朱合华教授
朱合华：我与数字化结下不解之缘
冥冥之中，我与数字化结下不解之缘。1979年误打误撞进入了重庆大学采矿工程专业（专业分得很细，其实我学的是化学矿开采专业，当初还以为是用化学的方法采矿）后，限于当时计算机发展的水平，仅仅学了一点计算机编程语言（ALGOL、FORTRAN）的粗浅知识。1983年在重庆大学步入硕士研究生阶段后，才真正与计算机应用打交道：学习了计算数学、有限元编程等基础知识，师从李通林教授完成了《围岩不连续面非线性效应对巷道稳定性影响分析》的硕士论文，主要研究手段为20世纪80年代非常热门的边界元数值方法。1986年进入同济大学并师从孙钧、杨林德教授攻读结构工程专业（地下结构方向）的博士学位，毕业论文题目为《隧道掘进面时空效应研究——边界元法若干理论与工程应用》，研究方向也是与边界元数值方法有关。这些工作都离不开计算机技术在土木工程中的应用，也为我后来确立地下空间与工程数字化新研究方向奠定了基础。
1989年10月，博士毕业后留校工作
1989年10月，博士毕业后留校工作。1992年的一天，同系的蔡伟铭老师来找我，说有机会去日本工作两年，问我是否愿意。我很高兴，便欣然接受了。1993年7月7日在履行完成四年的班主任，送走朝夕相处的学生们后东渡日本，开始为期两年多的海外学术之旅。日本之行也得益于我的好朋友张锋博士（现是名古屋工业大学教授）的鼎力相助。在日本期间，我在大阪土质试验所和京都大学从事软土地下工程研究工作，又进一步运用有限元数值方法进行软土盾构隧道管片衬砌分析、地下工程施工动态反演等。20世纪90年代初，日本快速发展的地下基础设施建设，为我的研究工作提供了大量的室内和现场试验的工程数据，这些数据极为宝贵，当时在我国还没这个研究条件。两年多的海外研究历程，让我学习、见识颇多，虽然有留在日本工作的机会，但对学校的两年期出国承诺不能有变，依然选择了回国。两年的时间过得很快，临近归国前桥本正副所长奖励我一台最新的手提苹果电脑（Macintosh），让我兴奋不已。更值得一提的是，在大阪土质试验所工作期间所看到的一幕对我日后的研究产生了重要影响：该单位长期聘请几位短期工作人员，持续将大阪湾的三维地质数据输入计算机中，形成了大阪湾的地质、地震数据库系统，该数据库信息系统在日本国内具有重要的影响。这归功于大阪土质试验所当时的所长岩崎先生“岩土工程师一定要与地层交朋友”的理念。这一幕也间接导致我后来较早地开展土木与信息学科交叉的研究——当今的热门研究方向。另外，在此期间创建的管片衬砌设计的梁-接头（缝）不连续模型，还被纳入了我国国家相关标准。
专著《边界元法及其在岩土工程中的应用》
1995年8月回国后，总结硕士、博士阶段的研究成果，与他人合作撰写了专著《边界元法及其在岩土工程中的应用》，同时持续开展地下空间与工程的研究工作，并寻求新的研究方向。恰逢有两件事对我有很大的启发和影响：一件是在学校附近的书摊上发现了畅销书《数字化生存》（Being Digital），让我第一次对“digital”（数字）这个英文单词有了全面深刻的了解，并一直在脑子里萦绕；另一件是1998年《文汇报》上发表了重要专题文章，对戈尔提出的“数字地球”概念做出积极的呼应。1998年某一天，同学黄运飞约我在他创办的《岩土工程界》期刊上撰文，我毫不犹豫地撰写了短文《从数字地球到数字地层——岩土工程发展新思维 》，从而打开了我的地下空间与工程数字化研究的大门。1999年，申请获批上海市教育委员会的曙光计划“城市三维地层信息管理系统的开发与应用”，成为我们进行数字化研究工作布局的起点；该项目在2002年结题论证会上得到了专家们的高度评价。我们的工作有力地助推了2004年上海先后启动的29个重大科技专项之一：城市地下空间信息平台建设和国土资源部与上海市联合资助的三维地质调查项目。
开启地下空间与工程数字化主要研究方向
