高精度地下管線探測(cè)與檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目

本課題是基于已完成的市政管線普查項(xiàng)目立項(xiàng)研究，重點(diǎn)探討金屬管線采用地球物理方法中電磁法進(jìn)行探測(cè)時(shí)的方法優(yōu)選與應(yīng)用效果，通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)正演，設(shè)計(jì)實(shí)際物理模型來(lái)研究地質(zhì)雷達(dá)的采集參數(shù)和剖面響應(yīng)特征，結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)資料的高分辨率處理與解釋，達(dá)到準(zhǔn)確對(duì)地下管線類型進(jìn)行判斷以及定位置定深度的目的。 1、管線探測(cè)的地球物理勘探方法選擇。通過(guò)了解城市地下管線的類別及其材質(zhì)，確定能夠用于管線探測(cè)的地球物理響應(yīng)敏感性參數(shù)，并以此作為依據(jù)，進(jìn)行地球物理探測(cè)方法篩選，最終確定最有利的管道探測(cè)方法。 2、針對(duì)所選定的地球物理探測(cè)方法，開(kāi)展方法理論方面的研究，通過(guò)數(shù)據(jù)采集參數(shù)的優(yōu)化、所采集資料的應(yīng)有特征分析的研究，掌握其地球物理響應(yīng)特征。運(yùn)用電磁法來(lái)探測(cè)地下隱蔽的金屬管線，利用電磁波法來(lái)探測(cè)地下隱蔽的非金屬管線。 3、通過(guò)已知管線情況或者現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖驗(yàn)證不同類型的管線地質(zhì)雷達(dá)成像剖面，加深不同類型的管線識(shí)別和判斷，提高工作中實(shí)測(cè)資料解釋的精度，并開(kāi)展項(xiàng)目的推廣。 4、 針對(duì)不同材質(zhì)的及不同場(chǎng)合的地下管線是應(yīng)用方法，公司分別對(duì)于水平壓線法、垂直壓線法、傾斜壓線法、夾鉗法使用的場(chǎng)合以及使用條件進(jìn)行了總結(jié)歸納，數(shù)據(jù)真實(shí)精度高。,本課題是基于已完成的市政管線普查項(xiàng)目立項(xiàng)研究，重點(diǎn)探討金屬管線采用地球物理方法中電磁法進(jìn)行探測(cè)時(shí)的方法優(yōu)選與應(yīng)用效果，通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)正演，設(shè)計(jì)實(shí)際物理模型來(lái)研究地質(zhì)雷達(dá)的采集參數(shù)和剖面響應(yīng)特征，結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)資料的高分辨率處理與解釋，達(dá)到準(zhǔn)確對(duì)地下管線類型進(jìn)行判斷以及定位置定深度的目的。 1、管線探測(cè)的地球物理勘探方法選擇。通過(guò)了解城市地下管線的類別及其材質(zhì)，確定能夠用于管線探測(cè)的地球物理響應(yīng)敏感性參數(shù)，并以此作為依據(jù)，進(jìn)行地球物理探測(cè)方法篩選，最終確定最有利的管道探測(cè)方法。 2、針對(duì)所選定的地球物理探測(cè)方法，開(kāi)展方法理論方面的研究，通過(guò)數(shù)據(jù)采集參數(shù)的優(yōu)化、所采集資料的應(yīng)有特征分析的研究，掌握其地球物理響應(yīng)特征。運(yùn)用電磁法來(lái)探測(cè)地下隱蔽的金屬管線，利用電磁波法來(lái)探測(cè)地下隱蔽的非金屬管線。 3、通過(guò)已知管線情況或者現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖驗(yàn)證不同類型的管線地質(zhì)雷達(dá)成像剖面，加深不同類型的管線識(shí)別和判斷，提高工作中實(shí)測(cè)資料解釋的精度，并開(kāi)展項(xiàng)目的推廣。 4、 針對(duì)不同材質(zhì)的及不同場(chǎng)合的地下管線是應(yīng)用方法，公司分別對(duì)于水平壓線法、垂直壓線法、傾斜壓線法、夾鉗法使用的場(chǎng)合以及使用條件進(jìn)行了總結(jié)歸納，數(shù)據(jù)真實(shí)精度高。

