高速鐵路智能建造導(dǎo)論高速鐵路智能建造理論與關(guān)鍵技術(shù)第三章目錄高速鐵路智能建造技術(shù)的概念與內(nèi)涵智能建造的模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同理論智能建造的關(guān)鍵技術(shù)本章作業(yè)與思考題12345本章小節(jié)與下章預(yù)習(xí)第一節(jié)高速鐵路智能建造技術(shù)的概念與內(nèi)涵高速鐵路智能建造技術(shù)的概念與內(nèi)涵第一節(jié)高速鐵路智能建造以BIM+GIS技術(shù)為核心，綜合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，與先進的工程建造技術(shù)相融合，通過全面感知、泛在互聯(lián)、融合處理、主動學(xué)習(xí)、科學(xué)決策等手段，構(gòu)建勘察、設(shè)計、施工、驗收、監(jiān)督全壽命可追溯的閉環(huán)體系，實現(xiàn)建設(shè)過程中進度、質(zhì)量、安全、投資的精細化和智能化管理，推動高速鐵路從信息化、數(shù)字化走向智能化。高速鐵路智能建造技術(shù)的概念與內(nèi)涵第一節(jié)智能建造板塊分為三個領(lǐng)域，六個方向，十九項創(chuàng)新高速鐵路智能建造技術(shù)的概念與內(nèi)涵第一節(jié)1.空天地一體化工程勘察針對高速鐵路工程勘察場景，綜合應(yīng)用GIS、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、全站儀、水平儀、航空攝影測量、激光雷達測量等先進技術(shù)手段，實現(xiàn)空天地一體化的地質(zhì)調(diào)查、鉆探、觸探、物探；基于GIS提供沿線數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)及地形的三維顯示，支持勘察設(shè)計階段進行土石方、用地量的估算，并將與高速鐵路建設(shè)運營相關(guān)的勘測設(shè)計信息進行存儲管理以及面向設(shè)計階段進行數(shù)字化交付。2.基于BIM工程設(shè)計通過視頻、VR/AR、BIM等技術(shù)進行協(xié)同方案設(shè)計，構(gòu)建三維BIM設(shè)計的統(tǒng)一工作環(huán)境，形成基于BIM的協(xié)同設(shè)計體系，有效支撐測繪、線路、橋梁、隧道、路基、接觸網(wǎng)、信號等多個專業(yè)BIM協(xié)同設(shè)計、實現(xiàn)勘察設(shè)計多源數(shù)據(jù)融合。高速鐵路智能建造技術(shù)的概念與內(nèi)涵第一節(jié)3.橋隧路軌工程智能化施工4.客運站工程智能化施工針對橋梁、隧道、路基、軌道等站前工程，集成運用BIM、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、圖像識別、機器人等技術(shù)，實現(xiàn)鋼桁梁多點同步頂推、狀態(tài)自動檢測、梁板結(jié)構(gòu)工廠化制作和預(yù)制式拼裝等橋梁智能化施工，實現(xiàn)復(fù)雜多域施工技術(shù)、隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、隧道可視化管理等隧道智能化施工，實現(xiàn)可視化路基填筑、智能施工機器人等線路智能化施工，實現(xiàn)軌枕智能檢測、軌枕工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生成管理系統(tǒng)等軌道智能化施工?；贐IM實現(xiàn)客運站裝飾裝修、鋼結(jié)構(gòu)、節(jié)點管線、客服機房等深化設(shè)計和綠色設(shè)計，利用BIM+IoT技術(shù)實現(xiàn)施工原材料追溯，實現(xiàn)深基坑監(jiān)測、高支模監(jiān)測、塔吊防碰撞、鋼結(jié)構(gòu)焊縫等施工信息化管理；構(gòu)建基于BIM的施工組織優(yōu)化仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系，實現(xiàn)施工精細化管理。高速鐵路智能建造技術(shù)的概念與內(nèi)涵第一節(jié)5.四電工程智能化施工6.基于BIM+GIS工程建設(shè)管理以BIM+GIS技術(shù)為核心，RFID電子標簽、二維碼等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為手段，實現(xiàn)通信、信號、電力、電氣化等四電設(shè)備在設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試、驗收過程中的數(shù)據(jù)采集與集成，為四電設(shè)備全生命管理提供信息化手段。圍繞高速鐵路工程建設(shè)中人、機、料、法、環(huán)等要素，基于BIM+GIS的多源數(shù)據(jù)融合和模型輕量化技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)字孿生高速鐵路，支持全線、全專業(yè)、全過程工程建設(shè)的進度、質(zhì)量、安全和環(huán)保的項目精細化管控。第二節(jié)智能建造的模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同理論智能建造的模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同理論第二節(jié)模型數(shù)據(jù)一體化概念模型模數(shù)一體化即基于BIM、GIS、IoT、主數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)與鐵路基礎(chǔ)設(shè)施全生命管理相結(jié)合，面向軸面協(xié)同目標，實現(xiàn)同一業(yè)務(wù)對象的表征模型、機理模型和動靜態(tài)數(shù)據(jù)的編織和聚合。模數(shù)一體化的核心是實現(xiàn)模型與數(shù)據(jù)的標準一體化、存儲一體化、應(yīng)用一體化和傳遞一體化，關(guān)鍵是實現(xiàn)同一實體的表征模型、機理模型和海量數(shù)據(jù)的有機融合。表征模型機理模型動靜態(tài)數(shù)據(jù)智能建造的模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同理論第二節(jié)表征模型鐵路站場模型軌道模型鐵路路基模型鐵路隧道模型鐵路橋梁模型空間結(jié)構(gòu)單元構(gòu)件空間結(jié)構(gòu)單元構(gòu)件空間結(jié)構(gòu)單元構(gòu)件空間結(jié)構(gòu)單元構(gòu)件空間結(jié)構(gòu)單元構(gòu)件鐵路樞紐、鐵路車站、鐵路站臺鐵路信號設(shè)備構(gòu)件、調(diào)速設(shè)備構(gòu)件、標志標牌構(gòu)件、安全設(shè)備構(gòu)件、機械設(shè)備構(gòu)件、站臺墻構(gòu)件、平過道構(gòu)件等軌道、軌道段鋼軌、扣件、軌枕、軌道板、道床板、隔離層、彈性墊層、調(diào)整層、底座、道岔、道砟層、鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器等路基本體、邊坡防護、支擋結(jié)構(gòu)、地基處理、過渡段路基支擋結(jié)構(gòu)單元、路基填筑體、邊坡防護構(gòu)件單元、地基加固樁構(gòu)件單元、原地基加固、過渡段構(gòu)件單元等隧道、隧道結(jié)構(gòu)組成超前支護、初期支護、系統(tǒng)錨桿、系統(tǒng)鋼架、初支噴混、襯砌結(jié)構(gòu)、洞門結(jié)構(gòu)、仰拱填充、防水層、結(jié)構(gòu)保護層、臨時支護、護拱等橋梁、橋梁結(jié)構(gòu)組成橋梁構(gòu)件、梁節(jié)段、橋臺結(jié)構(gòu)、墊石、墩柱節(jié)段、框架結(jié)構(gòu)、涵洞節(jié)段、拱肋、索塔段、橋梁板件、鋸齒塊、斜拉索、主纜、支座、伸縮裝置、防護墻、翼墻、帽石、蓋梁、預(yù)埋件基礎(chǔ)、避車臺等智能建造的模