2025IFUS精选报告丨澳门大学土木及环境工程系主任周万欢
阅读：次 发布人：地下空间开发大会
2025年9月25日-26日，第十二届国际地下空间开发大会（IFUS 2025）在上海成功召开，汇聚了国内外顶尖专家，围绕主题“创新 韧性 智慧”展开深入探讨，涌现出一批具有前瞻性和实践价值的研究成果。组委会特别推出IFUS报告系列精选，分享专家精彩观点与深度洞见，持续赋能行业发展。
周万欢教授在报告中指出，随着城市化进程加速，无论是超大城市还是澳门这样的微型城市，均面临交通拥堵、车位不足、城市内涝等一系列“城市病”。在澳门，土地资源长期紧张是制约发展的核心问题之一。历史数据显示，从16世纪起澳门便开始了填海历史。1989年至今的约40年间，澳门土地面积从11平方公里增长至33平方公里，人口从33万增至68万，填海造地与人口增长密切相关。
在向上寻求高楼大厦和向外填海造地之外，地下空间开发成为城市可持续发展的另一重要方向。目前，上海、深圳等大城市已在地下50米左右的深度充分开发利用地下基础设施，而澳门在此方面进展相对缓慢，目前正加紧规划。此外，地下100米以下的能源存储与开发也已纳入研究视野。
随着国家将横琴发展作为助力澳门的重要举措，琴澳深度合作区为澳门带来了更大的发展空间。横琴岛面积约100平方公里，约为澳门现有面积的三倍。澳门最新的“双环双轴”轨道系统规划中包含大量地下空间开发需求；横琴作为新型开发区，也已在地下构建冷热管网等能源管道工程。如何长期、安全地维护这些地下基础设施，成为城市治理中不可回避的问题。
地下空间数字孪生的挑战：数据稀疏、不确定性高
周万欢团队的研究核心是地下空间的数字孪生。与地上空间数字孪生发展较快不同，地下空间因“看不见、摸不着”、数据获取困难、场地变异性大、工程测量误差多等因素，进展相对缓慢。传统的地层建模多依赖钻孔数据，而钻孔数据具有天然稀疏性。城市中发生的房屋开裂、山体滑坡等灾害，很多情况与地下空间信息不足、地层破坏导致上部结构受损密切相关。
国际上，伦敦较早建立了城市级地层模型，新加坡构建了三维地层模型，葡萄牙近期也完成了岩土工程内部模型。但现有三维地层模型普遍存在局限性：多为确定性模型，无法量化地下空间固有的不确定性；在大尺度建模时，数据交互与动态更新效率不高；对公众和管理者的权限划分与信息共享机制尚不完善。
技术创新：多源数据融合与可量化不确定性的概率建模
针对上述问题，周万欢团队提出了一套“数据知识驱动的地层建模方法”。该方法在传统随机场方法基础上进行了改进，将地层厚度与相关长度的工程直觉融入公式，提升了模型的可解释性，并能更容易地扩展至大尺度地质建模。该方法已在港珠澳大桥沉管隧道场地（全长6.7公里，200多个钻孔）上实现了快速三维地质建模。
为进一步克服钻孔数据不足的问题，团队开发了物探信息（如ERT电导率数据）与钻孔数据相融合的贝叶斯更新方法。在佛山场地的应用中，融合ERT数据与钻孔数据后，模型收敛速度明显快于仅使用钻孔数据的情况，显著提升了地层预测的准确性。
更为重要的是，团队提出了利用卫星图像、数字高程数据、区域地质图等多源信息构建“虚拟钻孔”的方法。例如，澳门有山体基岩出露，随着山体向周边延伸，基岩深度逐渐变化。这些工程概念可预先融入初始模型，再结合实际钻孔数据进行局部贝叶斯更新，大幅减少整体模型更新的计算量。在澳门半岛约十几平方公里的地层建模案例中，局部更新所需计算量仅为整体模型更新的0.3%。
澳琴城市地质数字化进展：首个可量化不确定性的三维地质平台
研究团队已收集澳门半岛、氹仔、路环岛共计2000余个钻孔数据，横琴地区300余个钻孔数据，并对这些数据进行了大批量信息化与数字化处理，包括数据提取、离散化和格式统一。在此基础上，团队构建了“澳琴地质地理信息平台（G2IS）”。
该平台不仅能够展示三维地层分布，还首次实现了地层不确定性的可视化。用户可通过平台提取任意剖面的地质信息，自定义区域并导出模型用于进一步的工程计算。后台设有数据交互与局部更新窗口，支持用户按设定格式上传数据更新特定区域的地层模型。
周万欢总结指出，这是澳门首个、也是目前可见的城市级可量化不确定性的三维地质模型。团队提出的知识驱动多源数据融合算法，为城市数字底座建设提供了关键技术支撑。未来，团队将进一步增加物探信息融合算法的研究，探索地下空间高密度管网信息的探测与融合，并结合地上地下监测手段，开展城市整体的灾害评估与防治工作。
该研究获得了澳门科学技术发展基金的支持，以及多家合作单位提供的澳门本地钻孔资料与数据。周万欢表示，这一数字化底座将服务于未来澳琴城市地下空间的规划、发展及城市灾害防治。
本期聚焦澳门大学土木及环境工程系主任、智慧城市物联网全国重点实验室（澳门大学）教授周万欢的大会报告《琴澳城市透明地层建模方法和数字化进展》，该研究针对澳门及横琴深度合作区地下空间开发的关键需求，构建了澳门首个可量化不确定性的城市级三维地质模型，并搭建了相应的地质地理信息平台，为未来城市地下空间的规划、建设和灾害防治提供了重要的数字化底座，一起来看↓↓↓
▲周万欢教授在IFUS2025大会现场做报告
应对“城市病”与土地短缺：转向地下空间开发
文/大会秘书处整理
上一篇：2025IFUS精选报告丨上海城投公路第三事业部总工程师侯剑锋 下一篇：最后一页
