测绘科学技术

智慧城市中的大数据

李德仁，姚远，邵振峰

摘要：目的：本文探讨了智慧城市的概念，总结了其发展历程，剖析了中国建设智慧城市的动力和目标，阐述了智慧城市的支撑技术。作者针对无所不在的传感器网对智慧城市的大数据进行了分析，面对智慧城市中大数据将带来的诸多问题和挑战，作者提出了应对大数据的策略和思路，重点论述了云计算与数据挖掘，并给出了云平台的基础框架，提出了建立智慧城市运营中心的建议，最后展望了智慧城市未来美好的前景。方法：作者提出了智慧城市的基础架构，即在数字城市的基础上有机地融合物联网和云计算技术，以实现对现实城市中人和物的自动控制和智能服务。数字城市存在于网络空间（cyber space）中，虚拟的数字城市与现实的物理城市相互映射，是我们现实生活的物理城市在网络世界中的一个数字再现。智慧城市则是建立在数字城市的基础框架上，通过无所不在的传感网，将它与现实城市关联起来，将海量数据存储、计算、分析和决策交由云计算平台处理，并按照分析决策结果对各种设施进行自动化的控制。在智慧城市阶段，数字城市与物理城市可以通过物联网进行有机地融合，形成虚实一体化的空间（cyber physical space）。在这个空间内，将自动和实时地感知现实世界中人和物的各种状态和变化，由云计算中心处理其中海量和复杂的计算与控制，为人类生存繁衍、经济发展、社会交往等提供各种智能化的服务，从而建立一个低碳、绿色和可持续发展的城市。结果：一个城市在完成物联网、云计算、数字城市地理空间框架等相关平台和基础设施建设后，就需要一个融合各类实时数据、信息和汇聚各种服务的机构——智慧城市运营中心（SCOC：smart city operation center），SCOC作为智慧城市的“心脏”，将全方位的收集和监控城市运行中的各类数据与信息并面向政府、企业和个人提供智能化和个性化的定制服务。在云计算与数据挖掘等技术支撑下，智能服务将从任何人可在任何时间、任何地点获取任何信息的服务（4A：anyone，anytime，anywhere，any information），转变为在规定的时间、关注的地点将正确的信息传递给需要的人的灵性服务（4R：right time，right place，right information，right person），从而使得城市真正达到智慧的状态。通过SCOC对城市不仅能够提供城市运营和服务，还能将政府治理和重大决策将以大数据为基础，基于数据和实证事实，避免个人主观意志及各类商业利益集团的影响。城市运行将实现可视化、可控化、智能化、可预测及可量化评估与持续优化。政府将因之变得更加开放和负责，并更有效率，从而最大程度地降低行政风险。企业也能够通过大数据重组生产资源，优化商业模式，获得更大效益。面向公众的各类智慧服务将贯穿出生、医疗、教育、就业、婚育、养老、殡丧等人生全过程，提升城市居民的幸福感。结论：智慧城市是基于数字城市，物联网和云计算建立的现实世界与数字世界的融合，以实现对人与物的感知、控制和智能服务。智慧城市对经济转型发展、城市智能管理和对大众的智能服务具有广泛的前景，从而使得人与自然更加协调地发展。智慧城市建设是一个系统工程，需要根据每个城市自身的特点，在做好顶层设计后统一规划，分步实施。智慧城市的实现需要建设更加完善的信息基础设施和包括智慧城市运营中心为主的技术支撑体系，才能保证各种智慧城市的应用能够用得好、用得起。智慧城市建设中将产生的大数据问题既是下一代的科学前沿问题，也是推进智慧城市发展的源动力，它必将带来新的机遇和挑战，需要我们有针对性的加快有关大数据的技术创新和攻关研究，才能推动和加速智慧服务产业发展，更好地实现智慧城市中的各种智慧应用，以更好更多的智慧应用服务全社会的同时，让城市更加科学、高效、低碳和安全地运行。