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同理論第二節(jié)機理模型確定性模型不確定性模型例如基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)構(gòu)力學(xué)模型、沿線噪聲傳播模型、鋼軌疲勞損傷模型、信息設(shè)備電學(xué)模型等例如輪軌動力學(xué)模型、弓網(wǎng)耦合分析模型、空氣動力學(xué)模型、開放環(huán)境下荷載分析模型等動靜態(tài)數(shù)據(jù)設(shè)計階段施工階段運維階段空天地一體化工程勘察數(shù)據(jù)、基于BIM工程設(shè)計數(shù)據(jù)等橋梁、隧道、路基、軌道、客站、四電等工程的智能化施工數(shù)據(jù)智能綜合檢測車、基礎(chǔ)設(shè)施檢測監(jiān)測、自然災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警、入侵智能監(jiān)測、環(huán)境智能監(jiān)測等數(shù)據(jù)，以及智能客運、智能票務(wù)、智能綜合調(diào)度、智能行車調(diào)度、工電供一體化運維、動車組智能運維等數(shù)據(jù)智能建造的模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同理論第二節(jié)模數(shù)一體化標準一體化存儲一體化傳遞一體化應(yīng)用一體化是實現(xiàn)模數(shù)一體化的基礎(chǔ)和前提。以模型的關(guān)聯(lián)關(guān)系、空間關(guān)系和組合關(guān)系為前提，構(gòu)建與模型流相應(yīng)信息結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流向等，融合IFC、IFD、IDM、主數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)標準，實現(xiàn)模數(shù)一體的本體、語義和傳遞的標準化。在模型和數(shù)據(jù)標準一體化基礎(chǔ)上，開展模型和數(shù)據(jù)的質(zhì)量治理，并采用模型和數(shù)據(jù)編制技術(shù)、實體主數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)技術(shù)等，實現(xiàn)高鐵數(shù)字孿生模型、機理模型與海量動靜態(tài)大數(shù)據(jù)融合。傳遞一體化是面向高鐵設(shè)計、施工、運營全生命周期，在不同階段不同時期，以模型和數(shù)據(jù)集成為基礎(chǔ)，形成閉環(huán)的數(shù)字化傳遞模型，實現(xiàn)基于模型和數(shù)據(jù)的跨階段正向無損傳遞、高效協(xié)同，以及反向的迭代反饋優(yōu)化。設(shè)計階段實現(xiàn)面向橋梁、隧道、路基、軌道、地質(zhì)、工經(jīng)等要素的模數(shù)一體化的協(xié)同應(yīng)用，建造階段實現(xiàn)質(zhì)量、進度、安全、投資、環(huán)保、材料等要素的模數(shù)一體的協(xié)同應(yīng)用，運營階段實現(xiàn)工務(wù)、電務(wù)、車輛、客流、運輸?shù)纫氐哪?shù)一體的協(xié)同應(yīng)用。智能建造的模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同理論第二節(jié)以傳遞一體化流程為例智能建造的模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同理論第二節(jié)模型數(shù)據(jù)一體化平臺智能建造的模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同理論第二節(jié)模數(shù)一體化平臺數(shù)據(jù)匯聚層數(shù)據(jù)存儲層模數(shù)處理層分析應(yīng)用層匯聚設(shè)計、施工、運營等不同階段業(yè)務(wù)系統(tǒng)及物聯(lián)感知設(shè)備的模型和數(shù)據(jù)等，融合外部環(huán)境數(shù)據(jù)，在模數(shù)一體化標準體系和安全保障體系的支持下，實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計、項目管理、施工管理、工程管理、視頻監(jiān)控、客運、維修、外部環(huán)境等相關(guān)業(yè)務(wù)的模型和數(shù)據(jù)的安全傳輸和匯聚融合。目前數(shù)據(jù)匯聚的主要方式包括文件交換、數(shù)據(jù)抽取、接口服務(wù)、消息推送等具備模型管理、模型關(guān)系管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)分類分級等功能，通過構(gòu)建統(tǒng)一的表征模型庫、機理模型庫、大數(shù)據(jù)湖等，對匯聚的多專業(yè)模型和數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理。基于模型管理、數(shù)據(jù)管理等技術(shù)開展海量數(shù)據(jù)、表征模型及機理模型的質(zhì)量治理和存儲管理。基于模數(shù)一體化標準體系實現(xiàn)模型及數(shù)據(jù)的標準化管理，基于元數(shù)據(jù)技術(shù)對模型和數(shù)據(jù)的關(guān)鍵信息進行提取和語義分析，形成模數(shù)映射及關(guān)聯(lián)方法，構(gòu)建面向各類業(yè)務(wù)實體的不同粒度的模數(shù)一體化聚合體。為支撐模數(shù)一體化分析中機理模型的構(gòu)建，還包括結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分析挖掘、知識圖譜分析挖掘、演化仿真分析等功能。采用Restful、FTP、WebService等多種系統(tǒng)對接及信息共享方式，開放模數(shù)一體的存儲、分析、檢索、推理、演化、仿真等服務(wù)，將模數(shù)數(shù)據(jù)內(nèi)容或分析結(jié)果提供給業(yè)務(wù)系統(tǒng)，為開展高鐵設(shè)計、施工、運營全生命周期的模數(shù)一體化傳遞及迭代反饋優(yōu)化提供支撐，并基于模數(shù)一體化的分析能力，支撐實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計、虛擬制造、車地協(xié)同、綜合交通協(xié)同等全生命期要素協(xié)同和跨行業(yè)協(xié)同應(yīng)用。智能建造的模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同理論第二節(jié)模型數(shù)據(jù)一體化關(guān)鍵技術(shù)模數(shù)一體的信息抽取與封裝技術(shù)模數(shù)一體的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化與協(xié)同互控技術(shù)模數(shù)一體的數(shù)據(jù)管理與編織技術(shù)在明確鐵路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中業(yè)務(wù)流程及執(zhí)行這些流程所需的模型和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，針對軸面中特定業(yè)務(wù)活動或應(yīng)用場景的業(yè)務(wù)流程和交換需求，基于BPMN制定一套完整的信息抽取流程，包括管理信息、概要信息、活動說明、數(shù)據(jù)說明、交換需求說明等信息，進而將工程實體、屬性和模型等進行融合抽取。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化包括設(shè)計階段面向施工階段、施工階段面向運營階段的轉(zhuǎn)化。模數(shù)一體的數(shù)據(jù)全生命周期應(yīng)用中，為確保模數(shù)的強一致性需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)動態(tài)更新和協(xié)同互控。