地下空间数字孪生技术与工程实践(精)

进入21世纪，数字孪生 技术由概念走向现实，并在 不同领域得到快速推广和应 用。本书从理论、技术、应 用等维度，介绍城市地下空 间数字孪生的内涵和要素， 构建数字孪生平台的关键技 术和架构，以及深圳大学未 来地下城市研究院科研团队 的相关应用案例。全书分上 、下两篇共7章。上篇聚焦 城市地下空间数字孪生的核 心要素和实现技术，包括虚 拟模型建立与可视化技术、 智能感知与互联技术、平行 推演技术和平台开发技术； 下篇着重介绍数字孪生技术 在城市地下工程中的应用案 例，包括双洞密贴顶管车站 顶进施工智能控制、复杂地 层盾构隧道掘进平行推演技 术及应用和地铁地下空间水 灾推演与应急疏散。 本书可作为城市地下空 间领域的管理人员、科研人 员、工程技术人员，数字孪 生系统的开发人员，以及高 等院校相关专业学生的参考 用书。

上篇：技术篇 第1章 虚拟建模与更新 1.1 几何建模方法 1.1.1 地质体建模 1.1.2 地下结构体建模 1.1.3 地下机电设备建模 1.1.4 几何建模轻量化技术 1.2 建模工具及模型标准化 1.2.1 地质体建模软件 1.2.2 结构体建模软件 1.2.3 机电设备建模软件 1.2.4 模型标准化方法 1.3 模型动态更新 1.3.1 几何模型更新 1.3.2 物理模型更新 1.3.3 行为模型更新 1.3.4 规则模型更新 1.3.5 模型更新周期 1.4 高效动态渲染性能优化 1.4.1 几何优化 1.4.2 纹理优化 1.4.3 着色器优化 1.4.4 GPU优化 1.4.5 云渲染技术 1.4.6 云计算可视化 参考文献 第2章 智能感知与互联 2.1 时空数据感知与采集 2.1.1 时空数据感知 2.1.2 数据高效传输 2.1.3 海量数据存储 2.2 跨源元数据的清洗与融合 2.2.1 数据清洗 2.2.2 数据转换 2.2.3 数据映射 2.2.4 数据融合 2.3 多终端设备互联同步 2.3.1 同步协议 2.3.2 数据同步 2.3.3 性能优化策略 参考文献 第3章 平行推演与应用 3.1 数字孪生平行推演模型 3.1.1 基于机理的模型 3.1.2 基于数据的模型 3.1.3 机理与数据的融合模型 3.2 数据驱动决策与优化 3.2.1 数据驱动的决策流程与方法 3.2.2 基于大语言模型的决策优化策略 3.3 平行推演应用场景 3.3.1 地质环境监测 3.3.2 结构体状态评估 3.3.3 设备故障诊断 3.3.4 资源分配与调度 3.3.5 突发事件应急管理 参考文献 第4章 数字孪生平台设计与开发 4.1 平台开发设计 4.1.1 平台开发架构 4.1.2 平台开发原则 4.1.3 平台可视化引擎 4.1.4 平台功能集成 4.1.5 平台未来扩展 4.2 环境配置与开发技术 4.2.1 开发环境配置 4.2.2 前端布局界面 4.2.3 后端服务系统 4.2.4 数据交互机制 4.2.5 数据通信协议 参考文献 下篇：实践篇 第5章 复杂地层大直径盾构掘进平行推演技术及应用 5.1 背景与需求分析 5.2 软土格栅加固地层盾构开挖面稳定性评估 5.2.1 格栅加固开挖面失稳规律数值模拟研究 5.2.2 格栅加固开挖面稳定性理论评估模型 5.2.3 理论评估模型应用效果分析 5.3 强变异地层盾构滚刀磨损预测 5.3.1 滚刀磨损预测方法构建思路 5.3.2 滚刀磨损预测公式推导 5.3.3 滚刀磨损预测效果分析 5.4 软土地层盾构掘进姿态智能分析 5.4.1 基于机器学习的盾构姿态预测方法 5.4.2 数据预处理和参数选择 5.4.3 盾构姿态预测效果验证 参考文献 第6章 双洞密贴顶管车站顶进施工智能控制 6.1 项目背景与需求分析 6.1.1 项目概述 6.1.2 顶管施工难点分析 6.1.3 智能控制关键挑战与应对策略 6.2 顶管顶进过程平行推演算法原理 6.2.1 顶管机姿态推演分析 6.2.2 地层、箱涵沉降推演分析 6.3 顶管顶进智能控制实施流程及平台 6.3.1 顶进姿态控制模块实施流程 6.3.2 地层、箱涵沉降控制模块实施流程 6.3.3 顶管顶进智能控制平台 6.4 实施效果分析 6.4.1 总体情况介绍 6.4.2 顶管机姿态控制效果分析 6.4.3 地层及箱涵沉降控制效果分析 参考文献 第7章 地铁地下空间水灾推演与人员应急疏散动态规划 7.1 背景及需求分析 7.1.1 地铁地下空间水灾案例 7.1.2 推演技术需求分析 7.2 基于元胞自动机的平面空间洪水漫延模拟方法 7.2.1 元胞自动机的基本原理 7.2.2 基于元胞自动机的平面空间洪水漫延模型 7.3 基于元胞自动机的立体空间洪水漫延模拟方法 7.3.1 立体空间元胞自动机的层连接规则 7.3.2 立体空间元胞自动机的层连接模拟流程 7.3.3 立体空间元胞自动机水灾模拟案例 7.4 考虑洪水漫延过程的人员应急疏散分析方法 7.4.1 考虑洪水漫延过程的人员应急疏散分析方法 7.4.2 考虑洪水漫延过程的疏散路线动态规划 7.5 水灾推演及应急疏散数字孪生平台构建与应用 7.5.1 基于数字孪生技术的水灾推演及应急疏散平台构建 7.5.2 地铁隧道水灾人员疏散模拟与效率评估 7.5.3 地铁车站水灾人员疏散模拟与效率评估 参考文献