余蓉 湖南日?qǐng)?bào)·新湖南客戶端 2025-07-02 19:09:34
湖南日?qǐng)?bào)全媒體記者 余蓉
從500公里高空捕捉地表毫米級(jí)“心跳”!近日,湖南大學(xué)“星眸守城”學(xué)生團(tuán)隊(duì)依托其自主研發(fā)的“基礎(chǔ)設(shè)施天空地一體化智能安全監(jiān)測(cè)平臺(tái)”,成功識(shí)別出長(zhǎng)沙市某小區(qū)74棟房屋存在的沉降安全隱患,精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)該區(qū)域房屋在兩年內(nèi)累計(jì)沉降-15-40mm的異常變形,變形速率絕對(duì)值大于20mm/yr。
圖為長(zhǎng)沙某小區(qū)異常PS點(diǎn)標(biāo)記
不僅如此,“星眸守城”團(tuán)隊(duì)成員還通過(guò)深度的數(shù)據(jù)分析和成因排查,溯源該區(qū)域房屋沉降的原因主要在于“大厚度填埋土”與“市政管道改造開挖施工”產(chǎn)生的耦合效應(yīng)。團(tuán)隊(duì)據(jù)此形成的專業(yè)風(fēng)險(xiǎn)溯源報(bào)告,為政府部門及時(shí)采取精準(zhǔn)工程干預(yù)措施提供了關(guān)鍵決策依據(jù)。該案例也標(biāo)志著“星眸守城”團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新技術(shù)在城市建筑安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域取得實(shí)效,為落實(shí)國(guó)家“全面提高城市韌性”要求提供了有力的技術(shù)支撐。
團(tuán)隊(duì)成員對(duì)PS點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩查、分析
房屋建筑安全,是千家萬(wàn)戶安心之所系。當(dāng)前,我國(guó)建筑行業(yè)正從“大建設(shè)”邁向“建養(yǎng)并重”,今后還將邁向“大規(guī)模運(yùn)維”,老舊小區(qū)改造、基礎(chǔ)設(shè)施安全運(yùn)維成為重中之重。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì),2023年全國(guó)存量城鄉(xiāng)房屋建筑已超6億棟,其中,接近80%房屋預(yù)計(jì)在2040年進(jìn)入設(shè)計(jì)使用年限中后期。今年,湖南省計(jì)劃改造1700個(gè)老舊小區(qū),惠及24萬(wàn)戶居民;長(zhǎng)沙入選2025年中央財(cái)政支持城市更新行動(dòng)名單。“城市體檢”至關(guān)重要。
面對(duì)龐大的存量建筑,尤其是年歲已久的老舊低層樓房和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高層、大跨度建筑(如體育館、航站樓),傳統(tǒng)依靠“人盯房”的巡檢和常規(guī)監(jiān)測(cè)手段已力不從心:老舊房屋使用年限和房屋類型多樣化,檢測(cè)盲點(diǎn)多測(cè)試速度慢;高樓大廈受溫度變化影響大,房屋結(jié)構(gòu)的熱脹冷縮,容易掩蓋結(jié)構(gòu)真正的異常變形和傾斜;大跨度房屋建筑變形復(fù)雜,在地面密集布設(shè)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,成本動(dòng)輒超百萬(wàn)。城市級(jí)別的建筑安全監(jiān)測(cè),亟需一場(chǎng)技術(shù)革新,亟需分類別精細(xì)化管理,實(shí)現(xiàn)“人防”到“技防”到“智防”的要求。
面對(duì)這個(gè)棘手難題,一群來(lái)自湖南大學(xué)土木、電氣、自動(dòng)化、金融等多學(xué)科背景的本科生同學(xué)組成了“星眸守城”團(tuán)隊(duì)。在周云教授指導(dǎo)下,他們將時(shí)代呼喚化為行動(dòng)實(shí)踐,一頭扎進(jìn)湖南省多個(gè)老舊社區(qū),開展以星載InSAR為核心技術(shù)的房屋安全風(fēng)險(xiǎn)排查,通過(guò)衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析城市廣域的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),再實(shí)地記錄房屋裂縫情況、統(tǒng)計(jì)受損房屋數(shù)量,系統(tǒng)摸清了長(zhǎng)沙市基層檢測(cè)的“盲區(qū)”。
團(tuán)隊(duì)成員對(duì)老舊小區(qū)進(jìn)行實(shí)地勘察
基于扎實(shí)的調(diào)研和學(xué)科交叉優(yōu)勢(shì),“星眸守城”團(tuán)隊(duì)提出了融合“天眼”(衛(wèi)星)、“鷹眼”(無(wú)人機(jī))和“地網(wǎng)”(傳感器)的“天空地一體化”監(jiān)測(cè)構(gòu)想。為達(dá)成“天空地一體化”監(jiān)測(cè)方案的高精度目標(biāo),團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)性地攻克了三大核心技術(shù)瓶頸:一是完善結(jié)構(gòu)縱向沉降與局部橫向傾斜角的計(jì)算模型及評(píng)估方法,構(gòu)建了更全面、精準(zhǔn)的建筑安全風(fēng)險(xiǎn)量化指標(biāo)體系;二是創(chuàng)新性地在干涉相位模型中引入溫度變量項(xiàng),成功解決了傳統(tǒng)永久散射體干涉測(cè)量(PSI)技術(shù)難以準(zhǔn)確反演高層建筑復(fù)雜非線性溫度變形的難題;三是開創(chuàng)性地將DS-InSAR技術(shù)與有限元模型(FEM)結(jié)合,通過(guò)精確分離熱致變形,成功將結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)結(jié)果與理論模型的均方根誤差(RMSE)降至0.67,實(shí)現(xiàn)了大跨結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)預(yù)警。
在“星眸守城”團(tuán)隊(duì)的合力攻堅(jiān)下,一張立體化的城市安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)已然編織——“云端哨兵”從500公里高空捕捉地表毫米級(jí)“心跳”,無(wú)人機(jī)近空精細(xì)掃描,地面?zhèn)鞲衅鲗?shí)時(shí)感知。這張網(wǎng)絡(luò)不僅為城市體檢、防災(zāi)減災(zāi)提供了科技利器,更為城市更新中的危房改造、基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維注入強(qiáng)大動(dòng)能。
從最初的構(gòu)想到技術(shù)的成熟應(yīng)用,“星眸守城”團(tuán)隊(duì)走過(guò)了堅(jiān)實(shí)的成長(zhǎng)之路。從對(duì)長(zhǎng)沙本地低層建筑、高層建筑及大跨空間結(jié)構(gòu)的變形識(shí)別,到對(duì)臺(tái)北市建筑群的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,團(tuán)隊(duì)的技術(shù)足跡不斷延伸。他們積極與政府部門、專業(yè)機(jī)構(gòu)攜手,提供了多份及時(shí)有效的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警報(bào)告。此外,團(tuán)隊(duì)積極探索城市健康監(jiān)測(cè)的市場(chǎng)化與商業(yè)化的實(shí)現(xiàn)路徑,申請(qǐng)多項(xiàng)實(shí)用新型專利,為技術(shù)筑起了堅(jiān)實(shí)的“護(hù)城河”。
“運(yùn)籌帷幄之中,決勝千里之外”,湖南大學(xué)“星眸守城”團(tuán)隊(duì)立足學(xué)科交叉,用智慧與創(chuàng)新守護(hù)著城市的堅(jiān)固與安寧。
責(zé)編:余蓉
一審:余蓉
二審:黃京
三審:楊又華
來(lái)源:湖南日?qǐng)?bào)·新湖南客戶端
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