動態(tài)更新是指通過物聯(lián)網(wǎng)及移動互聯(lián)技術(shù)，實現(xiàn)自動采集基礎(chǔ)設(shè)施實時狀態(tài)數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)為要素驅(qū)動模型信息的動態(tài)更新，從而便捷準確地掌握現(xiàn)場實時狀況。協(xié)同互控是指圍繞實體的三維幾何信息、三維空間坐標信息、拓撲關(guān)系信息及在工程各階段中所附加的工程動靜信息，保持模型和數(shù)據(jù)的一體性、協(xié)同性，以及數(shù)據(jù)驅(qū)動模型變化、模型反饋數(shù)據(jù)偏差的雙向互控模式。數(shù)據(jù)編織映射變換機制是通過里程映射轉(zhuǎn)換方法建立各階段里程對應(yīng)關(guān)系表，快速形成里程位置與構(gòu)筑物、設(shè)備等實體對象對應(yīng)的關(guān)系。分布在各里程位置上的實體對象可根據(jù)工程結(jié)構(gòu)分解標準展開，各階段數(shù)據(jù)則以工程分解結(jié)構(gòu)樹節(jié)點作為紐帶建立映射，從而貫通各階段數(shù)據(jù)。智能建造的模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同理論第二節(jié)“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”的系統(tǒng)模型架構(gòu)智能建造的模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同理論第二節(jié)“模”指高鐵各業(yè)務(wù)對象的表征模型或者機理模型，“數(shù)”指高速鐵路建設(shè)和運營過程中采集到的各類動靜態(tài)數(shù)據(jù)。“模數(shù)驅(qū)動”即融合表征模型、機理模型和動靜態(tài)數(shù)據(jù)等實現(xiàn)模數(shù)一體，并以模數(shù)一體為核心，驅(qū)動實現(xiàn)智能高鐵設(shè)計、施工、運營等全生命期的正向無損傳遞和反向迭代優(yōu)化?！拜S”指智能高鐵設(shè)計、施工、運營等全生命周期構(gòu)成的主軸線，“面”指全生命期主軸線上不同時間截面上涉及的業(yè)務(wù)要素、外部環(huán)境等構(gòu)成的要素面。移動裝備、通信信號、工務(wù)工程、牽引供電、運輸組織、設(shè)備運維、安全保障、客運服務(wù)、外部環(huán)境等業(yè)務(wù)要素構(gòu)成了運維階段的要素面?！拜S面協(xié)同”即實現(xiàn)智能高鐵全生命期銜接、全要素協(xié)同，目標是實現(xiàn)智能高鐵整體效能最優(yōu)。以全生命期為主軸，強調(diào)運用貫穿于智能高速鐵路全資產(chǎn)、全產(chǎn)業(yè)鏈和全生命期的智能化技術(shù)，構(gòu)建基于全生命期的鐵路建設(shè)運營管理新模式，通過不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域、高鐵全生命期不同階段信息系統(tǒng)的集成融合，推進不同階段工作任務(wù)的無縫銜接；以“高鐵全要素”為“面”，強調(diào)在全生命周期靜態(tài)時間截面上，基于信息流支撐不同專業(yè)、外部環(huán)境等各類要素的高效互動，有效協(xié)同不同專業(yè)、不同領(lǐng)域相關(guān)要素，推動資源合理規(guī)劃配置和有序協(xié)同。軸面協(xié)同模數(shù)驅(qū)動智能建造的模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同理論第二節(jié)“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”的系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計多專業(yè)協(xié)同以需求為中心與外部互動全生命期動態(tài)最優(yōu)高鐵系統(tǒng)涵蓋多個專業(yè)，各專業(yè)間既獨立又統(tǒng)一。以BIM和大數(shù)據(jù)等技術(shù)為基礎(chǔ)的“模數(shù)驅(qū)動”，可以依據(jù)專業(yè)間的統(tǒng)一標準將模型進行集成，通過模擬仿真等功能輔助不同專業(yè)信息的高效流轉(zhuǎn)和及時共享。一是要滿足服務(wù)用戶需求，主要包括旅客、其他交通行業(yè)、合作伙伴等，二是要滿足業(yè)務(wù)用戶需求，主要針對路內(nèi)從事專業(yè)業(yè)務(wù)的主體，從工程建造、設(shè)備設(shè)施、運輸組織、安全監(jiān)管等方面滿足相關(guān)專業(yè)用戶需求。智能高速鐵路列車采用新型節(jié)能材料，車體設(shè)計采用低阻力流線型頭型和車體平順化設(shè)計，有效降低空氣阻力，進而持續(xù)減少運行能耗；采用先進制動系統(tǒng)和能源管理工具，大幅降低運行期間的環(huán)境污染，并創(chuàng)新應(yīng)用列車自動駕駛技術(shù)，全面降低列車整體運行能耗。即通過“模數(shù)驅(qū)動”方式，實現(xiàn)高鐵建設(shè)運營全生命期各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)存儲、語義定義、信息傳遞等相統(tǒng)一，通過數(shù)據(jù)無損傳輸實現(xiàn)無縫銜接，進而有效降低管理成本，實現(xiàn)管理效率大幅提高，推動智能高速鐵路全生命周期整體效能最優(yōu)。智能建造的模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同理論第二節(jié)“模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同”的系統(tǒng)運行機制智能建造的模數(shù)驅(qū)動、軸面協(xié)同理論第二節(jié)系統(tǒng)運行機制模型數(shù)據(jù)一體化驅(qū)動全生命周期協(xié)同全要素協(xié)同管理在設(shè)計、施工、運營過程中，融合應(yīng)用傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、新一代通信、數(shù)據(jù)處理等手段，及時獲取高鐵各類設(shè)施設(shè)備、人員及外部環(huán)境的實時狀態(tài)，融合設(shè)計、施工、運營各階段的BIM模型、各類集成設(shè)施的本構(gòu)模型等，實現(xiàn)模數(shù)一體的治理、存儲和分析，為實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性、可用性、可維護性、安全性等提供依據(jù)，推動全生命周期整體效能最優(yōu)。智能高鐵全生命周期數(shù)據(jù)管理分為正向無損傳遞與反向迭代優(yōu)化兩大體系。正向傳遞依托BIM技術(shù)實現(xiàn)模型數(shù)據(jù)全流程貫通：設(shè)計階段構(gòu)建多專業(yè)模型，通過標準化接口向施工階段無損傳遞，支撐電子工程日志、進度管控及質(zhì)量安全防控體系構(gòu)建；施工數(shù)據(jù)同步沉淀至運營階段，賦能基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)監(jiān)測與維護決策。反向優(yōu)化通過數(shù)據(jù)閉環(huán)提升全鏈條效能：施工階段將環(huán)境參數(shù)、試驗數(shù)據(jù)反饋至設(shè)計端，優(yōu)化圖紙與工藝標準；運營階段通過監(jiān)測數(shù)據(jù)與設(shè)計基線對比改進設(shè)計方案，借助信息映射算法實現(xiàn)運維數(shù)據(jù)逆向指導(dǎo)施工工法優(yōu)化，形成設(shè)計-施工-運營的動態(tài)迭代機制，全面提升工程品質(zhì)并降低全周期成本。