福清栈桥修复数字孪生

研究中心：海洋工程装备与技术研究中心

项目负责人：尹振宇

成果简介

      福清栈桥修复数字孪生是基于Unity3D引擎开发的一款沉浸式VR展示平台，旨在通过数字化手段完整呈现历史建筑修复的科技创新过程。该系统创新性地构建了1:1比例的栈桥三维模型，通过高精度建模和物理引擎模拟，真实还原了栈桥基础混凝土结构的各类破损形态，包括细微裂缝、结构剥落等典型损伤特征。为增强环境真实性，系统集成了基于流体力学模型的潮汐模拟系统，精确复现海水涨落潮的周期性变化，包括水位波动、水流冲击等水文特征。光照系统采用URP渲染管线，实现不同时段自然光照与海水反射的动态效果。用户通过佩戴VR头盔和手柄控制器，可多角度观察修复细节：包括第一人称视角的注浆操作体验、俯视视角的全局修复进度观察。

技术优势

      基于Unity3D引擎和物理仿真算法，精准还原混凝土裂隙形态及MICP修复过程的化学反应，确保科学性与真实性。采用流体力学模型模拟潮汐变化，结合URP渲染技术，实现海水涨落、光照反射等动态环境效果，增强沉浸感。适配PICO4的6DoF定位技术，支持20m×20m大空间漫游，用户可多视角观察修复细节，并通过手柄交互触发知识讲解。

应用市场

      为历史建筑、桥梁、码头等混凝土结构的修复提供可视化模拟方案，辅助科研人员优化MICP技术参数，适用于博物馆、文化遗址等场景，以VR形式向公众科普修复技术，提升文物保护意识。

发展规划

      计划在未来两年内：开发多人协作VR模式，支持工程师、学生等角色协同操作（如联合注浆、裂缝检测），增加手势识别与语音交互功能，降低操作门槛。与高校土木工程系合作，作为虚拟实验教学工具推广然后在在文物保护单位（如博物馆、古建研究院）开展示范性应用最后引入数字孪生技术，实时同步真实建筑的损伤数据至VR模型。

知识产权

      PolyU 100%

合作模式

      为加速技术落地与市场拓展，采用多元化合作模式，整合政府、高校、企业及国际资源，构建可持续发展的产业生态链。面向高校与企业提供年度订阅，按模块收费，为大型工程（如跨海大桥、古遗址）提供专属仿真系统开发。

团队介绍

      研发团队由土木及环境工程、建筑设计和软件开发等领域的专业人才组成，成员包括尹振宇教授、张宁博士、王翔博士在内的多名博士及薛香铄、黄旭麟、施增豪等软件开发人员，形成了一个多学科交叉的高效协作团队。通过持续的技术创新与跨学科合作，团队致力于将前沿研究成果转化为实用工具，满足实际工程需求。对社会：提升文化遗产保护的科技含量，助力“数字中国”战略；对企业：降低施工试错成本，抢占绿色修复技术市场先机；为学校：提供前沿教学工具，培养跨学科工程人才；对公众：以沉浸式体验传播科学知识，增强社会参与感。

联系方式

张宁 ning-cee.zhang@polyu.edu.hk