《1　工程研究热点及工程研究焦点解读》

1　工程研究热点及工程研究焦点解读

《1.1 工程研究热点发展态势》

1.1 工程研究热点发展态势

土木、水利与建筑工程领域组研判的 Top10 工程研究热点汇总见表 1.1.1，涉及建筑学、结构 工程、桥梁工程、工程力学、土木建筑材料、岩 土及地下工程、水利工程、市政工程和测绘工程 等学科方向。其中，“高性能土水建工程结构”“超 高性能与多功能水泥基复合材料”“复杂结构分析 方法”“建筑环境与人的行为”“重金属等高风险污 染物去除”“土木工程结构可靠度”“结构缺陷 分析”和“流体 - 结构相互作用模拟”是传统研 究的深入，“材料生物重塑”和“混合像元分解 与时空位置大数据分析”是新兴热点。各个热点 涉及的核心论文从 2011 年至 2016 年的逐年发表 情况见表 1.1.2，其中，“高性能土水建工程结构” 和“复杂结构分析方法”是近年核心论文发表数 目增速最显著的两个热点。

（1）高性能土水建工程结构

高性能土水建工程结构是指在全寿命周期具有 高安全性能、高使用性能、高施工性能、高环保 性能、高耐久性能、高维护性能和高经济性能的 重大土木及水利工程和多功能建筑体系结构。其 涉及的富有挑战性的科学与技术问题包括：建筑 （布局）、功能与结构协调统一的全新设计思想 与实现途径，结构方案理性优选与结构精细化设 计有机结合的结构分析、设计新理念与方法，规 划、设计、施工、运维和移除全寿命、多性能权 衡的优化设计新理论与技术。解决上述问题，不 仅需要立足现代科学发展的深厚基础，通过物理 与数值结合、宏观与细微观贯通、定性与定量综 合集成等途径进行创新研究，甚至需要全新的观 念与思想乃至实施体系的变革。当前的主要热点 有：新材料的研究和应用、结构体系的创新和发 展、结构精细化分析与建模理论的进展、结构性 能监测与控制理论与技术和结构全寿命可靠性分 析与设计理论。从 2011 年至 2016 年，核心论文

《表 1.1.1 》

表 1.1.1 土木、水利与建筑工程领域 Top10 工程研究热点

序号 工程研究热点 核心论文数 被引频次 篇均被引频次 平均出版年 常被引论文占比 专利引用篇数
1 高性能土水建工程结构 377 9948 26.39 2014.06 23.60% 3
2 超高性能与多功能水泥基复合材料 36 948 26.33 2013.78 11.10% 0
3 复杂结构分析方法 135 3699 27.4 2014.83 39.30% 2
4 建筑环境与人的行为 34 716 21.06 2013.88 17.60% 0
5 重金属等高风险污染物去除 29 1243 42.86 2012.79 20.70% 0
6 土木工程结构可靠度 42 1138 27.1 2013.43 23.80% 1
7 材料生物重塑 34 1345 39.56 2012.59 20.60% 0
8 混合像元分解与时空位置大数据分析 95 3887 40.92 2013.31 12.60% 1
9 结构缺陷分析 30 483 16.1 2013.9 0.00% 0
10 流体 - 结构相互作用模拟 89 2694 30.27 2012.89 7.90% 1

《表 1.1.2》

表 1.1.2 土木、水利与建筑工程领域 Top10 工程研究热点逐年核心论文发表数

序号 工程研究热点 2011 2012 2013 2014 2015 2016
1 高性能土水建工程结构 28 37 58 73 122 59
2 超高性能与多功能水泥基复合材料 2 6 5 10 11 2
3 复杂结构分析方法 0 5 17 15 57 41
4 建筑环境与人的行为 2 3 7 9 11 2
5 重金属等高风险污染物去除 9 5 3 8 3 1
6 土木工程结构可靠度 6 6 11 7 7 5
7 材料生物重塑 11 6 8 4 5 0
8 混合像元分解与时空位置大数据分析 14 12 20 32 14 3
9 结构缺陷分析 3 1 6 7 12 1
10 流体 - 结构相互作用模拟 21 15 18 24 10 1

 

