北京市科学技术奖获奖成果 | 智能探查与精准修复，新技术助力守护城市“生命线”
近日，2023年度北京市科学技术奖正式揭晓。这些成果体现了首都科技工作者们在各自领域取得的创新与突破。科协频道特别采访了部分来自科协组织中的获奖项目团队，分享科研路上的心路历程以及对未来发展的展望，以激发公众对科学的兴趣和热情，共同推动我国科技事业迈向新高度。
如果把一座城市比作一个有机体
那么地下管线无疑是它的“生命线”
它们像隐匿于肌肤之下的血管一样
深藏在城市的地表之下
承载着水、电、气等资源的输送
或许你未曾意识到
北京这座古都之下
密密麻麻地布满了众多管线网络
但随着时间流逝，
这些“生命线”也会老化、生病
如何守护这些重要的基础设施？
获得北京市科学技术奖科学技术进步奖二等奖的
《特大城市地下管线智能探查与健康监测关键技术及应用》项目
提供了富有创新性与实践价值的解决方案。
如何为地下管线做“体检”和“手术”？
在2015年，北京市启动了规模空前的地下管线信息普查工作，在这次普查中，北京市测绘设计研究院、上海誉帆环境科技股份有限公司、北京市勘察设计研究院有限公司、南京师范大学、自然资源部第六地形测量队（自然资源部地下管线勘测工程院、四川省第三测绘工程院）、南京市测绘勘察研究院股份有限公司、北京山维科技股份有限公司的研究成果帮助完成了全市城六区和新城区域市政道路范围管线信息采集，总长度约为8.17万公里。团队成员宣兆新介绍道：“在普查过程中，我们形成了特大城市的智能探查和健康监测的关键技术及应用的技术闭环，实现了特大城市地下管线从探测到识别，再到修复和管理的全流程覆盖。”
团队研发的无接触式结合单片摄影测量、车载探地雷达、管道视频检测和移动GIS技术的智能全息探测技术就像一双“千里眼”——工作人员可以通过遥控摄影测量设备，采集管井内部三维坐标，实现全程“无接触”作业；团队还研发了一系列针对复杂地下管线的三维探测方法，探测包括金属、塑料等多种材质的管线，精准定位各种埋设方式的地下管线位置；同时，团队率先研发了复杂管线移动数据采集及处理软件，将采集、处理与传输流程整合为一套完整的一体化作业流程，相比传统模式，效率提升了30%。
在广阔且漆黑的地下，排查地下管线的病害隐患的排查如同“大海捞针”。为了提升病害识别效率，团队在十余年的案例数据的积累上，构建了覆盖常见病害特征的数字图谱。有了这本“地下病害百科全书”作为支撑，借助深度学习技术，病害识别AI系统如同一双“火眼金睛”，能够自动识别并分类管线病害，识别准确率达80%以上。
传统管道修复往往需要大范围开挖路面，不仅耗时费力，还会严重影响城市交通，而智能修复技术实现了“微创手术”，最大限度地减少了对城市路面运行的干扰。基于此，团队研发了螺旋推进两栖管道车和超长距离管道电视检测仪，能够在长达千米以上的管道中定位病害点，随后借助特殊装置为管道植入特殊树脂材料，对病害区域进行加固，从而实现非开挖精准修复。这一智能精确修复技术将施工周期从过去的几十天缩短至一周内，管网缺陷修复效率提高了20%左右。
守护地下管线，为首都发展护航
通过全面普查，北京市首次掌握了地下管线的全貌，为城市的规划建设与运行管理打下了坚实的基础。然而，仅仅“摸清家底”还远远不够。完成排查与修复后，如何更好地管理管线信息？
团队成员顾娟介绍，团队通过云计算、大数据和物联网技术，构建了一套城市地下管线三维智慧管理平台。这一平台将海量的地下管线空间分布、走向、材质等数据通过先进的三维建模技术，转化为直观、生动的三维图像。该平台不仅可以借助云计算实时分析管线数据，为规划提供科学依据，还融入了物联网技术，实现了远程监控与实时管理，为城市的安全运行保驾护航。
在此基础上，团队建立了覆盖全北京市的地下管线健康监测系统和灾害数据库，实现了对管线运行状态的常态化监测，为政府部门和专业管线运营单位的日常管理与维护提供了数据支撑。在大型基础设施项目建设过程中，团队研发的技术系统能够提供全过程的地下管线探测和技术支持，让施工单位直观地了解地下管线分布，避免施工对管线的破坏，如冬奥会延庆赛区、大兴国际机场等的建设中，杨伯钢团队都为项目的顺利施工提供了有力保障。重大活动前，团队主要对道路的管线病害进行检测，对隐患进行评估与排查，保证活动的顺利进行。
团队成员、2020-2022年度北京市科协青年人才托举工程项目被托举人蔡彩分享了团队在建党百年大庆活动保障方面所作的贡献。团队基于地下管线调查和地上实景三维模型，在天安门地区构建了地上、地下三维信息管理平台，为活动筹备和指挥提供了直观可测的数据支持。有了这一“数据管家”的帮助，超过百家单位得以高效协同，实现了景观布置、安防部署与应急调度的精准化管理，为活动的顺利举行提供了坚实保障。
十一年磨一剑，持续深耕
团队组长、北京测绘学会理事长杨伯钢认为，此次团队获得北京市科学技术奖，不仅是对技术成果的认可，也是对11年来团队成员能力和付出的肯定，更是对团队的协作精神与凝聚力的表彰。
未来，团队将紧密围绕首都智慧城市建设与精细化治理需求，继续深耕地下管线探查与健康监测技术领域。一方面，团队将拓展研究领域，聚焦于地下空间的信息化、智能化监管，服务市政交通基础设施的可持续发展；另一方面，团队将优化现有技术体系，通过优化提升监测预警和智能分析模型，更好地应对日常监管与突发应急场景，增强城市“韧性”。此外，团队还计划融合地上地下数据资源，推进三维智能管理平台的构建，为首都高质量发展提供有力的技术支撑。