在全球氣候變化、區(qū)域經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展背景下，城市地下水資源持續(xù)超量開(kāi)采，高密度城市建筑群和高頻次軌道交通網(wǎng)絡(luò)持續(xù)增加，引發(fā)一系列區(qū)域地面沉降問(wèn)題，嚴(yán)重威脅首都城市建設(shè)及區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。國(guó)務(wù)院、國(guó)土部、水利部及北京市人民政府相繼出臺(tái)一系列重要政策性文件，均突出強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)影響城市地質(zhì)環(huán)境安全的地面沉降、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、研究及防治。項(xiàng)目組自2004年起歷時(shí)十年，先后承擔(dān)各類課題幾十項(xiàng)，總經(jīng)費(fèi)超過(guò)億元，緊密圍繞“區(qū)域地面沉降高精度監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)”展開(kāi)技術(shù)攻關(guān)。制定標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)劃2項(xiàng)，獲實(shí)用新型專利6項(xiàng)，軟件著作權(quán)9項(xiàng)，出版專著3部，圖集1冊(cè)，發(fā)表論文80篇，培養(yǎng)博士、碩士40余名。

1．首次建立北京地面沉降空地一體化立體監(jiān)測(cè)體系，開(kāi)展多源監(jiān)測(cè)技術(shù)融合算法及多類型、多尺度、多維度時(shí)空數(shù)據(jù)集成研究。建立基巖標(biāo)-分層標(biāo)組、一等水準(zhǔn)測(cè)量、A級(jí)GPS測(cè)量、InSAR測(cè)量和地下水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)組成的區(qū)域地面沉降立體化監(jiān)測(cè)體系。系統(tǒng)研究水準(zhǔn)網(wǎng)、GPS網(wǎng)及SAR干涉測(cè)量數(shù)據(jù)融合算法，實(shí)現(xiàn)多類型、多尺度、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)無(wú)縫融合，完成地面沉降綜合信息表達(dá)“一張圖”，為北京地面沉降信息實(shí)時(shí)發(fā)布提供規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2．首次提出區(qū)域地面沉降立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)優(yōu)化理論與方法，開(kāi)展多目標(biāo)約束下的地面沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)網(wǎng)形設(shè)計(jì)和站點(diǎn)優(yōu)選關(guān)鍵技術(shù)研究。定量評(píng)定北京7座深層基巖標(biāo)穩(wěn)定性，構(gòu)建穩(wěn)定參考基準(zhǔn)體系，實(shí)現(xiàn)自由水準(zhǔn)網(wǎng)向附合水準(zhǔn)網(wǎng)過(guò)渡。創(chuàng)新性提出A級(jí)GPS測(cè)量三級(jí)布網(wǎng)聯(lián)合監(jiān)測(cè)方案，解決監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形、失穩(wěn)引起的系統(tǒng)誤差問(wèn)題。首次提出地面沉降單元概念，開(kāi)展監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位置優(yōu)選，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)布設(shè)與地質(zhì)環(huán)境背景系統(tǒng)融合。

3．首次采用變分辨率InSAR集成監(jiān)測(cè)技術(shù)，聯(lián)合多種傳統(tǒng)手段，系統(tǒng)闡明地面沉降危害高鐵路基和橋梁的變形破壞模式，揭示其在地面沉降災(zāi)害模式下的形變特征及響應(yīng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)工程沿線地面沉降風(fēng)險(xiǎn)有效辨識(shí)及精準(zhǔn)評(píng)估。首次構(gòu)建北京非線性地下水-地面沉降三維耦合模型，開(kāi)展多水情背景下及控沉目標(biāo)約束下地面沉降精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，為各級(jí)政府開(kāi)展地面沉降綜合防治及重大生命線工程災(zāi)變風(fēng)險(xiǎn)防控提供技術(shù)支持。

4．首次研建“北京市地面沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與傳輸信息系統(tǒng)”，搭建“北京市地面沉降信息管理與綜合服務(wù)平臺(tái)”，成功應(yīng)用于規(guī)劃、國(guó)土、水務(wù)與地勘等部門，實(shí)現(xiàn)為政府提供集成化、服務(wù)化“一站式”沉降信息查詢及決策支持服務(wù)。

5. 重大工程應(yīng)用

在上述技術(shù)手段支撐下，開(kāi)展了國(guó)家863、973、自然科學(xué)基金、中國(guó)地調(diào)局及地方橫向課題十余項(xiàng)，完成區(qū)域地面沉降對(duì)京津、京滬、京沈等高速鐵路影響及對(duì)策研究；京津冀重要地理國(guó)情監(jiān)測(cè)；北京規(guī)劃新城區(qū)域工程地質(zhì)勘查評(píng)價(jià)；未來(lái)科技城地面沉降專項(xiàng)勘查等多個(gè)應(yīng)用示范項(xiàng)目。 產(chǎn)出的成果數(shù)據(jù)、技術(shù)方法和信息平臺(tái)已在多家單位推廣應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)北京地質(zhì)科技進(jìn)步，加強(qiáng)資源環(huán)境監(jiān)管，全面提升地面沉降監(jiān)控能力具有明顯推動(dòng)作用。 2100433B

