科技日报记者 俞慧友
近日，湖南长沙一小区被湖南大学“星眸守城”学生科研团队悄悄地“盯上”了。在湖南大学土木工程学院周云教授指导下，团队研发的“基础设施天空地一体化智能安全监测平台”，识别出了这一小区74栋房屋存在沉降安全隐患。
“通过平台的数据和分析，我们发现该区域的房屋在两年内累计沉降存在15到40毫米的异常变形，变形速率绝对值大于20毫米/年，并且还有持续沉降的趋势。”团队负责人魏祎说。通过深度数据分析和成因排查，团队进一步溯源了该小区沉降发生的原因——“大厚度填埋土”与“地面开挖施工”产生的耦合效应。团队成员欧阳铭远告诉科技日报记者：“我们最终形成了专业的风险预警和溯源报告，为当地住建管理部门及时采取精准工程干预措施提供了关键决策依据。”
房屋建筑安全，是千家万户安心之所系，更是城市平稳运行的基石。当前，我国建筑行业正经历深刻转型，从“大建设”迈向“建养并重”，并将全面迈向“大规模运维”时代。老旧小区改造、基础设施安全运维变得越来越重要。
团队成员靳铭葳介绍，面对庞大的存量建筑群，尤其是年岁已久的老旧低层楼房、结构类型复杂的高层建筑、结构形式复杂大跨度建筑（如体育馆、航站楼），依靠传统的“人盯房”巡检和常规监测手段显得力不从心，比如：老旧低层房屋建筑使用年限和房屋类型多样化，检测盲点多测试速度慢；高层建筑受温度变化影响大，房屋结构的热胀冷缩，易掩盖结构真正的异常变形和基础问题引发的倾斜；大跨度房屋建筑结构变形机理复杂，在结构上密集布设传感器进行数据采集，运维成本高昂。在“全面提高城市房屋安全与韧性”的重大需求面前，城市的建筑群安全监测，亟须一场技术革新，进行分类别精细化管理，实现“人防”到“技防”，乃至“智防”的发展。
对此，来自湖南大学土木、电气、自动化、金融等多学科背景的本科生组建了“星眸守城”团队。在周云教授的指导下，团队进驻湖南省多个老旧社区，开展了以“星载合成孔径雷达干涉测量（InSAR）+结构工程专业知识”为核心技术“天-空-地”一体化的房屋安全风险排查。
团队通过SAR卫星数据分析城市建筑群的永久散射点提示的风险点，奔赴现场实地踏勘和记录房屋裂缝情况、统计受损房屋数量，大幅度减少了城市级房屋安全排查的工作量，系统摸清了长沙市基层检测的“盲区”。此后，团队提出了融合“天眼”（卫星）、“鹰眼”（无人机）和“地网”（传感器）的“天-空-地”一体化监测构想，形成了在百万栋房屋中辨识某栋房屋异常的“天罗地网”。
为实现这一构想，以及达成监测方案提出的高精度目标，团队系统性攻克了三大核心技术瓶颈：完善结构纵向沉降与局部横向倾斜角的计算模型及评估方法，构建了更全面、精准的建筑安全风险量化指标体系；创新性地在干涉相位模型中引入温度变量项，成功解决了传统永久散射体干涉测量技术难以准确反演高层建筑复杂非线性温度变形的难题；开创性地将差分干涉测量技术与结构识别理论相结合，通过精确分离热致变形实现了大跨空间结构异常状态辨识和风险预警。
为检验成果，团队积极联合湖南省科技厅、湖南省应急厅、长沙市住建局、长沙市房屋安全管理事务中心等政府部门，中腾智信科技（湖南）有限公司、北京东方至远科技有限公司、长沙天仪空间科技研究院有限公司等专业机构，为多地区房屋建筑群提供了多份及时有效的风险预警报告。此外，团队还积极探索了城市健康监测的市场化与商业化的实现路径，助力城市更新中的危房改造和基础设施智能运维。
（受访者供图）