智能高鐵全生命周期通過BIM技術(shù)實現(xiàn)三階段全要素協(xié)同：設(shè)計階段依托BIM平臺推動多專業(yè)模型協(xié)同，融合線路、地質(zhì)、結(jié)構(gòu)等要素動態(tài)優(yōu)化方案，集成可靠性分析減少施工變更；施工階段以數(shù)字化手段統(tǒng)合人機料法環(huán)要素，通過感知技術(shù)識別風(fēng)險并修正模型數(shù)據(jù)，結(jié)合可視化BIM深化施工組織，降低返工成本；運營階段基于模數(shù)一體化標準整合移動裝備、工務(wù)工程等多元數(shù)據(jù)，借助動態(tài)檢測與智能診斷實現(xiàn)故障預(yù)警，精準制定維修策略。第三節(jié)智能建造的關(guān)鍵技術(shù)智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)智能建造關(guān)鍵技術(shù)智能感知類技術(shù)傳輸類技術(shù)存儲類技術(shù)分析類技術(shù)其他相關(guān)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、遙感技術(shù)、航空攝影技術(shù)、地面三維激光掃描技術(shù)和定位技術(shù)等空天地一體化通信（有線通信技術(shù)、無線通信技術(shù)）BIM技術(shù)、GIS技術(shù)等技術(shù)大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)3D打印、人工智能、數(shù)字孿生、虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）等智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)智能感知類技術(shù)—物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)在智能建造領(lǐng)域的應(yīng)用數(shù)據(jù)監(jiān)測與采集自動化決策支持智能樓宇系統(tǒng)預(yù)測性維護物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過將設(shè)備和物品連接到互聯(lián)網(wǎng)，使它們能夠相互通信、收集數(shù)據(jù)并進行智能處理。這一技術(shù)利用嵌入的傳感器和網(wǎng)絡(luò)連接功能，實現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通，并結(jié)合云計算和人工智能等技術(shù)對數(shù)據(jù)進行存儲、處理和分析，從而實現(xiàn)智能應(yīng)用。在智能建造領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用，涵蓋實時數(shù)據(jù)監(jiān)測與采集、數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化、遠程監(jiān)控與控制、自動化決策支持、智能樓宇系統(tǒng)以及預(yù)測性維護等多個方面。遠程監(jiān)控與控制數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)智能感知類技術(shù)—物聯(lián)網(wǎng)IoT技術(shù)的發(fā)展歷史智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)智能感知類技術(shù)—遙感技術(shù)遙感是非接觸的、遠距離的探測技術(shù)。遙感通過人造地球衛(wèi)星、航空等平臺上的遙測儀器對地球表面實施遙測，能夠在較短的時間內(nèi)，從宇宙空間或空中對大范圍地球進行對地觀測。遙感獲取數(shù)據(jù)范圍廣，數(shù)據(jù)更新速度快，能夠動態(tài)反映地面事物的變化，有助于發(fā)現(xiàn)并動態(tài)地跟蹤變化和預(yù)測趨勢。遙感影像是地球表面的“相片”，真實地展現(xiàn)了地球表面物體的形狀、大小、顏色等信息。遙感三十九號衛(wèi)星

智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)智能感知類技術(shù)—航空攝影傾斜攝影不僅能夠真實地反映地物情況，高精度地獲取紋理信息，還可通過先進的定位、融合、建模等技術(shù)，生成真實的三維實景模型。無人機和先進成像技術(shù)為建筑工地提供了俯視視角，有助于進行測量、繪圖和監(jiān)測工作進展。無人機可以進行航拍，獲取高分辨率的航空影像，用于制作數(shù)字地圖、三維模型和監(jiān)測工地進度以及識別潛在危險，幫助確保施工安全。同時可用于建筑結(jié)構(gòu)的巡檢和維護，快速捕捉問題并提供數(shù)據(jù)支持。通過無人機獲取的數(shù)據(jù)可以幫助項目管理者更好地了解工地情況，做出實時決策。無人機航拍施工現(xiàn)場智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)智能感知類技術(shù)—地面三維激光掃描技術(shù)地面三維激光掃描技術(shù)，是一種集光學(xué)、電子、計算機、軟件工程等技術(shù)于一體的新興測量技術(shù)。通過三維激光掃描可對建筑、道路、地下管廊等具體對象進行高精度實景三維數(shù)據(jù)采集。激光掃描的工作原理與雷達非常相近，以激光作為信號源，由激光發(fā)射器發(fā)射出的脈沖激光，打到地面的樹木、道路、橋梁和建筑物上引起散射，并由激光雷達的接收器接收計算得到從激光雷達到目標點的距離，多線束激光不斷地掃描目標物，能夠得到大量的激光點，形成包含豐富三維信息的激光點云。手持式三維掃描儀智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)智能感知類技術(shù)—定位技術(shù)定位信息是實景三維數(shù)據(jù)采集、三維模型的構(gòu)建和模型與地圖匹配的必要信息。定位信息一般可通過全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）獲取。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是以人造地球衛(wèi)星作為導(dǎo)航臺的星基無線導(dǎo)航系統(tǒng)，提供高精度的位置、速度和時間信息。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段等組成。我國自主建設(shè)、獨立運行的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)于2020年7月31日正式開通，具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時能力，定位精度為分米、厘米級別，車速精度0.2m/s，授時精度10ns。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)傳輸類技術(shù)—空天地一體化通信空天地一體化通信系統(tǒng)是高速鐵路數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展方向，其具有三大典型特征：統(tǒng)一的空口技術(shù)、統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和統(tǒng)一的智能管控。統(tǒng)一的空口技術(shù)是指衛(wèi)星通信、空間通信和地面通信采用同一框架下的空口傳輸技術(shù)，終端可實現(xiàn)極簡極智接入；統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是指在統(tǒng)一的邏輯架構(gòu)和實現(xiàn)框架下將衛(wèi)星通信、空間通信和地面通信進行一體化設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)功能可柔性分割和智能重構(gòu)，適應(yīng)衛(wèi)星載荷資源有限和業(yè)務(wù)需求動態(tài)變化的特點；統(tǒng)一的智能管控是指通過對系統(tǒng)資源等進行統(tǒng)一的調(diào)度和控制，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全局優(yōu)化和資源集約。