篇数为 377，被引频次为 9948，篇均被引频次为 26.39。

（2）超高性能与多功能水泥基复合材料

随着建筑技术的高速发展，传统水泥基材料的 低韧性、高脆性已不能满足诸多特殊场合对材料高 性能的要求，超高性能与多功能水泥基复合材料成 为当前的研究热点。碳纳米管自从被发现以来，以 其优异的性能在物理、化学和材料等研究领域引起 广泛关注，其超强的力学性能作为复合材料增强体 可大幅度改善材料的强度或韧性，优异的电学性能 作为改性体可极大提高材料的电导率以制备新型光 电聚合物复合材料。在水泥基材料中添加碳纳米管 和碳纤维等，是获得超高性能土木工程材料的主要 途径。常见的超高性能土木工程材料包括：自感知 碳纳米管水泥基复合材料、多壁碳纳米管增强水泥 浆体和碳纤维加固波特兰水泥砂浆等。将碳纳米材 料分散于水泥基体中可赋予复合材料良好的物理化 学性能，能够很大程度地提升混凝土结构的安全性 和可靠度，并可将其用于高强智能水泥基材料的检 测，因此，用碳纳米材料改善以水泥为基础的传统 建筑材料拥有广阔的应用前景。从 2011 年至 2016 年，核心论文篇数为 36，被引频次为 948，篇均被 引频次为 26.33。

（3）复杂结构分析方法

随着计算机技术飞速发展，结构数值模拟与 分析在科学研究和工程设计中发挥着越来越重要 的作用。复杂结构分析方法的研究主要从两大方 面展开：材料性质复杂性和结构几何复杂性。工 程材料在外部作用下将产生复杂的开裂和损伤， 进而导致结构破坏。将裂纹考虑为场变量的不连 续性，引入不连续插值函数，并基于单位分解（PU） 方法逼近不连续场，从而较为精确地模拟裂纹产 生和扩展，是扩展有限元类方法（XFEM）的基 本思想。这类方法由于理论的严密性和应用的便 利性，一经提出便成为世界性的研究热点，近年 来仍有相当数量的研究成果涌现。将裂纹的作用 在一定范围内连续化，采用材料刚度的连续变化 表达裂纹的作用，是损伤力学类方法的基本思想。 损伤力学类方法近年来的研究热点集中于非局部 理论等领域，目的是为了解决网格敏感性和尺寸 效应等难题。对于新型的工程材料结构，如纤维 复合材料结构和功能梯度材料结构等，针对性分 析方法的研究近年来也集中涌现，这类研究基本 上可以归结到多尺度类方法的范畴，其基本思路 是基于材料的细观分析和模拟结果寻求材料的宏 观代表性性质。对于具有复杂几何外形的结构，

从几何模型到有限元模型的转化往往十分复杂， 其工作量有时甚至超过结构数值模拟本身的工作 量。为了解决这一问题，研究者近年来提出采用结 构几何模型的基函数（如 NURBS）作为力学分析 的形函数直接进行分析和模拟的方法，称为等几何 方法。等几何方法目前方兴未艾，主要研究工作集 中于复杂空间结构的振动、屈曲和开裂等问题。从 2011 年至 2016 年，核心论文篇数为 135，被引频 次为 3699，篇均被引频次为 27.40。

（4）建筑环境与人的行为

建筑环境与人的行为研究是指建筑环境与人体 舒适、人行为之间的关系和相互作用，研究如何通 过城市规划、区域下垫面设计、建筑设计、建筑设 备系统设计来满足人的心理要求，以改善人的居住 环境，并研究人与环境之间的交互和调控行为。主 要研究包括：人对室内外温度、湿度、风速、辐射 等环境因素的舒适性需求，基于适应性理论和动态 热舒适理论的热舒适评价及预测，以及人对建筑环 境调节行为的描述与模拟等。包含的分支工程科 学包括：室外微气候与热舒适、人对气候的热适 应和人对环境的调控行为。建筑环境与人的行为研 究目前是国内外研究的热点方向，传统的建筑室内 空调环境热舒适评价模型和设计理论已发展得较为 充分和成熟，近年的研究热点集中在室外环境热舒 适、动态热舒适和热适应、特殊环境下热舒适（如 高海拔、公共交通和航空航天等）和热舒适与人行 为的交互等方面，是对已有的热舒适和人行为理论 的补充和发展。随着人对生活品质需求的提高以及 绿色和可持续发展理念的普及，该领域将继续保持 建筑环境领域研究热点的地位，并在传统理论的基 础上发展出新的内涵。从 2011 年至 2016 年，核心 论文篇数为 34，被引频次为 716，篇均被引频次为 21.06。

（5）重金属等高风险污染物去除

通过科学和工程手段对被重金属等高风险污染 物污染的水、大气或土壤等载体进行修复，使载体 中的污染物转化成毒性较低的形态或浓度降低至安 全范围以内。重金属污染指水、大气或土壤等载 体中的汞、镉、铅、铬、砷等重金属离子及其化 合物浓度超过安全限值，能对环境和植物产生显 著危害。重金属污染防治应采取总量控制与浓度 控制相结合的思路，应做到源头预防、过程阻断、 清洁生产、末端治理，以重点防控区、重点防控 行业和重点污染源防治为主要内容。除从源头上 控制减少重金属的排放外，已排放重金属的去除 尤为关键。目前的主要技术包括淋洗法、吸附法、 离子液体萃取法、氧化还原法、电化学法和光催 化法等。此外，如何将去除后的重金属回收利用 也逐渐被关注。除重金属外，环境中的高风险污 染物还包括药品和个人护理用品等，虽然其浓度 较低，但是长期暴露风险较大。现有的去除方法 主要包括吸附法和氧化法等。从 2011 年至 2016 年， 核心论文篇数为 29，被引频次为 1243，篇均被引 频次为 42.86。