从此，地下空间与工程数字化成为我们团队的主要研究方向。从一开始研究数字地层、数字地下空间，到后来研究数字化工程，一步一个脚印，实现了从理论到实践的转折。2005年，结合厦门翔安海底隧道，我们最早开展了数字隧道系统构架与应用的探索，转向了数字化工程的研究。与此同时，欧盟启动了TUNCONSTRUCT的研究计划 ，旨在集成开发地下工程信息系统（underground construction information system，UCIS）。
耕耘数字地下空间和数字化工程两块园地
此后，我们耕耘着数字地下空间和数字化工程两块园地，先后完成了上海世博园区地下空间、常州市地下空间、延安新城地下基础设施等数字地下空间的建设，以及广州龙头山双洞八车道公路隧道、淮南望峰岗煤矿、上海长江隧道、世博园区500 kV地下变电站和电力隧道、上海地铁一号线结构维护、上海中心深基坑、内蒙古林场公路隧道等数字化工程的研究与应用。上述工作离不开本科研团队众多成员的付出。从2003年起，以“数字地下空间与工程”为主题，先后完成了14篇博士学位论文和17篇硕士学位论文。其中，李晓军博士是数字化研究团队的核心人物，他孜孜不倦，用自己的智慧和汗水为团队的数字化技术发展做出了不可磨灭的贡献；吴江斌博士是从事数字化研究的第一位博士生，他承受着巨大的压力和挑战，在地层三维建模方面做出了开拓性的工作；郑国平博士完成了地下空间信息系统设计的研究工作；张芳博士提出了地下空间地理认知的理论框架；琚娟博士提出了基于特征的地下空间建模技术；张建斌博士、解福奇博士和周维硕士开展了数字隧道三维和四维建模方法研究与应用；王长虹博士提出了地下空间三维数据快速检索方法；胡金虎博士完成了复杂地质体的建模工作；李新星博士、董文澎博士和孙雪兵硕士、孙庆旭硕士建立了数字-数值一体化分析方法；周春霖博士研究了岩体节理的数字照相采集方法；李培楠博士建立了多源数据的不确定性建模方法，并初步实现了复杂地质数字化模型的有限元数值分析工作；叶勇庚硕士开展了三维数字地层的建模工作；刘凤华硕士建立了盾构隧道通用管片的自动建模技术；李志刚硕士开发了隧道监测远程数据库系统；桑中顺硕士建立了隧道变形监测的摄影测量方法；郑路硕士开展了盾构隧道数据组织与管理的研究；丁小彬硕士研究了高放废物地质处置库工程元数据模型；陈加核硕士和黄赫硕士研究了地下管线和井巷的三维数字化设计方法；芮易硕士研究了隧道结构上的全寿命期荷载分布模式；袁钊硕士开展了盾构隧道施工的空间分析；王帅硕士初步建立了地下工程增强现实注册技术；汤渊硕士开发了公路隧道健康的数字化系统；牛耘诗硕士探讨了基于双目照相技术识别岩体结构面的产状初步识别方法；左育龙硕士提出了隧道围岩裂隙岩体精细化描述与三维动态重构方法；陈建琴博士基于非接触测量技术提出了全自动提取岩体不连续面信息的方法。同时，以刘学增博士为代表的上海同岩土木工程科技股份有限公司研发团队为数字化技术的推广和应用起到积极的作用，并形成了“工程数字化”的企业创新技术的核心。
打造通用信息集成平台
同时，我们也一直在努力打造通用的信息集成平台，初步构建了基于DUSE概念的GeoDigital平台，尤其是BIM概念在中国的各行各业生根发芽后，我们在思考：中国人为什么老是跟着人家转？为什么不能提出自己的理念和平台？为此，我们经过长达一年多的思考和充分讨论，创建了基础设施智慧服务系统iS3 (infrastructure smart service system， 2013)，即基础设施全寿命数据采集、处理、表达、分析的一体化智慧决策服务系统。iS3系统是从广义工程应用场景出发，以信息流为主线，采用面向服务的组件式框架和微服务技术架构的系统平台，具有先进性、开放性和实用性三大特征，是国际上第一个开源的基础设施智慧服务系统。iS3系统提供信息资源规划管理，数据接入、管理、开放和可视化，以及数据分析模块集成等基础平台功能，有机融合了WebGIS/BIM、大数据、云计算、人工智能、数字孪生等新理念和新技术。需要指出的是，BIM类软件是面向建筑物对象物理和功能的数字化表达及全寿命资源管理的闭源系统，缺乏对数据采集与服务内容的描述。