智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)存儲類技術(shù)—BIMBIM是一種數(shù)字化建模技術(shù)，通過創(chuàng)建、管理和共享建筑設(shè)計和施工過程中的信息模型，實現(xiàn)對建筑項目全生命周期的集成管理。BIM以三維數(shù)字模型為核心，包括建筑的幾何形狀、構(gòu)件屬性、材料信息等，同時涵蓋時間、成本、施工序列等多維信息。智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)存儲類技術(shù)—BIMBIM技術(shù)的特點一體化可視化參數(shù)化仿真性信息完備性協(xié)調(diào)性優(yōu)化性可出圖性基于BIM技術(shù)的工程管理能夠?qū)崿F(xiàn)各階段、各參與方、各專業(yè)之間的協(xié)同工作BIM的可視化不僅指將線條式的二維圖紙以三維立體圖形的形式進行展示，還可以同構(gòu)件之間形成可視的互動和反饋BIM的參數(shù)化是指將工程構(gòu)件和設(shè)備的屬性信息以參數(shù)化的形式在模型中進行標定，以實現(xiàn)模型信息的展示以及模型數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析仿真不僅針對建筑物的數(shù)字化設(shè)計模型，還涉及施工方案以及建筑物性能等全生命期內(nèi)建造過程的模擬分析BIM的協(xié)調(diào)覆蓋項目各參與方、各階段和各專業(yè)，以及進度、質(zhì)量、成本、安全等各管理要素基于BIM的規(guī)劃、設(shè)計、施工、運維全生命期管理過程即為整個項目的進度、質(zhì)量、成本和安全等管理要素的優(yōu)化過程借助BIM不僅可以輸出平、立、剖等詳圖，還可以通過建筑物的可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬和優(yōu)化輸出一系列效果圖、流程圖、說明圖、表單、報告、方案等BIM模型中包含的信息是多維的，涵蓋了建筑物的各個方面，包括幾何、空間關(guān)系、材料、設(shè)備、施工信息等。智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)存儲類技術(shù)—GISGIS是由計算機硬件、軟件和不同方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計用來支持空間數(shù)據(jù)采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。GIS系統(tǒng)分為4個基本組成部分：（1）計算機硬件系統(tǒng)。這是開發(fā)、應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)。其中，硬件主要包括計算機、數(shù)據(jù)輸入設(shè)備（掃描儀、數(shù)字化儀）、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備（繪圖儀）、數(shù)據(jù)貯存和處理設(shè)備。（2）計算機軟件系統(tǒng)。指GIS運行所必需的各種程序，按功能分：數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)分析與處理、數(shù)據(jù)輸出與表示模塊、用戶接口模塊。（3）地理空間數(shù)據(jù)。包括幾何坐標、拓撲關(guān)系、非幾何屬性三種互相聯(lián)系的數(shù)據(jù)類型（圖3-20）。（4）系統(tǒng)開發(fā)管理和使用人員。專業(yè)人員進行系統(tǒng)組織、管理、維護和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴充完善、應(yīng)用程序開發(fā)，并靈活采用地理分析模型提取多種信息，為研究和決策服務(wù)。GIS系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)存儲類技術(shù)—GISGIS系統(tǒng)的主要特點包括：（1）具有獨特的空間分析能力。對空間信息進行各種復(fù)雜的空間運算，實現(xiàn)多元地理信息的疊加分析，以及圖形與屬性的雙向查詢，幫助人們了解空間實體的空間分布特征和空間關(guān)系。（2）可支持多樣化信息。遙感、測量、地圖、GPS、文字報告都可以為GIS提供數(shù)據(jù)，不僅能使用常規(guī)信息系統(tǒng)采用的屬性數(shù)據(jù)，更重要的是可以采用空間數(shù)據(jù)。（3）應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。由于能同時使用、綜合分析屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，因此能為具有空間查詢、分析功能要求的領(lǐng)域所采用，擴大了應(yīng)用范圍。（4）直觀、形象的工作方式。GIS能直觀地反映處理對象的空間分布和特征，相對于其他信息系統(tǒng)具有非常直觀、形象的工作方式。（5）信息使用速度快。一方面與遙感、全球定位系統(tǒng)結(jié)合和集成，可以實時利用信息；同時，由于具有很強的信息檢索和綜合能力，大幅縮短了管理和決策周期。智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)分析類技術(shù)—大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)指的是大小超出常規(guī)的數(shù)據(jù)庫工具獲取、存儲、管理和分析能力的數(shù)據(jù)集，即由數(shù)量巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、類型眾多的數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)集。簡單來說，大數(shù)據(jù)是指廣泛且復(fù)雜的數(shù)據(jù)集，尤其是來自新數(shù)據(jù)來源的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)集規(guī)模巨大，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理軟件難以處理。然而，這些海量數(shù)據(jù)可以被利用來解決以往難以克服的行業(yè)挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)具有5V的特點：容量（Volume）、速度（Velocity）、多樣性（Variety）、價值（Value）和真實性（Veracity）智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)分析類技術(shù)—大數(shù)據(jù)（1）容量。由于不同的應(yīng)用場景收集和分析的數(shù)據(jù)量比較大，且多為低密度、非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的體量巨大。有些場景可能數(shù)據(jù)總體量不是很大，但相對于這些特定行業(yè)的某些場景來說，也是“大數(shù)據(jù)”。對于一些組織來說，這可能是數(shù)十TB的數(shù)據(jù)。對于其他組織來說，這可能是數(shù)百PB。（2）速度。速度指的是數(shù)據(jù)接收和（也許）處理的快速率。通常情況下，數(shù)據(jù)流以最高速度直接進入內(nèi)存，而不是寫入磁盤。一些互聯(lián)網(wǎng)智能產(chǎn)品需要實時或幾乎實時運行，因此需要實時評估和操作。不僅是采集速度快，而且要求處理速度快，可以對數(shù)據(jù)進行實時處理分析。（3）多樣性。多樣性是指可用的許多數(shù)據(jù)類型。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)類型是結(jié)構(gòu)化的，可以很好地適應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫。