北京建筑大学科技成果推介（第二期）

1

建筑遗产智能化数字孪生方法

成果单位：北京建筑大学

所属领域：城市设计与建成遗产保护

成果简介：

本成果对中国古木建筑开展了系统性研究，建立了古木构件时空知识模型库，智慧表达了建筑整体和细部时空信息与历史知识;开发了基于点云的构件参数自动提取算法，高精、高效提取了构件模型特征参数;提出了古木建筑遗产智能化建模方法，支撑了从构件到建筑的数字孪生模型构建。应用于应县木塔等重要项目，创新支撑了建筑遗产保护利用。

2024年，北京建筑大学土木工程防灾与建筑遗产保护团队自主研发的“古木建筑遗产智能化数字孪生方法”项目凭借其卓越的技术创新性和行业应用价值，获得第76届德国纽伦堡国际发明展金奖，实现了学校国际发明展金奖“零”突破。

2

秦俑残片智能自拼接技术

成果单位：北京建筑大学

所属领域：城市设计与建成遗产保护

成果简介：

本成果聚焦低密度点云，提出一种深度学习与顶峰淹没搜索算法相结合的点云拼接方法，有效解决了兵马俑拼接工作中纹理不清晰、残片形状不规则以及数据量大的关键痛点，可成功应用于兵马俑残片拼接与文物保护。获第十四届“挑战杯”秦创原中国大学生创业设计竞赛金奖。

“兵马俑‘体检’与修复流程展示”，是利用兵马俑数字档案进行创新性研究的主要方向之一。通过高精度的三维扫描模型，可完整还原兵马俑的整体结构，进一步将模型进行力学计算，可准确发现兵马俑整体结构的薄弱部位，从而实现“对症下药”，重点对薄弱部位采取更多的保护措施。总之，三维扫描为兵马俑提供“CT扫描”，力学计算则为兵马俑保护提供“药方”。

3

基于深度学习的大缺失率图像修复方法

成果单位：北京建筑大学

所属领域：城市设计与建成遗产保护

成果简介：

本成果探究了感受野的计算原理，提出了空频联合的修复网络。其利用傅里叶神经算子搭建基于傅里叶的全局感受野模块，在频率域中执行卷积操作，以捕获空间域的全局感受野，进而与空间域信息联合，更好地保留全局结构和局部纹理细节。提出了基于小波域的先验概率抽样的图像区域缺失修复方法。其利用小波变换获取两个低信息熵的网络输入成分，将网络处理的信息量限制在网络的可处理信息容量之内，并基于概率分布扩大网络的特征选择范围，提升网络的容错度。

大缺失率图像修复的主要目标是利用图像已知部分的信息恢复图像中受损区域内容，且尽可能保持受损区域与已知区域的连贯性和协同性，以满足视觉要求。本成果在图像编辑、影视制作、文物遗产的数字化修复等方面均具有广泛的应用前景。

4

城墙监测系统与状态评估技术

成果单位：北京建筑大学

所属领域：城市设计与建成遗产保护

成果简介：

监测系统

故宫西城墙长期遭受多种病害，于2019年进行了修缮和加固，为了解墙体结构的应力状态，对墙体进行了长期结构健康监测。在K480和K530两个测区布置了28个传感器，监测丁砖的应变，假丁砖裂缝和墙体温度。

数据修复

由于电力故障、网络异常、电磁干扰等原因，监测系统产生了大量异常监测数据。利用深度学习神经网络对异常数据进行了修复，修复后的数据呈现出了规律的日变化，保证了监测数据的完整性。

状态评估

丁砖处于弹性状态，无塑性变形，应力水平较低;假丁砖裂缝具有可恢复性，裂缝几乎没有发展。城墙在修缮和加固后处于正常、安全的运行状态。

5

文物建筑无线火灾报警技术

成果单位：北京建筑大学

所属领域：城市设计与建成遗产保护

成果简介：

研究了低功耗无线LoRa通讯技术的特点及传输特性，应用到文物建筑的电气火灾监控系统中，有效地保护了建筑原貌不受破坏又可以实现对电气火灾的有效预警。

提出了基于时间序列分析和支持向量机的无线电气火灾监控预警算法。通过对电气火灾报警数据进行建模仿真，有效地对报警结果进行了预测，降低了文物建筑无线电气火灾监控系统的误报率。

优化了无线感烟探测器系统设计及调试，优化了系统匹配电路的仿真设计、天线仿真过程、系统拓扑结构研究等，提高了无线感烟探测的低功耗、高灵敏度，降低天线回波损耗等。

针对基于LoRa技术的无线火灾报警系统进行了电磁特性及测试、模拟火警测试、故障测试、通讯距离的测试，测试结果支撑了相关规范的起草，效果非常好!

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