本团队有关地下空间与工程数字化的研究工作，受到了国内外学术界与企业界同行的关注。2006年，应邀参加日本第41届岩土工程协会年会的地下空间建设中调查监测技术研讨会，并做“地下空间调查、监测中的三维数字化技术介绍”的专题演讲，引起了较大反响，并因此于次年被邀请去东京地铁做“地下空间数字化及其应用” 的学术交流报告。随后，应邀赴新加坡、英国、美国、韩国等国举办了近30场学术报告，引起了同行专家的极大兴趣，尤其是2012年在华盛顿举行的华人基础设施专家协会（the International Association of Chinese Infrastructure Professionals ， IACIP）第二届年会上所做的特邀报告“the Information Technology for Tunneling Construction”（隧道施工中的信息技术），引起了美国技术猎头公司的关注。2010年，我们在上海创办了信息岩土工程技术国际学术会议（International Conference on Information Technology in Geo-Engineering，ICITG），随后在英国杜伦大学（Durham University）（2014）、葡萄牙吉马良斯（Guimarães）（2019）召开了第二、三届ICITG会议 ，并将于2022年在新加坡南洋理工大学举办第四届ICITG会议。ICITG系列会议已成为信息岩土工程领域的国际性重要会议。2015年底，在中国岩石力学与工程学会下成立了“岩土工程信息技术与应用” 二级分会。2017年，以iS3平台为纽带，为解决基础设施数据采集难、数据标准缺乏和平台兼容性差的困境，依托中国岩石力学与工程学会成立了“中国智慧基础设施联盟暨全球研究中心”，开辟了iS3平台的生态化之路；目前全世界有174家单位参与其中，其中境外的单位占1/4。该联盟旨在打造自主知识产权的基础设施智慧服务系统平台，推动基础设施全寿命智慧化管理和数据共享，促进传统行业和产业向“互联网+”时代转型。鉴于上述的工作和成果，本人受聘为剑桥大学智慧基础设施与建设中心（Cambridge Centre for Smart Infrastructure and Construction， CSIC）国际顾问，并于2015年被推荐荣获德国洪堡研究奖。
“数字化技术赋能地下空间与工程”核心思想
以“数字化技术赋能地下空间与工程”为核心思想，我们先后申请获得了国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“城市轨道交通地下结构性能演化与感控基础理论”、“十二五”国家科技支撑计划项目“城市深层地下空间与地下综合体开发技术及数字化研究”与“软土地下空间开发工程安全与环境控制关键技术”课题中的子课题之一“地下工程数字化安全监控技术”、国家自然科学基金重点项目“隧道围岩稳定性三维精细化模拟方法与应用”、国家重点研发计划项目“城市地下基础设施运行综合监测关键技术研究与示范”等。这些项目的持续开展，促使我们拉开了新一轮的数字化技术研究序幕，推动数字地下空间与工程向智慧基础设施建设与工程服务方向发展。