来源出版物：武汉大学学报（信息科学版）, 2014, 39(6):631-640

入选年份：2017

巨厚场地三种土层地震反应分析程序对比检验

李兆焱，袁晓铭，王鸾，等

摘要：目的：软土场地地震动模拟是国际难题，但又是重要工程抗震设计、地震区划和工程场地地震安全性评价的核心技术之一，其合理性和可靠性对工程结构地震安全和工程造价均影响很大。本文采用日本井下台阵实测记录，对国际上先进的两种一维土层反应分析程序SHAKE2000和DEEPSOIL以及我国学者新研发的新一代土层地震反应分析程序SOILQUAKE进行对比检验，旨在检验现有一维土层地震反应分析方法：合理性和可靠性，以供工程实践选用。方法：本文依据日本国家地球科学与防灾研究所建立的 KiK-net强震动观测网提供的数据，使用其中巨厚场地地震记录作为检验样本。检验工况为土层厚度分别是215 m和148 m的两个台阵，取其中地表峰值加速度不小于0.02 g的60台次水平地震加速度记录，地表峰值加速度范围为0.024～0.425 g，地表与井下加速度峰值比为2.76～4.01。依据Darendeli论文建立的精细化非线性曲线数据库，完成每一土层土体动剪模量比和阻尼比非线性曲线的选取。计算60台次地震记录下几种程序计算出的地表峰值加速度，与实测记录进行差值比较；针对两个典型场地，将强地震动、中强地震动、较弱地震动下几种程序计算出的地表加速度加速度反应谱于实测记录进行对比。结论：对巨厚场地，烈度六度和七度偏下弱地震动下，SOILQUAKE、SHAKE2000和DEEPSOIL精度相当，计算出地表PGA与加速度反应谱均与实际较为接近，此时几种方法：皆可采用；烈度七度中上、八度和九度的较强地震动下，DEEPSOIL和SHAKE2000计算出的地表PGA较实际记录偏小，且随地震动强度增加与实测结果：差距急剧增大，甚至小于井下输入，加速度反应谱“矮粗胖”现象严重，不宜采用；而 SOILQUAKE计算出的地表 PGA和反应谱均与实际记录相当，克服了以上弱点，可体现出深厚土层的放大作用，可以采用。

来源出版物：地震工程与工程振动, 2017, 37(4): 42-50

入选年份：2017

页岩气储层地球物理测井评价研究现状

王濡岳，丁文龙，王哲，等

摘要：目的：地球物理测井技术贯穿页岩气勘探开发的始终，是识别和评价页岩气储层的重要手段之一。我国页岩气储层测井评价理论、技术与方法正处于起步探索阶段。鉴于我国复杂的地质条件、多样的页岩气储层类型及较强的储层非均质性，需建立适用于我国页岩气储层的测井评价方法体系。方法：在充分调研国内外大量文献资料基础上，结合已有页岩气地质与测井资料，系统论述并分析了地球物理测井在页岩气储层矿物组分、有机地球化学、储层物性、含气性及可压裂性等评价中的应用、存在问题及发展趋势。结果：我国页岩气储层测井评价主要存在以下问题。（1）矿物组分、岩石力学、地应力、脆性参数和裂缝识别及评价是页岩气储层评价的重点，常规测井已无法满足页岩储层评价的特殊要求，需结合阵列声波、核磁共振、电阻率成像和元素测井等特殊测井技术，以获取更多、更精确的页岩储层评价参数。（2）我国在常规测井资料分析与解释，电磁、声波测井基础理论方面处于国际先进水平，而针对非常规油气储层评价的专有测井技术、仪器和方法研究等方面与国外尚有差距。（3）我国页岩气地质条件复杂，不同类型页岩气储层差异较大，制约了页岩气测井评价方法在不同地区和不同类型页岩储层评价应用中的适用性和推广性。（4）我国针对页岩气勘探开发及评价的钻、测井资料积累不足，页岩气储层评价的基础理论与方法不够完善，加上对我国页岩气富集规律及其主控因素缺乏系统全面的认识，直接影响了页岩气储层测井评价效果。（5）我国目前页岩气测井系列呈现引进与国产并存、测井方法多样、精度差异较大的特点，使不同地区测井资料在种类和精度上存在差异，不利于页岩气测井评价结果的横向对比、储层参数的表征和页岩气富集规律性认识的总结。（6）我国许多老油区具有良好的页岩油气资源潜力，但缺少相应页岩气储层评价工作。如何有效利用老井资料进行页岩油气储层测井评价具有重要的现实意义。未来发展趋势：（1）声、电阻率成像测井、阵列声波测井、核磁共振测井、元素俘获能谱测井和三轴感应电阻率测井等测井新技术，与常规测井相比能够在页岩气储层中获取更多、更精确的特征参数，故这些测井新技术在页岩气储层定量评价中具有广阔的应用前景。（2）随钻测井和过钻头测井等技术具有不受井眼轨迹和泥浆侵入影响、更加经济与高效的特点，将在页岩气勘探开发中发挥重要作用。（3）地层测试与井间测井技术能够获取储层流体性质与分布、地层参数和裂缝参数，识别和评价邻井中水力压裂产生的裂缝，为压裂方案部署及储层改造效果评价提供参考。（4）综合运用地震勘探、地球物理测井与井间地球物理技术对页岩气储层进行综合评价。结论：（1）我国页岩气测井评价处于起步阶段，应加强页岩储层测井基础理论和评价方法研究，加快相关测井技术、仪器和评价软件的引进与研发。（2）鉴于我国测井系列与精度多样化的特点，应采用常规和特殊测井技术相结合、多种评价方法相结合的思路进行页岩储层测井评价。（3）我国地质条件复杂，页岩储层类型多样、非均质性较强，应结合不同地区实际地质情况和页岩气储层特征建立与之相适用的测井评价体系。（4）针对我国不同地区、类型页岩气储层特征，应加强页岩气储层测井响应特征及相关储层物性、地球化学和岩石力学等实验分析。在现有技术条件下，应加强老井常规测井资料的利用并开展相关测井评价。（5）应加强页岩气储层测井属性分析，深化测井与其他地球物理技术间互补性与相关性研究。将页岩气测井与地震反演、微地震监测等技术相结合，综合评价和预测页岩气有利区（层段）。

