測繪科學(xué)技術(shù)

智慧城市中的大數(shù)據(jù)

李德仁，姚遠(yuǎn)，邵振峰

摘要：目的：本文探討了智慧城市的概念，總結(jié)了其發(fā)展歷程，剖析了中國建設(shè)智慧城市的動力和目標(biāo)，闡述了智慧城市的支撐技術(shù)。作者針對無所不在的傳感器網(wǎng)對智慧城市的大數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，面對智慧城市中大數(shù)據(jù)將帶來的諸多問題和挑戰(zhàn)，作者提出了應(yīng)對大數(shù)據(jù)的策略和思路，重點(diǎn)論述了云計算與數(shù)據(jù)挖掘，并給出了云平臺的基礎(chǔ)框架，提出了建立智慧城市運(yùn)營中心的建議，最后展望了智慧城市未來美好的前景。方法：作者提出了智慧城市的基礎(chǔ)架構(gòu)，即在數(shù)字城市的基礎(chǔ)上有機(jī)地融合物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)城市中人和物的自動控制和智能服務(wù)。數(shù)字城市存在于網(wǎng)絡(luò)空間（cyber space）中，虛擬的數(shù)字城市與現(xiàn)實(shí)的物理城市相互映射，是我們現(xiàn)實(shí)生活的物理城市在網(wǎng)絡(luò)世界中的一個數(shù)字再現(xiàn)。智慧城市則是建立在數(shù)字城市的基礎(chǔ)框架上，通過無所不在的傳感網(wǎng)，將它與現(xiàn)實(shí)城市關(guān)聯(lián)起來，將海量數(shù)據(jù)存儲、計算、分析和決策交由云計算平臺處理，并按照分析決策結(jié)果對各種設(shè)施進(jìn)行自動化的控制。在智慧城市階段，數(shù)字城市與物理城市可以通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有機(jī)地融合，形成虛實(shí)一體化的空間（cyber physical space）。在這個空間內(nèi)，將自動和實(shí)時地感知現(xiàn)實(shí)世界中人和物的各種狀態(tài)和變化，由云計算中心處理其中海量和復(fù)雜的計算與控制，為人類生存繁衍、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會交往等提供各種智能化的服務(wù)，從而建立一個低碳、綠色和可持續(xù)發(fā)展的城市。結(jié)果：一個城市在完成物聯(lián)網(wǎng)、云計算、數(shù)字城市地理空間框架等相關(guān)平臺和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)后，就需要一個融合各類實(shí)時數(shù)據(jù)、信息和匯聚各種服務(wù)的機(jī)構(gòu)——智慧城市運(yùn)營中心（SCOC：smart city operation center），SCOC作為智慧城市的“心臟”，將全方位的收集和監(jiān)控城市運(yùn)行中的各類數(shù)據(jù)與信息并面向政府、企業(yè)和個人提供智能化和個性化的定制服務(wù)。在云計算與數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)支撐下，智能服務(wù)將從任何人可在任何時間、任何地點(diǎn)獲取任何信息的服務(wù)（4A：anyone，anytime，anywhere，any information），轉(zhuǎn)變?yōu)樵谝?guī)定的時間、關(guān)注的地點(diǎn)將正確的信息傳遞給需要的人的靈性服務(wù)（4R：right time，right place，right information，right person），從而使得城市真正達(dá)到智慧的狀態(tài)。通過SCOC對城市不僅能夠提供城市運(yùn)營和服務(wù)，還能將政府治理和重大決策將以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于數(shù)據(jù)和實(shí)證事實(shí)，避免個人主觀意志及各類商業(yè)利益集團(tuán)的影響。城市運(yùn)行將實(shí)現(xiàn)可視化、可控化、智能化、可預(yù)測及可量化評估與持續(xù)優(yōu)化。政府將因之變得更加開放和負(fù)責(zé)，并更有效率，從而最大程度地降低行政風(fēng)險。企業(yè)也能夠通過大數(shù)據(jù)重組生產(chǎn)資源，優(yōu)化商業(yè)模式，獲得更大效益。面向公眾的各類智慧服務(wù)將貫穿出生、醫(yī)療、教育、就業(yè)、婚育、養(yǎng)老、殯喪等人生全過程，提升城市居民的幸福感。結(jié)論：智慧城市是基于數(shù)字城市，物聯(lián)網(wǎng)和云計算建立的現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界的融合，以實(shí)現(xiàn)對人與物的感知、控制和智能服務(wù)。智慧城市對經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展、城市智能管理和對大眾的智能服務(wù)具有廣泛的前景，從而使得人與自然更加協(xié)調(diào)地發(fā)展。智慧城市建設(shè)是一個系統(tǒng)工程，需要根據(jù)每個城市自身的特點(diǎn)，在做好頂層設(shè)計后統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施。智慧城市的實(shí)現(xiàn)需要建設(shè)更加完善的信息基礎(chǔ)設(shè)施和包括智慧城市運(yùn)營中心為主的技術(shù)支撐體系，才能保證各種智慧城市的應(yīng)用能夠用得好、用得起。智慧城市建設(shè)中將產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)問題既是下一代的科學(xué)前沿問題，也是推進(jìn)智慧城市發(fā)展的源動力，它必將帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，需要我們有針對性的加快有關(guān)大數(shù)據(jù)的技術(shù)創(chuàng)新和攻關(guān)研究，才能推動和加速智慧服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，更好地實(shí)現(xiàn)智慧城市中的各種智慧應(yīng)用，以更好更多的智慧應(yīng)用服務(wù)全社會的同時，讓城市更加科學(xué)、高效、低碳和安全地運(yùn)行。

