随着城市建设不断向地下延伸,轨道交通、地下管线、建筑基础及地下空间开发日益密集。如何准确掌握城市地下地层分布,并将分散、隐蔽的地质信息转化为直观、可靠且可用于工程决策的三维透明地层模型,是城市规划、防灾减灾和工程建设面临的重要挑战。针对这一问题,研究团队整合香港超过10万个钻孔,以及数字地形、地质图、断层、和海上地球物理探测等多源、多模态数据,提出了一套融合深度学习与贝叶斯局部更新的三阶段建模框架,成功构建了首个10米级分辨率的全香港城市尺度三维透明工程地质模型。该模型现阶段主要覆盖香港陆域,可系统展示填土、坡积土、风化岩和坚硬岩体等主要工程地质单元的空间分布,让复杂的城市地下地层由“不可见”变得可观察、可解释、可更新。该成果以“Transparent City-Scale 3D Engineering Geological Modeling Using Deep Learning with Bayesian Local Refinement”为题发表于国际岩土工程权威期刊《Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering》,论文第一作者为香港科技大学赵泽宁博士生,通讯作者为张利民教授,该研究工作得到了香港研究资助局资助项目(T22-606/23-R)和国家杰出青年科学基金项目(42225206)的资助。

除城市尺度建模外,该研究还解决了“大尺度模型如何服务具体工程”的关键问题。团队提出的贝叶斯局部更新方法,将全香港模型作为基础先验,在获得项目现场新增钻孔后,无需重新训练或重建整个城市模型,即可对目标区域进行快速精细化更新。在工程项目尺度上,模型分辨率可由城市尺度的10米级提升至1米级,并进一步精细划分土层、识别局部夹层,同时量化地层不确定性。

这一成果建立了“从城市尺度统一建模到工程项目尺度动态更新”的新模式,城市模型可服务于区域规划、地质灾害评估和地下空间数字孪生。项目模型则可随着勘察与施工数据的增加持续更新,为边坡、隧道、地基基础和地下设施设计提供更高分辨率的地质信息。