科技日?qǐng)?bào)記者 俞慧友

近日，湖南長(zhǎng)沙一小區(qū)被湖南大學(xué)“星眸守城”學(xué)生科研團(tuán)隊(duì)悄悄地“盯上”了。在湖南大學(xué)土木工程學(xué)院周云教授指導(dǎo)下，團(tuán)隊(duì)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)”，識(shí)別出了這一小區(qū)74棟房屋存在沉降安全隱患。

“通過(guò)平臺(tái)的數(shù)據(jù)和分析，我們發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的房屋在兩年內(nèi)累計(jì)沉降存在15到40毫米的異常變形，變形速率絕對(duì)值大于20毫米/年，并且還有持續(xù)沉降的趨勢(shì)。”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人魏祎說(shuō)。通過(guò)深度數(shù)據(jù)分析和成因排查，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步溯源了該小區(qū)沉降發(fā)生的原因——“大厚度填埋土”與“地面開挖施工”產(chǎn)生的耦合效應(yīng)。團(tuán)隊(duì)成員歐陽(yáng)銘遠(yuǎn)告訴科技日?qǐng)?bào)記者：“我們最終形成了專業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和溯源報(bào)告，為當(dāng)?shù)刈〗ü芾聿块T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)。”

房屋建筑安全，是千家萬(wàn)戶安心之所系，更是城市平穩(wěn)運(yùn)行的基石。當(dāng)前，我國(guó)建筑行業(yè)正經(jīng)歷深刻轉(zhuǎn)型，從“大建設(shè)”邁向“建養(yǎng)并重”，并將全面邁向“大規(guī)模運(yùn)維”時(shí)代。老舊小區(qū)改造、基礎(chǔ)設(shè)施安全運(yùn)維變得越來(lái)越重要。

團(tuán)隊(duì)成員靳銘葳介紹，面對(duì)龐大的存量建筑群，尤其是年歲已久的老舊低層樓房、結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜的高層建筑、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜大跨度建筑（如體育館、航站樓），依靠傳統(tǒng)的“人盯房”巡檢和常規(guī)監(jiān)測(cè)手段顯得力不從心，比如：老舊低層房屋建筑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；高層建筑受溫度變化影響大，房屋結(jié)構(gòu)的熱脹冷縮，易掩蓋結(jié)構(gòu)真正的異常變形和基礎(chǔ)問(wèn)題引發(fā)的傾斜；大跨度房屋建筑結(jié)構(gòu)變形機(jī)理復(fù)雜，在結(jié)構(gòu)上密集布設(shè)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，運(yùn)維成本高昂。在“全面提高城市房屋安全與韌性”的重大需求面前，城市的建筑群安全監(jiān)測(cè)，亟須一場(chǎng)技術(shù)革新，進(jìn)行分類別精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)“人防”到“技防”，乃至“智防”的發(fā)展。

對(duì)此，來(lái)自湖南大學(xué)土木、電氣、自動(dòng)化、金融等多學(xué)科背景的本科生組建了“星眸守城”團(tuán)隊(duì)。在周云教授的指導(dǎo)下，團(tuán)隊(duì)進(jìn)駐湖南省多個(gè)老舊社區(qū)，開展了以“星載合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量（InSAR）+結(jié)構(gòu)工程專業(yè)知識(shí)”為核心技術(shù)“天-空-地”一體化的房屋安全風(fēng)險(xiǎn)排查。

團(tuán)隊(duì)通過(guò)SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析城市建筑群的永久散射點(diǎn)提示的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，奔赴現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘和記錄房屋裂縫情況、統(tǒng)計(jì)受損房屋數(shù)量，大幅度減少了城市級(jí)房屋安全排查的工作量，系統(tǒng)摸清了長(zhǎng)沙市基層檢測(cè)的“盲區(qū)”。此后，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，形成了在百萬(wàn)棟房屋中辨識(shí)某棟房屋異常的“天羅地網(wǎng)”。

為實(shí)現(xiàn)這一構(gòu)想，以及達(dá)成監(jiān)測(cè)方案提出的高精度目標(biāo)，團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)性攻克了三大核心技術(shù)瓶頸：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；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；開創(chuàng)性地將差分干涉測(cè)量技術(shù)與結(jié)構(gòu)識(shí)別理論相結(jié)合，通過(guò)精確分離熱致變形實(shí)現(xiàn)了大跨空間結(jié)構(gòu)異常狀態(tài)辨識(shí)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。

為檢驗(yàn)成果，團(tuán)隊(duì)積極聯(lián)合湖南省科技廳、湖南省應(yīng)急廳、長(zhǎng)沙市住建局、長(zhǎng)沙市房屋安全管理事務(wù)中心等政府部門，中騰智信科技（湖南）有限公司、北京東方至遠(yuǎn)科技有限公司、長(zhǎng)沙天儀空間科技研究院有限公司等專業(yè)機(jī)構(gòu)，為多地區(qū)房屋建筑群提供了多份及時(shí)有效的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警報(bào)告。此外，團(tuán)隊(duì)還積極探索了城市健康監(jiān)測(cè)的市場(chǎng)化與商業(yè)化的實(shí)現(xiàn)路徑，助力城市更新中的危房改造和基礎(chǔ)設(shè)施智能運(yùn)維。

（受訪者供圖）