來源出版物：武漢大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版）, 2014, 39(6):631-640

入選年份：2017

巨厚場地三種土層地震反應(yīng)分析程序?qū)Ρ葯z驗(yàn)

李兆焱，袁曉銘，王鸞，等

摘要：目的：軟土場地地震動模擬是國際難題，但又是重要工程抗震設(shè)計、地震區(qū)劃和工程場地地震安全性評價的核心技術(shù)之一，其合理性和可靠性對工程結(jié)構(gòu)地震安全和工程造價均影響很大。本文采用日本井下臺陣實(shí)測記錄，對國際上先進(jìn)的兩種一維土層反應(yīng)分析程序SHAKE2000和DEEPSOIL以及我國學(xué)者新研發(fā)的新一代土層地震反應(yīng)分析程序SOILQUAKE進(jìn)行對比檢驗(yàn)，旨在檢驗(yàn)現(xiàn)有一維土層地震反應(yīng)分析方法：合理性和可靠性，以供工程實(shí)踐選用。方法：本文依據(jù)日本國家地球科學(xué)與防災(zāi)研究所建立的 KiK-net強(qiáng)震動觀測網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)，使用其中巨厚場地地震記錄作為檢驗(yàn)樣本。檢驗(yàn)工況為土層厚度分別是215 m和148 m的兩個臺陣，取其中地表峰值加速度不小于0.02 g的60臺次水平地震加速度記錄，地表峰值加速度范圍為0.024～0.425 g，地表與井下加速度峰值比為2.76～4.01。依據(jù)Darendeli論文建立的精細(xì)化非線性曲線數(shù)據(jù)庫，完成每一土層土體動剪模量比和阻尼比非線性曲線的選取。計算60臺次地震記錄下幾種程序計算出的地表峰值加速度，與實(shí)測記錄進(jìn)行差值比較；針對兩個典型場地，將強(qiáng)地震動、中強(qiáng)地震動、較弱地震動下幾種程序計算出的地表加速度加速度反應(yīng)譜于實(shí)測記錄進(jìn)行對比。結(jié)論：對巨厚場地，烈度六度和七度偏下弱地震動下，SOILQUAKE、SHAKE2000和DEEPSOIL精度相當(dāng)，計算出地表PGA與加速度反應(yīng)譜均與實(shí)際較為接近，此時幾種方法：皆可采用；烈度七度中上、八度和九度的較強(qiáng)地震動下，DEEPSOIL和SHAKE2000計算出的地表PGA較實(shí)際記錄偏小，且隨地震動強(qiáng)度增加與實(shí)測結(jié)果：差距急劇增大，甚至小于井下輸入，加速度反應(yīng)譜“矮粗胖”現(xiàn)象嚴(yán)重，不宜采用；而 SOILQUAKE計算出的地表 PGA和反應(yīng)譜均與實(shí)際記錄相當(dāng)，克服了以上弱點(diǎn)，可體現(xiàn)出深厚土層的放大作用，可以采用。