来源出版物：地球物理学进展, 2015, 30(1): 228-241

入选年份：2017

中国大陆某些地震区主震事件判识（Ⅱ）

秦四清，杨百存，吴晓娲，等

摘要：目的：本文基于孕震断层多锁固段脆性破裂理论，对中国大陆及其周边地震区地震趋势进行了研判，以期掌握中国大陆及其周边未来震情。方法：以深大区域性断裂作为地震区边界，初步确定地震区分区方案；从标志性地震孕育模式类比、事件量级匹配、孕育规律检验与地震区能量分析角度，验证初步分区方案的合理性。在此基础上，对所划定地震区的孕育周期及其主震进行判识，分析其未来震情。结果：新编制完成了3.6版《中国及其周边地震区划分图》，判识了中国及其周边地震区的主震及其未来震情，给出了中国及其周边历史地震目录某些地震参数修订建议值。在此基础上，进一步提出了利用锁固段时空破裂自相似性预测preshock的方法，对腾冲和小江地震区的回溯性预测表明该方法可行。结论：（1）格尔木地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS7.5地震，目前远离临界状态。（2）喀什地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS8.0地震，目前远离临界状态。（3）新源—阿拉木图地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS8.4～8.7地震，已接近临界状态。（4）古浪地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS7.8～8.0地震，目前远离临界状态。（5）运城地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS8.5地震，目前远离临界状态。（6）阿荣旗地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生 MS6.2～6.4地震，目前远离临界状态。（7）通辽地震区至少已经历1轮孕育周期，是一个MS6.75地震危险区。该区未来将发生MS6.5地震，目前接近临界状态。（8）珲春地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生 MS8.0～8.3深源地震，目前远离临界状态。（9）唐山地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS8.0～8.4地震，目前远离临界状态。（10）盐城地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS7.3地震，目前接近临界状态。（11）宜昌地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS6.8～7.1地震，目前远离临界状态。（12）灵山地震区至少已经历1轮孕育周期，是一个MS7.5地震危险区。该区未来将发生MS6.6～7.0地震，目前已处于临界状态。（13）小江地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS7.8～8.3地震，目前远离临界状态。（14）西昌地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS7.8～8.0地震，目前接近临界状态。（15）楚雄地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS6.9～7.2地震，目前接近临界状态。（16）腾冲地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS7.4地震，目前远离临界状态。（17）澜沧地震区至少已经历1轮孕育周期，是一个MS8.5地震危险区。该区未来将发生MS7.6～8.0地震，目前远离临界状态。（18）丽江地震区至少已经历1轮孕育周期，是一个MS7.75左右地震危险区。该区未来将发生MS7.1～7.4地震，目前远离临界状态。（19）得荣地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS7.3～7.7地震，目前接近临界状态。（20）鲜水河地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS7.9～8.3地震，目前远离临界状态。（21）汶川地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS8.0～8.3地震，目前远离临界状态。（22）洛隆地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS6.8～7.3地震，目前远离临界状态。（23）林芝地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS8.0～8.5地震，目前远离临界状态。（24）台湾海峡地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS7.8～8.0地震，目前远离临界状态。（25）琉球群岛台湾岛地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MW9.0～9.3地震，目前距临界状态较近。（26）台湾岛—菲律宾群岛地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MW8.8～9.1地震，目前接近临界状态。（27）昆仑山口西地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS8.0地震，目前远离临界状态。（28）伊斯兰堡—加德满都地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MW8.6～8.8地震，目前距临界状态较近。（29）科什阿加赤地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MW8.8地震，目前远离临界状态。（30）乌拉特后旗地震区当前周期主震尚未发生，该区未来将发生MS7.0地震，目前远离临界状态。

来源出版物：地球物理学进展, 2016, 31(1): 115-142

入选年份：2017