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创新推广项目|基于insar遥感的地铁全生命周期天地融合监控平台

时间: 2018-09-27
信息来源:城市轨道交通网
提供部门:总工办
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基于insar遥感的地铁全生命周期天地融合监控平台

项目名称:基于insar遥感的地铁全生命周期天地融合监控平台

完成单位:北京城建勘测设计研究院有限责任公司、北京东方至远科技有限公司

主要完成人:王思锴、余永明、陈大勇、范胜文、葛春青

主要技术特点描述

01

国内外技术发展现状

近年来,国内各大城市陆续出现房屋下陷、路面下沉等城市地面沉降问题,影响了人们的正常生活。地面沉降通常是由软土层、地下水超采等自然或人为因素引起的,它对城市发展、交通安全、人类生活等构成了潜在的危害。对地面沉降进行跟踪监测,能够有效的预防灾害发生。目前,常用的地面沉降方法有水准测量、GPS监测、InSAR技术监测等。

InSAR(Interferometric synthetic aperture radar)遥感技术起源于20世纪60年代末,它是利用合成孔径雷达SAR的相位信息提取地表的三维信息和高程变化信息的一项技术。随着技术的不断成熟,在过去的十年里,InSAR被广泛用于获取地面起伏的信息。与水准测量和GPS监测对比,InSAR技术在城市范围的地面沉降监测具有全天候、低成本、高时效、高精度、高分辨率、覆盖全面等优势,已在北京、上海、天津、苏州、无锡等地面沉降较严重的地区得到普及应用,并取得较好的成果。

02

关键技术内容及技术路线

城市轨道交通作为城市重要交通基础设施,已经成为城市建设和运营的大动脉和生命线。除了承载最大量的城市交通流量,也深刻影响了整个城市形态的发展与演化,即沿线物理空间上将汇集越来越多的具有极大经济价值的重要建(构)筑物,连同轨道交通自身一道形成城市最主要的固定资产。

地铁大规模建设和其他城市化快速进程也产生一种自然与人为共同作用下的新型城市综合地质灾害,如城市沉陷、建筑物变形、滑坡、泥石流等,给城市的安全运营带来巨大隐患,甚至造成人民群众生命财产的重大损失。地铁沿线新型城市综合地质灾害频繁发生的根本原因在于没有从本质上认清城市沉陷的诱发因素、形成机理和演化规律,其防控对策也就缺乏科学有效性,无法对风险进行准确的预测和预报。

本研究以城市轨道交通线网分布为切入点,以轨道交通规划、设计、施工、运营阶段积累的全生命周期大数据(设计、勘察、岩土、水文、地质、施工等)和遥感大数据(雷达卫星、光学卫星、无人机航拍等)为核心,融合其他多源大数据(气象、城市建筑、移动通信等),开创性的建立天地一体化多源数据融合分析的城市沉陷的诱发因素、形成机理和演化规律,城市固定资产风险分析模型和风险管控平台,开创性的采用天地一体化数据融合,研究对城市轨道交通自身及沿线重要城市固定资产的变形和形变进行风险分析、分级,监控风险发展情况,及时预警,实现全生命周期的固定资产风险管控,并逐步扩大平台覆盖范围实现整个城市的资产风险管控。

本项目技术特点如下图:

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本项目可行性分析如下图:

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本项目系统逻辑结构图如下:

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本项目两大子系统如下图:

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(1)在环保、节能、创新方面的指标

本技术为非接触式监控,利用既有大数据,非常环保。天地融合监控为国内地铁行业首创模式。

(2)主要技术特点和创新点

本项目主要技术特点和创新点如下图所示:

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(3)技术成果评价、取得专利、是否编制技术规范标准等情况说明

本项目目前正在申请专利2项,正着手编制相应的技术规范。

成果应用情况说明

(1)使用效果评价

目前已经在北京地铁、郑州地铁、深圳地铁、上海地铁等多处城市开展应用,能够科学准确监控地铁保护区的形变并分析原因,及时预报警。

(2)市场需求分析

中国城市轨道交通协会发布的数据显示,截至2017年12月31日,中国内地累计有34个城市建成投运城轨线路5021.7公里。其中,2017年新增石家庄、珠海、贵阳、厦门4个运营城市;新增33条运营线路,868.9公里运营线路长度。新增线路再创历史新高,比2016年新增线路534.8公里增加334.1公里,增幅达62.5%。

据统计,目前中国城市轨道交通地铁的通车里程最长的城市为上海,地铁里程总计长度为636.37公里。总计通车里程超过100公里的还有北京、广州、深圳、武汉、南京、成都、重庆、苏州、天津和杭州等11个城市。西安去年没有新增通车里程,目前地铁通车里程89公里,仅次于郑州,排在各城市的第13位。

《2011-2020年全国地面沉降防治规划》:中国发生地面沉降灾害的城市超过50个,累计地面沉降量超过200毫米的地区达到7.9万平方公里。地铁施工、深大基坑等城市高强度建设成为引发城市地面沉降的重要原因。

城市运营安全的需求随着地铁里程的增加日益迫切,本成果拥有广泛的需求空间。

(3)与国内外同类产品或技术的竞争力分析,成果产业化前景分析

国内外同类产品如下:

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同上述产品缺点如下图:

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天地融合监控从本质上认清城市沉陷的诱发因素、形成机理和演化规律,进行准确的风险预测和预报,为用户防控风险提供科学依据。形式有:平台、系统、报告等,最终形成地铁全生命周期天地融合监控一整套产品。

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(4)经济效益和社会效益评价

天地融合监控从本质上认清城市沉陷的诱发因素、形成机理和演化规律,进行准确的风险预测和预报,为用户防控风险提供科学依据。打造成全国城市形变最强的“一张图”,成就监控界的“高德地图”。

(5)成果照片

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北京地铁6号线沉降速率分析图

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郑州地铁沉降分析图

 

 

 

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