來源出版物：地震工程與工程振動, 2017, 37(4): 42-50

入選年份：2017

頁巖氣儲層地球物理測井評價研究現(xiàn)狀

王濡岳，丁文龍，王哲，等

摘要：目的：地球物理測井技術(shù)貫穿頁巖氣勘探開發(fā)的始終，是識別和評價頁巖氣儲層的重要手段之一。我國頁巖氣儲層測井評價理論、技術(shù)與方法正處于起步探索階段。鑒于我國復(fù)雜的地質(zhì)條件、多樣的頁巖氣儲層類型及較強(qiáng)的儲層非均質(zhì)性，需建立適用于我國頁巖氣儲層的測井評價方法體系。方法：在充分調(diào)研國內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料基礎(chǔ)上，結(jié)合已有頁巖氣地質(zhì)與測井資料，系統(tǒng)論述并分析了地球物理測井在頁巖氣儲層礦物組分、有機(jī)地球化學(xué)、儲層物性、含氣性及可壓裂性等評價中的應(yīng)用、存在問題及發(fā)展趨勢。結(jié)果：我國頁巖氣儲層測井評價主要存在以下問題。（1）礦物組分、巖石力學(xué)、地應(yīng)力、脆性參數(shù)和裂縫識別及評價是頁巖氣儲層評價的重點(diǎn)，常規(guī)測井已無法滿足頁巖儲層評價的特殊要求，需結(jié)合陣列聲波、核磁共振、電阻率成像和元素測井等特殊測井技術(shù)，以獲取更多、更精確的頁巖儲層評價參數(shù)。（2）我國在常規(guī)測井資料分析與解釋，電磁、聲波測井基礎(chǔ)理論方面處于國際先進(jìn)水平，而針對非常規(guī)油氣儲層評價的專有測井技術(shù)、儀器和方法研究等方面與國外尚有差距。（3）我國頁巖氣地質(zhì)條件復(fù)雜，不同類型頁巖氣儲層差異較大，制約了頁巖氣測井評價方法在不同地區(qū)和不同類型頁巖儲層評價應(yīng)用中的適用性和推廣性。（4）我國針對頁巖氣勘探開發(fā)及評價的鉆、測井資料積累不足，頁巖氣儲層評價的基礎(chǔ)理論與方法不夠完善，加上對我國頁巖氣富集規(guī)律及其主控因素缺乏系統(tǒng)全面的認(rèn)識，直接影響了頁巖氣儲層測井評價效果。（5）我國目前頁巖氣測井系列呈現(xiàn)引進(jìn)與國產(chǎn)并存、測井方法多樣、精度差異較大的特點(diǎn)，使不同地區(qū)測井資料在種類和精度上存在差異，不利于頁巖氣測井評價結(jié)果的橫向?qū)Ρ取訁?shù)的表征和頁巖氣富集規(guī)律性認(rèn)識的總結(jié)。（6）我國許多老油區(qū)具有良好的頁巖油氣資源潛力，但缺少相應(yīng)頁巖氣儲層評價工作。如何有效利用老井資料進(jìn)行頁巖油氣儲層測井評價具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。未來發(fā)展趨勢：（1）聲、電阻率成像測井、陣列聲波測井、核磁共振測井、元素俘獲能譜測井和三軸感應(yīng)電阻率測井等測井新技術(shù)，與常規(guī)測井相比能夠在頁巖氣儲層中獲取更多、更精確的特征參數(shù)，故這些測井新技術(shù)在頁巖氣儲層定量評價中具有廣闊的應(yīng)用前景。（2）隨鉆測井和過鉆頭測井等技術(shù)具有不受井眼軌跡和泥漿侵入影響、更加經(jīng)濟(jì)與高效的特點(diǎn)，將在頁巖氣勘探開發(fā)中發(fā)揮重要作用。（3）地層測試與井間測井技術(shù)能夠獲取儲層流體性質(zhì)與分布、地層參數(shù)和裂縫參數(shù)，識別和評價鄰井中水力壓裂產(chǎn)生的裂縫，為壓裂方案部署及儲層改造效果評價提供參考。（4）綜合運(yùn)用地震勘探、地球物理測井與井間地球物理技術(shù)對頁巖氣儲層進(jìn)行綜合評價。結(jié)論：（1）我國頁巖氣測井評價處于起步階段，應(yīng)加強(qiáng)頁巖儲層測井基礎(chǔ)理論和評價方法研究，加快相關(guān)測井技術(shù)、儀器和評價軟件的引進(jìn)與研發(fā)。（2）鑒于我國測井系列與精度多樣化的特點(diǎn)，應(yīng)采用常規(guī)和特殊測井技術(shù)相結(jié)合、多種評價方法相結(jié)合的思路進(jìn)行頁巖儲層測井評價。（3）我國地質(zhì)條件復(fù)雜，頁巖儲層類型多樣、非均質(zhì)性較強(qiáng)，應(yīng)結(jié)合不同地區(qū)實(shí)際地質(zhì)情況和頁巖氣儲層特征建立與之相適用的測井評價體系。（4）針對我國不同地區(qū)、類型頁巖氣儲層特征，應(yīng)加強(qiáng)頁巖氣儲層測井響應(yīng)特征及相關(guān)儲層物性、地球化學(xué)和巖石力學(xué)等實(shí)驗(yàn)分析。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，應(yīng)加強(qiáng)老井常規(guī)測井資料的利用并開展相關(guān)測井評價。（5）應(yīng)加強(qiáng)頁巖氣儲層測井屬性分析，深化測井與其他地球物理技術(shù)間互補(bǔ)性與相關(guān)性研究。將頁巖氣測井與地震反演、微地震監(jiān)測等技術(shù)相結(jié)合，綜合評價和預(yù)測頁巖氣有利區(qū)（層段）。

