)最小、性能最佳，采用支配性遺傳算法（NSGAII）得到一系列Pareto最優(yōu)解，據(jù)此確定維護(hù)養(yǎng)護(hù)最優(yōu)決策方案正結(jié)合上海地鐵開(kāi)展獲取TSI及性能退化曲線的工作iS3數(shù)據(jù)分析—盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)服役性能保障與控制以上海軌道交通13號(hào)線為主要對(duì)象，建立了涵蓋勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)采用WebGIS技術(shù)，建立基于WebGIS的軌道交通地下結(jié)構(gòu)數(shù)字化基礎(chǔ)平臺(tái)，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的功能包括：基于地理底圖的可視化、橫剖面和縱剖面的動(dòng)態(tài)可視化空間分析功能隧道分析功能iS3平臺(tái)應(yīng)用—上海軌道交通智慧服務(wù)平臺(tái)iS3平臺(tái)應(yīng)用—上海軌道交通智慧服務(wù)平臺(tái)空間分析功能包括：隧道最深和最淺深度分析，最大和最小上覆土層分析隧道與地層的最近和最遠(yuǎn)距離分析隧道縱、橫剖面地質(zhì)圖分析隧道開(kāi)挖范圍內(nèi)土層體積及其比例分析iS3平臺(tái)應(yīng)用—上海軌道交通智慧服務(wù)平臺(tái)隧道分析功能包括：開(kāi)挖面穩(wěn)定性分析隧道正面土壓力分析隧道荷載分析iS3平臺(tái)應(yīng)用—上海軌道交通智慧服務(wù)平臺(tái)4.2延安新區(qū)智慧城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（2012-）延安城區(qū)風(fēng)貌格局延安城區(qū)線性空間發(fā)展局限性延安城區(qū)風(fēng)貌項(xiàng)目背景介紹項(xiàng)目背景介紹延安新區(qū)北區(qū)鳥(niǎo)瞰效果圖延安新區(qū)規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目城市化步伐加快延安舊城區(qū)城市人口急劇增加線性格局難滿足發(fā)展需要對(duì)紅色革命遺址的保護(hù)旅游載體服務(wù)功能的發(fā)展啟動(dòng)出現(xiàn)新區(qū)三大片區(qū)(78.5km2)：北區(qū)、南區(qū)、鳳凰山產(chǎn)業(yè)園區(qū)北區(qū)（在建）：38km2，其中一期13.8km2規(guī)劃人口：40萬(wàn)左右問(wèn)題項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)期養(yǎng)護(hù)的數(shù)據(jù)對(duì)象輔助決策城市應(yīng)急指揮建設(shè)期施工管理風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避資料存檔國(guó)土信息管理多單位信息共享養(yǎng)護(hù)輔助決策基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)必要性和意義平臺(tái)必要性和意義對(duì)新區(qū)的工程地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并建立基于GIS框架下的數(shù)據(jù)庫(kù)管理和輔助決策系統(tǒng)工程地質(zhì)數(shù)據(jù)管理工程總覽地基土壓實(shí)度查看為新區(qū)城市規(guī)劃、建設(shè)和決策提供工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)依據(jù)為大型項(xiàng)目的選址、城市地下空間開(kāi)發(fā)利用提供資料基礎(chǔ)對(duì)城市巖土不良地質(zhì)現(xiàn)象及區(qū)域穩(wěn)定性做出評(píng)價(jià)作用123

平臺(tái)必要性和意義基礎(chǔ)設(shè)施的工程建設(shè)中，將隨著工程進(jìn)展產(chǎn)生源源不斷的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)建設(shè)數(shù)據(jù)管理道路基礎(chǔ)工程數(shù)據(jù)平臺(tái)將基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范管理實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)到設(shè)施管養(yǎng)全壽命的數(shù)據(jù)銜接沉降控制地質(zhì)回溯不良地質(zhì)跟蹤試驗(yàn)管理實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)自動(dòng)預(yù)警原地質(zhì)條件查詢沉降因素分析地基夯實(shí)控制監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)反饋沉降及時(shí)處理平臺(tái)綜合管理工程地質(zhì)信息和巖土工程試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并通過(guò)對(duì)沉降變形、應(yīng)力應(yīng)變的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種誘因下工程地基沉降的強(qiáng)化管理沉降監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)必要性和意義平臺(tái)通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)期數(shù)據(jù)入庫(kù)與運(yùn)營(yíng)期養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)需要的完美對(duì)接數(shù)字化建養(yǎng)一體化管理建設(shè)期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入及管理功能，為全壽命建養(yǎng)一體化管理平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支撐質(zhì)量、進(jìn)度、安全等多方面的施工控制管理功能，分類歸檔、在線審批，逐步實(shí)現(xiàn)”數(shù)字化辦公“的新理念養(yǎng)護(hù)期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的調(diào)用，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字化養(yǎng)護(hù)管理工作多單位信息共享，正確指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)工作的開(kāi)展配合手持病害調(diào)查儀等智能設(shè)備，對(duì)運(yùn)營(yíng)期沉降監(jiān)測(cè)、病害調(diào)查與處置的過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)籌管理對(duì)接平臺(tái)必要性和意義

平臺(tái)功能架構(gòu)內(nèi)容已完成延安新區(qū)智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施管理平臺(tái)一期系統(tǒng)及其擴(kuò)展系統(tǒng)城市國(guó)土信息管理系統(tǒng)城市道路管理系統(tǒng)城市地下管網(wǎng)管理系統(tǒng)城市公共設(shè)施信息管理系統(tǒng)城市應(yīng)急管理系統(tǒng)一期系統(tǒng)管理目標(biāo)已完成GIS技術(shù)三維建模技術(shù)施工進(jìn)度質(zhì)量檢測(cè)安全原地貌工程地質(zhì)土石方填挖場(chǎng)地平整

一期系統(tǒng)延安新區(qū)智慧基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一期系統(tǒng)動(dòng)畫

一期系統(tǒng)擴(kuò)展功能在一期系統(tǒng)的基