（6）土木工程结构可靠度

土木工程结构可靠度是研究结构在正常使用和 灾害性作用下满足预定功能、安全与耐久要求的概 率与相应的设计理论。其关键科学问题包括工程结 构特性与作用的不确定性识别与建模、结构服役全 寿命 - 受力全过程性能和结构可靠度分析与设计。 自 20 世纪 40 年代后期以来，结构可靠度理论逐步 发展成为土木工程设计理论的核心，其发展经历了 60 年代末到 80 年代初的黄金时期，20 世纪 90 年 代基于性能的设计理念为结构可靠度理论注入了新 的内容。21 世纪初以来，随着世界范围内自然和 人为灾害影响的加剧，工程可靠度的重要性更为 突出。同时，数据获取成本的降低与大数据技术的 兴起和力学基础理论与高性能计算的迅速发展，伴 随着不确定性量化理论在多个领域中的方兴未艾， 结构可靠度理论迎来了新的契机。当前，结构可靠 度理论研究的热点包括不确定性的建模、工程结构 与系统的降维和替代模型和高效随机分析方法等。与此同时，研究对象从地上结构向岩土工程与地下 结构拓展，数学基础从概率论到包括非精确概率和 区间方法等多种不确定性建模理论扩展，物理 - 力 学基础从简化半经验理想模型向现代精细化多尺度 物理力学提升。结构可靠度理论正在从近似概率向 全概率水平和基于风险的决策、从偏重数学处理向 基于物理的整体可靠度分析与设计跨越。从 2011 年至 2016 年，核心论文篇数为 42，被引频次为 1138，篇均被引频次为 27.10。

（7）材料生物重塑

自然界在长期的进化演变过程中形成了具有完 美结构组织形态和独特优异性能的生物材料。受自 然界的启发，材料研究者试图揭示生物系统中的结 构特征和形成机制，从而将其进一步应用于材料科 学设计与制备。结构仿生材料研究是仿生学的一个 重要分支，通过研究生物材料的结构特点和构效关 系，进而对材料、结构、系统进行仿生模拟，从而 提高工程结构效率。材料生物重塑是土木工程仿生 研究的主要内容之一，其关注凝胶材料和生物修复 加固材料在固化变形和生物生长阶段的非均匀膨胀 大变形及其对力学特性的影响。主要研究包括：材 料本构关系和力学分析方法，存在边界增长力学问 题的建模，以及静、动力问题的求解等。通过不断 从生物界获得灵感，结构仿生材料越来越向着微观 化和智能化方向发展，由功能材料构筑各种仿生微 器件，并用之组装不同结构和功能的仿生微系统是 今后研究的重点，并将在军事、工业和建筑业等 领域获得广泛应用。从 2011 年至 2016 年，核心论 文篇数为 34，被引频次为 1345，篇均被引频次为 39.56。

（8）混合像元分解与时空位置大数据分析

混合像元分解与时空位置大数据分析的内容包 含混合像元分解、高精度实时单点定位和时空大数 据分析。混合像元分解突破传感器空间分辨力的限 制，在亚像元精度内刻画出混合像元的分布情况等 真实属性，通过向下尺度转换从粗空间分辨率的影 像获取高空间分辨率分类结果，提高影像信息提取 精度。高精度实时单点定位利用精密卫星星历、精 密卫星钟差和全球导航卫星系统（GNSS）接收机 采集的伪距与载波相位观测值来获取更高精度的时 空位置数据。时空数据采集手段以更高的空间分辨 率和时空位置精度为发展目标，实现海量、高维时 空位置大数据的获取、存储和解译。而后通过时空 大数据分析技术从海量、多源时空位置大数据中自 动发现和提取隐含的、非显见的模式、规则和知 识，从体量大、速度快、模态多样和真伪难辨的大 数据中挖掘其价值。从 2011 年至 2016 年，核心论 文篇数为 95，被引频次为 3887，篇均被引频次为 40.92。