隨著大數(shù)據(jù)的興起，數(shù)據(jù)以新的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類型呈現(xiàn)。非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)類型，如文本、音頻和視頻，需要額外的預(yù)處理才能提取含義并支持元數(shù)據(jù)。（4）價值。數(shù)據(jù)具有內(nèi)在價值，但在發(fā)現(xiàn)這個價值之前可能毫無用處。通過分析大量數(shù)據(jù)可以獲得價值，這種有價值的數(shù)據(jù)相對于整個數(shù)據(jù)體量來說，是低密度的。（5）真實性。大數(shù)據(jù)中的內(nèi)容與真實世界息息相關(guān)，要求數(shù)據(jù)必須是真實發(fā)生的數(shù)據(jù)，研究大數(shù)據(jù)就是從龐大的數(shù)據(jù)中可以提取出能夠解釋和預(yù)測現(xiàn)實事件的過程。大數(shù)據(jù)的特點：智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)分析類技術(shù)—云計算云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問，進入可配置的計算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用軟件、服務(wù)），這些資源能夠被快速提供，為此用戶只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進行很少的交互。云計算服務(wù)分為如下三類：（1）基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（InfrastructureasaService，IaaS）。IaaS平臺向云計算的用戶提供虛擬化計算資源，如虛擬機、存儲、網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)。（2）平臺即服務(wù)（PlatformasaService，PaaS）。PaaS平臺向開發(fā)人員提供通過全球互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的應(yīng)用程序和服務(wù)平臺，為開發(fā)、測試和管理應(yīng)用程序提供按需開發(fā)環(huán)境。（3）軟件即服務(wù)（SoftwareasaService，SaaS）。SaaS平臺將應(yīng)用程序部署在平臺，向客戶提供可以直接使用的應(yīng)用程序，允許其用戶通過全球互聯(lián)網(wǎng)訪問應(yīng)用程序。云計算的結(jié)構(gòu)智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)分析類技術(shù)—云計算云計算的特點包括：（1）虛擬化。突破了時間、空間的界限，是云計算最為顯著的特點。虛擬化技術(shù)包括應(yīng)用虛擬和資源虛擬兩種。（2）借助資源池提供按需部署服務(wù)。供應(yīng)商的計算資源可服務(wù)多位消費者，根據(jù)用戶需求動態(tài)或重新分配不同的物理和虛擬資源。資源包括存儲、處理器、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)帶寬。（3）可靠性高。云計算一般由多臺服務(wù)器提供算力。若單點或多點服務(wù)器出現(xiàn)故障，可以通過虛擬化技術(shù)將分布在不同物理服務(wù)器上面的應(yīng)用進行恢復(fù)，或利用動態(tài)擴展功能部署新的服務(wù)器進行計算。（4）可擴展性好。用戶可通過快速部署應(yīng)用軟件來更為簡單、快捷地將所需的業(yè)務(wù)進行擴展。在對虛擬化資源進行動態(tài)擴展的情況下，能夠高效擴展應(yīng)用，提高云計算服務(wù)器的應(yīng)用效率。（5）提供可計量的服務(wù)。云計算系統(tǒng)能夠自動控制并優(yōu)化資源的使用，為服務(wù)提供商合消費者提供透明的服務(wù)使用情況。智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)其他相關(guān)技術(shù)—3D打印3D打印是快速成型技術(shù)的一種，又稱增材制造，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印的設(shè)計過程是：先通過計算機建模軟件建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面，即切片，從而指導(dǎo)打印機逐層打印。3D打印通常是采用數(shù)字技術(shù)材料打印機來實現(xiàn)的。通常在模具制造、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，已經(jīng)有使用這種技術(shù)打印而成的零部件。該技術(shù)在珠寶、鞋類、工業(yè)設(shè)計、建筑、工程和施工（AEC）、汽車，航空航天、牙科和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)、教育、地理信息系統(tǒng)、土木工程以及其他領(lǐng)域都有所應(yīng)用。按照打印材料進行分類，3D打印技術(shù)可分為粉末基、液體基以及片狀基三類技術(shù)。其中基于粉末材料成型的包括三維成型、選擇性激光燒結(jié)、熔覆、選擇性熱燒結(jié)和電子束熔融；基于液體材料成型的包括擠出沉積成型、熔融沉積成型、數(shù)字光處理成型和立體光固化成型；基于片狀材料成型的一般指分層實體加工雖然成型材料不同，但所有的技術(shù)均具有分層打印、逐層疊加的特點。其中，SLS、FDM和SLA三種技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)其他相關(guān)技術(shù)—3D打印1997年，倫斯勒理工學(xué)院的JosephPegna首次提出將3D打印技術(shù)應(yīng)用于建筑工程中。在SolidFreeformConstruction項目中，他提出了基于粉末黏結(jié)的簡單可控的增材制造技術(shù)。此項技術(shù)為：先逐層鋪覆沙子和水泥粉末，然后通入蒸汽使其快速固化成型。試件抗壓強度最高為33.84MPa，抗壓模量最高為0.97GPa，抗拉強度最高為20.19MPa，抗拉模量最高為0.34GPa。但試件中存在大量孔隙，結(jié)果離散性大。此后，將3D打印技術(shù)應(yīng)用于建造自動化的思路得到其他學(xué)者的發(fā)展和深入研究，目前有四類技術(shù)體系，分別是基于粉末膠結(jié)、基于混凝土擠出、基于鋼材熔融和基于塑料或復(fù)合材料。右圖是中國首例原位3D打印雙層示范建筑。智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)其他相關(guān)技術(shù)—人工智能人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是指通過模擬、仿真和擴展人類智能的理論、方法、技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)。它旨在使計算機系統(tǒng)能夠執(zhí)行人類通常需要借助智力完成的任務(wù)。人工智能的主要研究領(lǐng)域包括：機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語言處理、計算機視覺、知識圖譜、智能決策與規(guī)劃、增強學(xué)習(xí)、智能控制系統(tǒng)等。智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)其他相關(guān)技術(shù)—人工智能人工智能在智能建造中的應(yīng)用場景包括：（1）自動化設(shè)計與規(guī)劃：利用人工智能技術(shù)進行建筑設(shè)計方案的生成、優(yōu)化和評估，實現(xiàn)自動化設(shè)計過程，提高設(shè)計效率和質(zhì)量。