□ 南京日报/紫金山新闻记者 何洁
12月7日，在南京师范大学地理空间智能创新研究中心，一块巨大的屏幕上显示的不是高楼林立的城市街景，而是一个色彩斑斓、结构复杂的“地下世界”，我们脚底下的地质体和地下建构筑物在屏幕上清晰可见。“这是我们为南京做的‘地下CT’。”南师大地科院教授周良辰介绍，团队已完成南京市全域地下场景三维建模，这项成果也让南京成为国内少数能“看透”脚下土地的城市之一。从地下岩层到地上建筑，从道路管网到绿化景观，他们正用科技力量助力南京在数字世界中构建出一个“镜像城市”。
A地下空间一目了然
城市地下空间的开发利用是现代城市发展的必然趋势，但地下情况复杂多变，想要摸清不是件易事儿。“为了摸清南京的地下地质情况，团队需要处理海量的工程地质勘察报告。它们记录着不同时间和地点打孔后获取的土样、岩性、深度等关键数据。”周良辰介绍，这项工作在早期堪称“愚公移山”，“我们十几名数据处理人员，一年时间才扫描和数字化4000来份报告，耗时又费力。”
如今，团队自主研发出基于深度学习的地质资料数字化信息抽取系统，可自动识别、理解各种复杂格式的钻孔柱状图、地质剖面图、土工试验表等，并精准提取出地层厚度、岩性描述、承载力等几十类关键信息。
“现在，处理一份复杂的钻孔柱状图平均只需3分钟，效率比传统人工方式提高了数百倍，复原精度超过98%。”周良辰介绍，凭借这一技术，“沉睡”在档案袋里的海量纸质报告被快速、准确地唤醒，转换为可计算、可分析的结构化数据，构建起城市地下空间的“数字基底”。与此同时，他们也和南京市规划和自然资源局合作完成了南京市全域地下场景三维建模，哪怕是没有钻孔数据的区域，也能通过技术手段推演复原，大幅减少城市建设“盲区”。
这份“地下CT”报告如何赋能日常？“比如，想修一条地下人防通道或是过江通道，在过去需要耗费比较多的时间和经费进行地质勘探。”周良辰举例，“现在可先在模型里进行‘预演’，调出那个区域的三维地质结构，分析岩层是否稳定、地下水是否丰富，快速评估工程的可行性与风险，避免盲目开工造成的浪费。”
对于地上空间的建设，它的作用也很关键。“建设高层建筑前，可以先借助模型对相应地块进行‘体检’，初步判断这块地的地基条件是否适合建造规划中的高楼，如果存在软土层、溶洞或断裂带，就要提前预警、调整方案，从源头保障建筑安全。”周良辰表示，团队的科研成果对南京市地下空间进行开发利用适宜性评价，为建设地铁、管廊、停车场等设施提供至关重要的“决策支持”。
B每间房屋都有“身份证”
当一栋栋房子在数字世界“孪生”再生，连一面墙、一扇窗都拥有专属“身份证”，城市治理会迎来怎样的颠覆？既要让脚下土地“可见”，也要让地上的建筑结构清晰明了，南师大地理空间智能创新研究中心的科研方向从“地下”延伸至“地上”，构建起更为立体的数字城市。他们设计出一套系统，为城市空间内的每栋房子进行建筑场景三维建模，生成“全息档案”。不同于简单的三维外观扫描，这套系统追求的是深度建模——就像给房屋进行“全身体检”，每一堵墙是承重墙还是隔墙，每一扇窗的开关朝向，每一个房间面积都被精确记录。
“我们融合了知识规则和人工智能，让机器学会看懂建筑设计图，自动生成结构化模型。”周良辰介绍，团队与南京市住房保障和房产局合作，已完成南京全市范围内除特殊房产外约30万幢BIM（建筑信息模型）产权模型，606万户三维立体产权模型，建成全域精细化数字建筑BIM城市底座。
对于市民来说，这一技术正悄然走进生活。“租房时，房客通过三维模型就能清晰查看户型、朝向、房间布局；装修时，业主能精准识别每一面墙的性质，避免误拆承重墙。”周良辰表示，目前南京市已经将所有治理成果数据全部整合进入统一楼盘表系统，按需向相关政务系统开放，串联起房屋从规划、建设、交易、租赁到安全监管的全生命周期。
“就像每个人都有唯一的身份证号，现在每栋房子也有了自己的标准身份信息。”周良辰指出，以往因分类与数据标准不一，各部门形成的“业务楼盘表”难以支撑租赁、物业等精细化服务，“如今所有数据统一整合，按需供给，推动房产精细化管理与城市房屋全生命周期治理。”
C与城市“共同生长”
“在我们学科带头人闾国年教授提出的信息地理学理论中，我们把城市理解为一个复杂生命体。”周良辰表示，在这个生命体中，自然要素与人工要素深度融合。建设数字孪生城市，就是要在虚拟空间中为这个生命体创建一个“数字双胞胎”。
“这个‘双胞胎’并非静态的模型，而是伴随城市一起成长、变化的动态存在。”周良辰强调，从一块土地的出让，到建筑拔地而起，再到几十年后拆除重建，回归为土地，进入新的循环，“与之对应的数字模型也要经历同样的生命历程，而不是成为一个静态摆设。”
“如果数据缺乏动态维护，失去与现实的一致性，最终将无人使用。”周良辰说，为此，团队将建模工作融入房产测绘等部门的日常业务流程中，让数据更新“自然发生”，确保数字世界与现实世界始终保持一致。
给大地做“CT”，为建筑建“档案”，是南师大地理空间智能创新研究中心助力南京构建“数字孪生城市”拼图中的至关重要的板块。如今，团队的科研范围迈向更广阔的领域。他们正在进行城市道路场景的三维建模，支撑从“空—天—地”三个维度助力高精地图采集，以及道路数字孪生场景的构建。这些数据已完成工程化落地，为江苏全域国省道以及其他省市提供高清地图数据，用于无人驾驶模拟仿真等场景。
“地下地质模型、地上建筑模型、地表实时感知的动态数据共同融合，最终将形成一个能追溯过去、呈现现在、模拟未来的‘数字孪生城市’。”周良辰表示，未来，随着技术的不断完善，希望他们的科研成果能在更多城市落地，“当每一寸土地、每一栋建筑都拥有精准的数字镜像，城市管理会更智慧，市民生活也会更美好便捷。”