在多年的数字化研究之后，不断地有人在问我：数字化技术到底在工程中起什么作用？实际上，我们的研究工作一直源于工程，并切实服务于工程、保障工程安全与质量。例如，我们建设的常州市地下空间数字化平台，帮助常州市摸清楚了“地下空间”开发利用的家底，实现了未来地下空间规划和建设的可知、可控；平台不仅有助于工程建设的清晰化，提升了常州市地下空间的韧性，促进建设生态文明常州，还可以服务于政府决策，实现地下空间开发利用的最佳化；还有利于科普宣传，实现地下空间知识的平民化。总之，数字化是一把利剑，我们正在用自己的专业知识驾驭这把利剑服务于工程建设，解放生产力、提升工程品质；未来，数字地下空间和工程带来的效益将更加广泛，并可能在量变的基础上发生质变，实现数字化与地下空间的合二为一，相生相长。
数字地下空间与工程 : 理论方法、平台及应用
毕达哥拉斯学派认为“数是万物之源”。21世纪，数字化正改变着我们的生活方式，并潜移默化地影响着生产关系。作为21世纪城市发展的核心——地下空间，必将与数字化技术携手并进，相持而成。
本文摘编自《数字地下空间与工程 : 理论方法、平台及应用》（朱合华著．北京：科学出版社，2021.1）一书“后记——我与数字化之缘”，标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-068151-5 责任编辑：王杰琼
本书主要论述数字地下空间和数字化地下工程两个方面，它们是相辅相成的。数字地下空间由数字地层、数字地下管线和数字地下建（构）筑物组成，这三者在数字地下空间信息场中是无缝连接的整体；数字化地下工程是对工程全寿命期数据的数字化，涵盖工程规划、勘察、设计、施工、监测与监理、运维与管理各阶段的数据采集、处理、表达、分析，是对数字地下空间信息场的不断更新与迭代。书中数字化技术将地下空间与工程的全寿命期数据透明地展现出来，构建了相应的理论技术体系和平台，并应用服务于大量的工程实践活动中，全面体现了现代信息技术和传统地下空间与工程的有机融合。
本书可供对地下空间与工程数字化、智能化、智慧化研究和应用感兴趣的读者阅读，也可供高等院校相关专业的师生参考。本书可供土建类等专业领域的科研人员和工程技术人员参考。
朱合华
朱合华，国家注册土木（岩土）工程师，教育部长江学者特聘教授（2008年），国家重点基础研究发展计划（973计划）项目首席科学家（2011年）。同济大学特聘教授、土木信息技术教育部工程研究中心主任。
主要研究方向为岩体破坏力学与模拟方法、隧道及地下结构全寿命设计理论、地下空间火灾安全和地下基础设施智慧化建设。主持国家重点基础研究发展计划（973 计划）、国家高技术研究发展计划（863计划）、国家科技支撑计划、国家重点研发计划和国家自然科学基金重点项目、国家重大科学仪器设备开发专项及上海市科学技术委员会重大科技攻关项目等五十多项课题，先后获日本学术振兴会（1998年、2000年）和英国皇家工程院（2011年）资助。创办英文学术期刊Underground Space，兼任中国工程院院刊Frontiers of Structural and Civil Engineering的执行主编等。获国家科学技术进步奖二等奖2 项（均排名第一）和“十一五”国家科技计划执行突出贡献奖（2011年），入选全国优秀科技工作者（2012年），并获卞学鐄（T.H.H. PIAN）国际学术贡献奖（2013年）和德国洪堡研究奖（Humboldt Research Award）（2015年）。
孙钧：
朱合华教授及其科研团队从事地下空间与工程的数字化研究已有多年，开拓了数字地下空间与工程学科领域，在国内外具有重要学术影响。即将付梓出版的《数字地下空间与工程——理论方法、平台及应用》一书是该团队二十余年的研究心得和成果总结。该书是传统地下空间与工程和现代信息技术等学科融合的创新性产物，涉及当今地下空间与工程领域众多的热点问题，如大数据、云计算、BIM/GIS技术、人工智能等，是一部全面反映本领域的数字化技术体系内涵的力作。该书的出版对引领学科和行业数字化转型发展具有极大助推作用和重要的指导意义。
2020年12月