（2）智能建筑模擬和可視化：基于人工智能的虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術(shù)，可以實現(xiàn)建筑項目的模擬和可視化，幫助相關(guān)人員更直觀地理解和交流設(shè)計概念。（3）智能施工與監(jiān)測：應(yīng)用人工智能技術(shù)對施工進度進行預(yù)測和優(yōu)化，通過傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，提高施工效率。（4）智能材料選擇與管理：利用人工智能技術(shù)幫助選擇最佳建筑材料，并實現(xiàn)材料庫存管理、供應(yīng)鏈優(yōu)化等功能，提高建筑質(zhì)量和節(jié)約成本。（5）智能設(shè)備運行與維護：結(jié)合人工智能技術(shù)實現(xiàn)對建筑設(shè)備的智能監(jiān)測、預(yù)測性維護和故障診斷，提高設(shè)備的可靠性和使用壽命。（6）智能安全監(jiān)控系統(tǒng)：基于人工智能的視頻分析和圖像識別技術(shù)，實現(xiàn)智能安防監(jiān)控系統(tǒng)，檢測異常行為并發(fā)出警報，保障建筑安全。（7）智能能源管理系統(tǒng)：利用人工智能技術(shù)對建筑能源消耗數(shù)據(jù)進行分析和優(yōu)化，實現(xiàn)建筑能源的智能管理和節(jié)能減排，提高能源利用效率。（8）智能數(shù)據(jù)分析與決策支持：運用人工智能技術(shù)對建筑運營數(shù)據(jù)進行分析和挖掘，為建筑管理者提供智能決策支持，優(yōu)化建筑運營和維護策略。智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)其他相關(guān)技術(shù)—數(shù)字孿生數(shù)字孿生（DigitalTwin）是指通過數(shù)字化技術(shù)將實體物理系統(tǒng)或者過程與其對應(yīng)的虛擬模型進行實時關(guān)聯(lián)和同步，以實現(xiàn)監(jiān)測、預(yù)測與優(yōu)化。數(shù)字孿生的核心概念是將物理世界的數(shù)據(jù)收集、傳輸和處理與計算機模型的建立、仿真和分析相結(jié)合，以實現(xiàn)對實體系統(tǒng)的全面理解和優(yōu)化。通過數(shù)字孿生，可以實時獲取物理系統(tǒng)的狀態(tài)信息、模擬不同情境下的運行效率，并進行智能分析和決策，從而提升生產(chǎn)效率、降低成本，并改善產(chǎn)品的設(shè)計和性能。數(shù)字孿生模型智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)其他相關(guān)技術(shù)—數(shù)字孿生數(shù)字孿生在智能建造中的典型應(yīng)用場景包括但不限于以下方面：（1）設(shè)計優(yōu)化與驗證?？梢杂糜诮ㄔ祉椖康脑O(shè)計階段，通過創(chuàng)建虛擬模型來模擬和驗證不同設(shè)計方案的效果。它可以幫助工程師和設(shè)計師評估建筑、橋梁、道路等工程項目的性能和可行性，從而優(yōu)化設(shè)計并減少潛在的問題和風(fēng)險。（2）施工模擬和規(guī)劃?？梢杂糜谀M工程的施工過程，包括材料運輸、裝配、施工順序等。通過在虛擬環(huán)境中進行施工模擬，可以預(yù)測和解決可能出現(xiàn)的沖突、碰撞或進度延誤，優(yōu)化施工計劃和資源分配，提高施工效率和安全性。（3）設(shè)備維護和管理?？梢詭椭O(jiān)測和管理建筑設(shè)備的運行狀態(tài)和健康狀況。通過與傳感器數(shù)據(jù)的實時連接，數(shù)字孿生可以提供設(shè)備的實時監(jiān)測、故障預(yù)警和維護建議，從而實現(xiàn)設(shè)備的智能化管理和預(yù)防性維護，降低維修成本和提高設(shè)備可靠性。（4）運營優(yōu)化。可以用于實時監(jiān)測和分析建筑物的能源消耗、運行效率等關(guān)鍵指標，幫助優(yōu)化能源利用、室內(nèi)環(huán)境控制和設(shè)備調(diào)度等運營策略。它可以提供數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策支持，幫助降低運營成本、提高建筑物的可持續(xù)性和舒適性。（5）可視化展示與交流。可以用于將復(fù)雜的工程數(shù)據(jù)以可視化的方式展示，使工程團隊、項目經(jīng)理和利益相關(guān)者能夠更好地理解和溝通。通過交互式的虛擬模型，人們可以在建筑物的各個層面進行導(dǎo)航、查看和分析，促進合作和決策的制定。智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)其他相關(guān)技術(shù)—虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）虛擬現(xiàn)實（VirtualReality，VR）是指通過傳感器和計算機平臺，利用眼鏡、頭盔、耳機、手套等設(shè)備，提供交互性、沉浸式的虛擬三維動態(tài)視景空間。增強現(xiàn)實（AugmentedReality，AR）是指將計算機生成的虛擬物體或信息添加到真實的場景中，從而提供一種虛實交互的新體驗，為用戶展示更豐富有效的信息。兩者的區(qū)別在于，VR強調(diào)虛擬世界的沉浸感，而AR強調(diào)在真實場景中融合計算機生成的虛擬信息，不隔斷觀察者與真實世界之間的聯(lián)系。VR和AR區(qū)別智能建造的關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)其他相關(guān)技術(shù)—虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）VR和AR的特點包括：（1）沉浸感。VR讓用戶通過頭戴式顯示器和控制器等設(shè)備，感覺自己置身于一個全新的環(huán)境中。AR則提供了一種更加現(xiàn)實的沉浸式體驗，使用戶能夠與現(xiàn)實世界進行交互并將虛擬內(nèi)容融合到其中。通過模擬真實場景、呈現(xiàn)三維圖像等方式，讓用戶以更加直觀、生動的方式了解建筑物的空間感和設(shè)計細節(jié)。（2）交互性。VR/AR是高度交互性的技術(shù)、用戶可以使用手勢、語音、控制器等方式與虛擬內(nèi)容進行互動，從而可以幫助建筑師、工程師和設(shè)計師之間進行更加高效的溝通和協(xié)作。這種技術(shù)可以讓不同團隊成員共同進入虛擬環(huán)境中，進行實時的交流和討論。本章小節(jié)與下章預(yù)習(xí)下章主要預(yù)習(xí)提示！

本章主要講述內(nèi)容回顧！高速鐵路智能建造導(dǎo)論智能勘察與協(xié)同設(shè)計第四章目錄4.1高速鐵路建造勘察選線技術(shù)4.2空天地一體化智能勘察4.3基于BIM的智能協(xié)同設(shè)計4.4成渝中線工程應(yīng)用課后作業(yè)高速鐵路智能建造導(dǎo)論高速鐵路建造勘察選線技術(shù)4.1工程地質(zhì)勘察方法與手段第一節(jié)工程地質(zhì)勘察：工程地質(zhì)勘察是查明與建設(shè)相關(guān)工程有關(guān)的場地自然特征、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件并進行工程地質(zhì)條件評價的全過程。目的查明地質(zhì)條件，支撐線路方案與工程設(shè)計。踏勘→初測→定測→補充定測對應(yīng)設(shè)計階段：預(yù)可研→可研→初設(shè)→施工圖流程工程地質(zhì)勘察方法與手段第一節(jié)遙感判釋（航天/航空遙感、高光譜技術(shù)）物探（重力、電磁、地震等）鉆探與原位測試（靜力觸探、標準貫入等）室內(nèi)試驗（巖土、水質(zhì)分析等）02030405主要勘察手段地質(zhì)調(diào)繪（地貌、地層、構(gòu)造、水文等）01綜合勘察原則：多手段結(jié)合，互補驗證，提升地質(zhì)勘察準確性。高速鐵路勘察技術(shù)特點第二節(jié)繞避活動斷裂、采空區(qū)、巖溶塌陷等重大不良地質(zhì)，結(jié)合遙感與鉆探驗證。01前期地質(zhì)選線工后沉降≤15mm，差異沉降≤5mm，關(guān)注微膨脹巖土及凍脹/鹽脹問題。02嚴格控制變形軟土地段鉆深40m+，勘探點間距≤50m，強化橫斷面分析。