地下空間數字孿生技術與工程實踐

目錄

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第1章 虛擬建模與更新 3

1.1 幾何建模方法  3

1.1.1 地質體建模 4

1.1.2 地下結構體建模 8

1.1.3 地下機電設備建模 11

1.1.4 幾何建模輕量化技術 13

1.2 建模工具及模型標準化  15

1.2.1 地質體建模軟件  16

1.2.2 結構體建模軟件  20

1.2.3 機電設備建模軟件  22

1.2.4 模型標準化方法  25

1.3 模型動態更新 27

1.3.1 幾何模型更新  27

1.3.2 物理模型更新 29

1.3.3 行為模型更新  30

1.3.4 規則模型更新  31

1.3.5 模型更新周期  31

1.4 高效動態渲染性能優化  32

1.4.1 幾何優化  33

1.4.2 紋理優化  34

1.4.3 著色器優化  34

1.4.4 GPU優化  35

1.4.5 雲渲染技術  35

1.4.6 雲計算可視化  37

參考文獻  40

第2章 智能感知與互聯 42

2.1 時空數據感知與采集  42

2.1.1 時空數據感知  43

2.1.2 數據高效傳輸  45

2.1.3 海量數據存儲  46

2.2 跨源元數據的清洗與融合 47

2.2.1 數據清洗  48

2.2.2 數據轉換  48

2.2.3 數據映射  49

2.2.4 數據融合  50

2.3 多終端設備互聯同步  50

2.3.1 同步協議  51

2.3.2 數據同步  56

2.3.3 性能優化策略  58

參考文獻  60

第3章 平行推演與應用 62

3.1 數字孿生平行推演模型  62

3.1.1 基於機理的模型  62

3.1.2 基於數據的模型  63

3.1.3 機理與數據的融合模型  69

3.2 數據驅動決策與優化  69

3.2.1 數據驅動的決策流程與方法  69

3.2.2 基於大語言模型的決策優化策略  72

3.3 平行推演應用場景 74

3.3.1 地質環境監測  74

3.3.2 結構體狀態評估  75

3.3.3 設備故障診斷  76

3.3.4 資源分配與調度  77

3.3.5 突發事件應急管理  77

參考文獻  78

第4章 數字孿生平臺設計與開發 81

4.1 平臺開發設計 81

4.1.1 平臺開發架構  81

4.1.2 平臺開發原則  86

4.1.3 平臺可視化引擎  88

4.1.4 平臺功能集成  94

4.1.5 平臺未來擴展  98

4.2 環境配置與開發技術  99

4.2.1 開發環境配置  99

4.2.2 前端布局界面  110

4.2.3 後端服務系統  119

4.2.4 數據交互機制  121

4.2.5 數據通信協議  123

參考文獻 125

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第5章 復雜地層大直徑盾構掘進平行推演技術及應用 131

5.1 背景與需求分析  131

5.2 軟土格柵加固地層盾構開挖面穩定性評估  133

5.2.1 格柵加固開挖面失穩規律數值模擬研究 133

5.2.2 格柵加固開挖面穩定性理論評估模型 136

5.2.3 理論評估模型應用效果分析 146

5.3 強變異地層盾構滾刀磨損預測  148

5.3.1 滾刀磨損預測方法構建思路 148

5.3.2 滾刀磨損預測公式推導 149

5.3.3 滾刀磨損預測效果分析 151

5.4 軟土地層盾構掘進姿態智能分析  154

5.4.1 基於機器學習的盾構姿態預測方法  154

5.4.2 數據預處理和參數選擇 157

5.4.3 盾構姿態預測效果驗證 159

參考文獻 162

第6章 雙洞密貼頂管車站頂進施工智能控制 164

6.1 項目背景與需求分析  164

6.1.1 項目概述 165

6.1.2 頂管施工難點分析 167

6.1.3 智能控制關鍵挑戰與應對策略 168

6.2 頂管頂進過程平行推演算法原理  171

6.2.1 頂管機姿態推演分析 171

6.2.2 地層、箱涵沈降推演分析  180

6.3 頂管頂進智能控制實施流程及平臺  197

6.3.1 頂進姿態控制模塊實施流程 198

6.3.2 地層、箱涵沈降控制模塊實施流程  202

6.3.3 頂管頂進智能控制平臺 204

6.4 實施效果分析  207

6.4.1 總體情況介紹  207

6.4.2 頂管機姿態控制效果分析  210

6.4.3 地層及箱涵沈降控制效果分析 212

參考文獻 215

第7章 地鐵地下空間水災推演與人員應急疏散動態規劃 218

7.1 背景及需求分析  218

7.1.1 地鐵地下空間水災案例 218

7.1.2 推演技術需求分析 220

7.2 基於元胞自動機的平面空間洪水漫延模擬方法  222

7.2.1 元胞自動機的基本原理 222

7.2.2 基於元胞自動機的平面空間洪水漫延模型 222

7.3 基於元胞自動機的立體空間洪水漫延模擬方法  225

7.3.1 立體空間元胞自動機的層連接規則  225

7.3.2 立體空間元胞自動機的層連接模擬流程 228

7.3.3 立體空間元胞自動機水災模擬案例  228

7.4 考慮洪水漫延過程的人員應急疏散分析方法  230

7.4.1 考慮洪水漫延過程的人員應急疏散分析方法 230

7.4.2 考慮洪水漫延過程的疏散路線動態規劃 232

7.5 水災推演及應急疏散數字孿生平臺構建與應用  234

7.5.1 基於數字孿生技術的水災推演及應急疏散平臺構建 234

7.5.2 地鐵隧道水災人員疏散模擬與效率評估 238

7.5.3 地鐵車站水災人員疏散模擬與效率評估 245

參考文獻 250