近年來(lái)我國(guó)城市地鐵飛速發(fā)展，截止到2019年底中國(guó)內(nèi)地地鐵運(yùn)營(yíng)里程達(dá)5187.02公里，高居世界首位。地鐵隧道運(yùn)營(yíng)病害問(wèn)題日益突出，地鐵運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理急需現(xiàn)代化的技術(shù)手段和裝備提供支撐。項(xiàng)目研究地鐵隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與快速檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的研發(fā)了地鐵自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了地鐵結(jié)構(gòu)的無(wú)人值守的全天候連續(xù)、實(shí)時(shí)、高精度、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)；自主研制移動(dòng)掃描檢測(cè)軌道小車，顯著提高地鐵運(yùn)營(yíng)檢測(cè)的效率和能力；開(kāi)發(fā)了掃描數(shù)據(jù)快速檢測(cè)軟件，實(shí)現(xiàn)隧道結(jié)構(gòu)橫斷面橢圓度與水平直徑、盾構(gòu)管片錯(cuò)臺(tái)、地鐵限界、軌道磨耗等地鐵運(yùn)營(yíng)安全控制量的自動(dòng)化快速檢測(cè)，為地鐵運(yùn)營(yíng)安全檢測(cè)與監(jiān)測(cè)提供新的解決方案；提出了一種基于隧道點(diǎn)云展深度圖像和深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能化環(huán)縫識(shí)別方法，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)隧道環(huán)縫的可靠與精確提取，解決了環(huán)縫點(diǎn)云數(shù)據(jù)準(zhǔn)確定位與提取的難題；提出了局部相對(duì)變形波動(dòng)值的概念，實(shí)現(xiàn)了線狀結(jié)構(gòu)局部相對(duì)變形提取及定位，為線狀隧道結(jié)構(gòu)的橫向與垂向局部相對(duì)變形檢測(cè)與分析提供了一種全新的方法。開(kāi)展了大規(guī)模工程應(yīng)用實(shí)踐，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。,近年來(lái)我國(guó)城市地鐵飛速發(fā)展，截止到2019年底中國(guó)內(nèi)地地鐵運(yùn)營(yíng)里程達(dá)5187.02公里，高居世界首位。地鐵隧道運(yùn)營(yíng)病害問(wèn)題日益突出，地鐵運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理急需現(xiàn)代化的技術(shù)手段和裝備提供支撐。項(xiàng)目研究地鐵隧道自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與快速檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的研發(fā)了地鐵自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了地鐵結(jié)構(gòu)的無(wú)人值守的全天候連續(xù)、實(shí)時(shí)、高精度、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)；自主研制移動(dòng)掃描檢測(cè)軌道小車，顯著提高地鐵運(yùn)營(yíng)檢測(cè)的效率和能力；開(kāi)發(fā)了掃描數(shù)據(jù)快速檢測(cè)軟件，實(shí)現(xiàn)隧道結(jié)構(gòu)橫斷面橢圓度與水平直徑、盾構(gòu)管片錯(cuò)臺(tái)、地鐵限界、軌道磨耗等地鐵運(yùn)營(yíng)安全控制量的自動(dòng)化快速檢測(cè)，為地鐵運(yùn)營(yíng)安全檢測(cè)與監(jiān)測(cè)提供新的解決方案；提出了一種基于隧道點(diǎn)云展深度圖像和深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能化環(huán)縫識(shí)別方法，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)隧道環(huán)縫的可靠與精確提取，解決了環(huán)縫點(diǎn)云數(shù)據(jù)準(zhǔn)確定位與提取的難題；提出了局部相對(duì)變形波動(dòng)值的概念，實(shí)現(xiàn)了線狀結(jié)構(gòu)局部相對(duì)變形提取及定位，為線狀隧道結(jié)構(gòu)的橫向與垂向局部相對(duì)變形檢測(cè)與分析提供了一種全新的方法。開(kāi)展了大規(guī)模工程應(yīng)用實(shí)踐，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 2100433B