03高勘探密度與深度分層取樣試驗，剔除異常值，確保巖土參數(shù)可靠性。04巖土參數(shù)綜合分析場地穩(wěn)定性專項評價，重大橋梁地震安全性獨立評估。05地震參數(shù)細化嚴控填料質(zhì)量（A/B組），勘察料場儲量及環(huán)保合規(guī)性。06建筑材料勘察遙感+物探+鉆探互補驗證，提升復(fù)雜地質(zhì)區(qū)勘察精度。07綜合勘察協(xié)同物探+水平鉆預(yù)判圍巖風(fēng)險，動態(tài)調(diào)整支護參數(shù)。08隧道超前預(yù)報鐵路選線設(shè)計的基本任務(wù)第三節(jié)鐵路選線收集區(qū)域規(guī)劃、環(huán)境及工程資料，初步確定線路走向。統(tǒng)籌多因素技術(shù)經(jīng)濟比選，優(yōu)化線路方案并確定走向。綜合選線根據(jù)國家需求及區(qū)域條件，確定鐵路走向與技術(shù)標準。01戰(zhàn)略規(guī)劃與技術(shù)標準確定結(jié)合自然與環(huán)境因素設(shè)計線路空間位置，確保安全并控制建設(shè)運營成本。02空間設(shè)計與成本優(yōu)化協(xié)調(diào)各專業(yè)配置線路上建筑物類型與規(guī)模，確保全局經(jīng)濟合理、功能協(xié)調(diào)。03協(xié)同設(shè)計與結(jié)構(gòu)布局高速鐵路綜合選線第四節(jié)符合路網(wǎng)規(guī)劃，與城市規(guī)劃協(xié)調(diào)環(huán)保選線（繞避生態(tài)敏感區(qū)）地質(zhì)選線（重大不良地質(zhì)規(guī)避）高速鐵路選線設(shè)計原則工程經(jīng)濟性（減少拆遷，優(yōu)化平縱斷面）安全選線（避讓危險品、高壓線等）客運站規(guī)劃：樞紐協(xié)調(diào)、換乘便捷、站址優(yōu)化高速鐵路智能建造導(dǎo)論空天地一體化智能勘察4.2空天地勘察技術(shù)體系第一節(jié)鐵路空天地一體化勘察體系——集成衛(wèi)星、航空、地面技術(shù)及數(shù)據(jù)平臺，形成技術(shù)裝備、融合應(yīng)用、數(shù)據(jù)管理分層結(jié)構(gòu)?？仗斓乜辈旒夹g(shù)體系第一節(jié)“空”——航空遙感、機載雷達、無人機低空攝影與航空物探技術(shù)方法技術(shù)實現(xiàn)特點主要應(yīng)用范圍中低分辨率航空攝影測量與遙感技術(shù)全色航空像片制圖比例尺小，分辨率低，成本低中小比例尺地形測圖，大范圍地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、地表覆蓋類型等解譯、判釋彩色航空像片制圖比例尺小，分辨率低，真彩色，色彩鮮艷，地物對比性強裸露良好、色彩鮮艷的巖石分布地區(qū)或植被作為間接判釋標志的地層的解譯、判釋全色紅外航空像片制圖比例尺小，分辨率低，相較黑白航空相片更清晰，具有立體感與水體、植被有關(guān)的地質(zhì)現(xiàn)象解譯、判釋彩色紅外航空像片制圖比例尺小，分辨率低，色彩鮮艷，視覺分辨率高，光譜信息豐富地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)、水體植被等解譯、判釋，植被與其他地方之間的界線尤為明顯熱紅外航空圖像制圖比例尺小，分辨率低，圖像結(jié)果表現(xiàn)地物熱輻射的差異地溫、地?zé)岙惓ＷR別，對地下水、充水?dāng)鄬印r溶等識別有一定的效果，干旱、半干旱地區(qū)進行水文地質(zhì)調(diào)繪效果較好多光譜（多波段）航空圖像制圖比例尺小，分辨率低，波段豐富，可不同波段組合可見光波段劃分地層巖組，紅外波段對地下水及伏隱構(gòu)造判釋效果較好空天地勘察技術(shù)體系第一節(jié)“空”——航空遙感、機載雷達、無人機低空攝影與航空物探技術(shù)方法技術(shù)實現(xiàn)特點主要應(yīng)用范圍高分辨率航空數(shù)字化攝影測量技術(shù)全色、彩色、紅外等的數(shù)字化航空影像制圖比例尺較大，分辨率較高，波段多，生成成果豐富較大比例尺地形測圖，地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性等解譯、判釋，地溫，地?zé)岙惓ＷR別高分辨率低空無人機航測技術(shù)固定翼及多旋翼無人機搭載高清相機，獲取彩色數(shù)字航空影像制圖比例尺大，分辨率高，可達厘米級，可生成三維立體模型、正射影像、三維點云等成果大比例尺地形測圖（包括三維立體裸眼測圖），適用于鐵路、公路等線性工程大比例尺地形圖圖件制作高分辨率低空無人機勘察技術(shù)固定翼及多旋翼無人機搭載高清相機及傳感器，獲取彩色、熱紅外等數(shù)字航空影像三維立體模型、正射影像、三維點云等成果分辨率高，多旋翼無人機可實現(xiàn)變高飛行，成果更加精細鐵路等線性工程勘察、地質(zhì)調(diào)繪，特別適用于地質(zhì)災(zāi)害點、工點精細化勘察以及人員無法到達的地區(qū)勘察機載激光雷達技術(shù)有人機或無人機搭載雷達傳感器，獲取數(shù)字航空影像主動式測量，受天氣、植被影響小，數(shù)據(jù)獲取有“快速、全天候、高精度”的特點，可生成真實地表三維模型域地質(zhì)構(gòu)造分析、巖性單元識別、地面沉降等地表變形的監(jiān)測空天地勘察技術(shù)體系第一節(jié)“天”——衛(wèi)星遙感、監(jiān)測與定位技術(shù)方法技術(shù)實現(xiàn)特點主要應(yīng)用范圍衛(wèi)星定位測量技術(shù)靜態(tài)控制測量、動態(tài)RTK測量勘測控制網(wǎng)測量、勘測地形圖測量、地質(zhì)點及勘探點測量GPS、GLONASS、BDS中、低分辨率光學(xué)遙感技術(shù)中、低分辨率（米級及以上）數(shù)字化解譯、中小比例尺（包括立體）測圖中小比例尺、大范圍地質(zhì)背景、地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)條件分析及解譯、中小比例尺地形圖繪制Landsat、SPOT、資源系列、高分衛(wèi)星系列高分辨率光學(xué)遙感技術(shù)高分辨率（亞米級）數(shù)字化解譯、大比例尺（包括立體）測圖大比例尺勘察區(qū)域地質(zhì)背景、地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)條件分析及解譯、大比例尺地形圖繪制Worldview、Geoeye、Ikonos、Pleiades、高景一號合成孔徑雷達干涉測量（InSAR）技術(shù)利用DInSAR、PSInSAR等形變監(jiān)測方法開展大范圍高精度地表監(jiān)測鐵路路基及邊坡等高精度（毫米級）三維地表形變監(jiān)測、三維地表模型建立ALOS、Sentinel、TerraSAR-X、高分三號、HJ-1C熱紅外遙感技術(shù)反演建立地溫、地?zé)崮Ｐ?，圖像結(jié)果表現(xiàn)地物熱輻射的差異隧道及周邊低溫、地?zé)岙惓ＷR別、監(jiān)測，水文地質(zhì)調(diào)繪Landsat、MODIS……空天地勘察技術(shù)體系第一節(jié)“地”——地面勘探與孔內(nèi)原位測試技術(shù)方法技術(shù)實現(xiàn)特點主要應(yīng)用范圍地質(zhì)調(diào)繪運用地質(zhì)、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)理論，對各種地質(zhì)現(xiàn)象進行觀察、量測和描述個人經(jīng)驗對調(diào)繪結(jié)果影響較大，需加入其他勘探手段輔助調(diào)繪結(jié)果。耗費大量人力及時間，效率低路線工程（隧道、橋梁）路基工程等的地質(zhì)條件的初步確定巖心鉆探勘探技術(shù)利用鉆探技術(shù)，獲取地層巖石樣本，研究分析地質(zhì)情況鉆探點位的分布位置、密度、鉆探深度對勘探效果有不同影響，鉆探成本較高路線工程（隧道、橋梁）路基工程等的地質(zhì)條件的詳細勘察地球物理勘探技術(shù)根據(jù)巖石物理性質(zhì)，利用重力、電法、地震、磁法對巖層、巖性進行物理性勘察和分析成果具有多解性，不同的地質(zhì)體相似的物性條件可形成相似物探異常。地形對結(jié)果有一定的干擾斷裂破碎帶、覆蓋層下地質(zhì)體劃分深部不良地質(zhì)體的探測、鐵路路基