來源出版物：地球物理學(xué)進(jìn)展, 2015, 30(1): 228-241

入選年份：2017

中國大陸某些地震區(qū)主震事件判識（Ⅱ）

秦四清，楊百存，吳曉媧，等

摘要：目的：本文基于孕震斷層多鎖固段脆性破裂理論，對中國大陸及其周邊地震區(qū)地震趨勢進(jìn)行了研判，以期掌握中國大陸及其周邊未來震情。方法：以深大區(qū)域性斷裂作為地震區(qū)邊界，初步確定地震區(qū)分區(qū)方案；從標(biāo)志性地震孕育模式類比、事件量級匹配、孕育規(guī)律檢驗(yàn)與地震區(qū)能量分析角度，驗(yàn)證初步分區(qū)方案的合理性。在此基礎(chǔ)上，對所劃定地震區(qū)的孕育周期及其主震進(jìn)行判識，分析其未來震情。結(jié)果：新編制完成了3.6版《中國及其周邊地震區(qū)劃分圖》，判識了中國及其周邊地震區(qū)的主震及其未來震情，給出了中國及其周邊歷史地震目錄某些地震參數(shù)修訂建議值。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了利用鎖固段時空破裂自相似性預(yù)測preshock的方法，對騰沖和小江地震區(qū)的回溯性預(yù)測表明該方法可行。結(jié)論：（1）格爾木地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS7.5地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（2）喀什地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS8.0地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（3）新源—阿拉木圖地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS8.4～8.7地震，已接近臨界狀態(tài)。（4）古浪地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS7.8～8.0地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（5）運(yùn)城地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS8.5地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（6）阿榮旗地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生 MS6.2～6.4地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（7）通遼地震區(qū)至少已經(jīng)歷1輪孕育周期，是一個MS6.75地震危險區(qū)。該區(qū)未來將發(fā)生MS6.5地震，目前接近臨界狀態(tài)。（8）琿春地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生 MS8.0～8.3深源地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（9）唐山地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS8.0～8.4地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（10）鹽城地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS7.3地震，目前接近臨界狀態(tài)。（11）宜昌地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS6.8～7.1地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（12）靈山地震區(qū)至少已經(jīng)歷1輪孕育周期，是一個MS7.5地震危險區(qū)。該區(qū)未來將發(fā)生MS6.6～7.0地震，目前已處于臨界狀態(tài)。（13）小江地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS7.8～8.3地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（14）西昌地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS7.8～8.0地震，目前接近臨界狀態(tài)。（15）楚雄地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS6.9～7.2地震，目前接近臨界狀態(tài)。（16）騰沖地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS7.4地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（17）瀾滄地震區(qū)至少已經(jīng)歷1輪孕育周期，是一個MS8.5地震危險區(qū)。該區(qū)未來將發(fā)生MS7.6～8.0地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（18）麗江地震區(qū)至少已經(jīng)歷1輪孕育周期，是一個MS7.75左右地震危險區(qū)。該區(qū)未來將發(fā)生MS7.1～7.4地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（19）得榮地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS7.3～7.7地震，目前接近臨界狀態(tài)。（20）鮮水河地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS7.9～8.3地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（21）汶川地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS8.0～8.3地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（22）洛隆地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS6.8～7.3地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（23）林芝地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS8.0～8.5地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（24）臺灣海峽地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS7.8～8.0地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（25）琉球群島臺灣島地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MW9.0～9.3地震，目前距臨界狀態(tài)較近。（26）臺灣島—菲律賓群島地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MW8.8～9.1地震，目前接近臨界狀態(tài)。（27）昆侖山口西地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS8.0地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（28）伊斯蘭堡—加德滿都地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MW8.6～8.8地震，目前距臨界狀態(tài)較近。（29）科什阿加赤地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MW8.8地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。（30）烏拉特后旗地震區(qū)當(dāng)前周期主震尚未發(fā)生，該區(qū)未來將發(fā)生MS7.0地震，目前遠(yuǎn)離臨界狀態(tài)。

來源出版物：地球物理學(xué)進(jìn)展, 2016, 31(1): 115-142

入選年份：2017