南报融媒体记者 谈洁
南京大学仙林校区的地质状况如何，地下有没有断层和溶洞，对地震的响应速度怎样，还有多少空间可以利用？南京大学与江苏省地震局合作，利用国际领先技术进行的“透明南大”项目启动，两三个月后，仙林校区的三维地下世界将会全面呈现。
城市地下结构探测是进行防震减灾和城市中长期规划的重要基础。高精度的地下结构信息可以用来确定城市活动断层、地层以及地下管道的分布，从而更安全、有效地利用地下空间。随着我国城市化进程的加快，可开发的土地资源越来越紧张。因此，南大在2019年底成立了大地探测与感知研究院，充分利用在地球物理、地质工程、地理学、电子、计算机科学等领域的研究基础和人才优势，研发具有自主知识产权的浅层大地探测和感知技术，应对国家发展的重大需求。
“地面上的信息，可以借助发达的地理信息系统。地面下的信息，目前还没有一套成熟、便捷的平台或系统可以使用。”“透明南大”项目负责人、南大大地探测与感知研究院阮友谊副教授介绍，他们想以“透明南大”项目为示范，建立一套适用于城市地下结构探测的震源激发、综合观测和数据处理的新方法。
传统的地质勘测方法是通过深井作业，在地下放置炸药实施爆炸，爆炸产生的冲击波遇地下岩层后会经过反射或折射传回地表，用地震仪对地表的震动信号进行采集，类似“CT扫描”一样，通过计算机分析得出地下结构。
“炸药污染环境，在人口密集区使用有危险性，因此在很多国家和地区管控非常严格，甚至被禁止使用。”阮友谊介绍，该项目的先进性在于运用甲烷气体震源，安全绿色无污染，可以填补炸药禁区的空白，在城市中都可以使用。
项目采用的探测技术在传统地震仪基础上还增加了分布式光纤。地震仪类似医生的“听诊器“，但是监测成本高，采集周期长，对地下情况很难做到实时反馈。该项目应用的分布式光纤测震系统，一根1公里的光纤相当于上百个地震仪，可实现高精度密集观测。而且最新技术表明，借助原有的校园通讯光缆即可监测震动，实时探测地下详情，如浅地表结构变化、地下管网异常、地震动、交通以及环境天气事件等等。
“比如长期下雨、长期超负荷的车流都会引发土壤和岩石的形变，分布式光纤传感器可以做到实时观测，提供像‘卫星云图’一样的‘地下云图’。利用南大自有知识产权的数据处理系统，通过高性能计算和人工智能方法，可以判断出变化的原因和位置，未来还可以进行各种突发地质状况的预警。”阮友谊说，如果项目试验成功，必将推动行业的变革。
据悉，到8月9日晚，监测光纤和地震台站的布设、钻井、震源车作业、甲烷震源激发等前期工作已顺利完成。覆盖仙林校区的地震台阵将继续进行背景噪声观测，两三个月后，南大的地下结构将出炉。
“希望将来能够联合国内研发力量，推动甲烷震源和分布式光纤测震这些新技术走向应用， 通过与江苏省地震局、江苏省煤炭地质局、四川伟博震源科技有限公司等单位的合作，开展‘透明紫东’、‘透明南京’ 等项目，为我国城市地下空间的开发和智能化管理贡献更多力量。”阮友谊说。
[延伸阅读]
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