（9）结构缺陷分析

土木结构与材料在施工、运营过程中由于服役 环境变化、材料劣化、火灾、地震和爆炸冲击等内 外因素的共同作用，将产生裂纹、缺陷和材料性能 退化等各种各样的病害，进而诱发各种严重安全问 题甚至土木工程灾害。开展缺陷病害条件下土木材 料的断裂力学基础理论研究以及土木结构的承载力 分析与安全评估已成为土木、水利与建筑工程领域 的迫切需求。其研究内容主要包括：土木结构材料 的起裂判据、断裂理论、断裂指标、板壳断裂分析 理论；复杂加载条件下含异型缺口的土木工程构件 或结构的断裂行为、极限承载力分析、安全评估、 塑性疲劳和断裂破坏；不同土木结构的病害分类、 分布情况调查、损伤缺陷特征与统计分析、合理计 算模型等研究；采用聚甲基丙烯酸甲酯、钢材、石 墨等材料进行各种不同类型、不同研究需求的缺陷 试件研制，以及相应的试验理论、试验方法和断裂 分析新理论、新方法研究。当前结构缺陷分析领域 的热点研究方向是结构断裂破坏过程模拟分析的新 理论与新方法，如基于非局部理论的、能解决网格 敏感性和尺寸效应等难题的裂纹结构损伤力学理论 与方法，能够避免单元插值带来的裂纹动网格模拟 困难、可较精确和方便地进行结构断裂破坏过程模拟分析的扩展有限元法和无网格法等数值分析新方 法，以及适用于纤维复合材料、功能梯度材料等新 型工程材料结构的、从微观到宏观的多尺度分析理 论与方法等。从 2011 年至 2016 年，核心论文篇数 为 30，被引频次为 483，篇均被引频次为 16.10。

（10）流体 - 结构相互作用模拟

流体与结构的相互作用（流固耦合）问题研究 的是固体与周围流体之间的耦合作用，包括变形固 体在周围流场作用下的各种力学行为，以及变形固 体位形对流场的影响。由于纯流体问题已涉及大量 非线性现象，同时流固耦合系统涉及非线性几何大 变形、弹塑性材料非线性和接触截面上的不确定 性以及耦合所带来的非线性，所以流体 - 结构耦合 系统属于复杂非线性系统，其求解主要立足于数 值分析。主要研究包括：结构与水流 / 气流的相互 作用规律和流体 - 结构耦合分析的建模技术等。流 体 - 结构相互作用模拟的关键在于采用统一坐标系 和两相界面的协调问题，而针对非线性耦合问题， 需要探讨全场求解途径。要真正地将两者各自有效 的方法相结合求解流体 - 结构相互作用耦合问题 , 其任务仍十分艰巨。从 2011 年至 2016 年，核心论 文篇数为 89，被引频次为 2694，篇均被引频次为 30.27。

《1.2 工程研究焦点解读》

1.2 工程研究焦点解读

1.2.1 高性能土水建工程结构

土木、水利与建筑工程结构是人类生活、生产 活动及其成果的主要物质载体。现代社会、经济与 科技的发展，对工程结构提出了更高的综合性能要 求，为应对这一要求，形成了高性能工程结构的全 新概念。概括地说，高性能土水建工程结构是指在 全寿命周期具有高安全性能、高使用性能、高施工 性能、高环保性能、高耐久性能、高维护性能和高 经济性能的重大土木及水利工程和多功能建筑体系 结构。高性能工程结构概念提出的现实需求是，随 着经济社会与科技的发展，人员与财富在空间上高 度密集，基础设施系统的功能与结构日益精细与复 杂，但自然与人为灾害对人类社会造成的损失反而 成倍增加，因而对作为保障人民生命财产安全物质 载体的工程结构提出了更高的性能要求。同时，现 代科学技术，特别是材料科学、物理与力学基础理 论、信息与数据科学和高性能计算技术的飞跃发 展，为实现上述高性能工程结构提供了前所未有的 契机。

针对人们对高性能工程结构的需求，提出了一 系列富有挑战性的科学与技术问题，主要包括：建 筑（布局）、功能与结构协调统一的全新设计思想 与实现途径；结构方案理性优选与结构精细化设计 有机结合的结构分析、设计新理念与方法；以及规 划、设计、施工、运维和移除全寿命、多性能权衡 的优化设计新理论与技术。解决这些问题，不仅需 要立足现代科学发展的深厚基础，通过物理与数值 结合、宏观与细微观贯通、定性与定量综合集成等 途径进行创新研究，甚至需要全新的观念与思想乃 至实施体系的变革。

当前，“高性能土水建工程结构”工程研究焦 点的主要热点有：

（1）新材料的研究和应用：新材料的发展是 工程结构创新的主要推动力之一。近十年来，材料 科学正在从材料制备 - 力学性能研究和试验 - 工程 应用的传统发展模式向宏 - 微观相贯通的材料设计 与材料 - 结构设计一体化方向发展。针对土木、水 利与建筑工程高性能结构的不同需求，智能材料、 高阻尼材料、高弹模材料、高耐久材料等具有特殊 或综合优良性能的开发和应用正方兴未艾。但土木、 水利与建筑工程结构对大宗材料的要求使得材料的 经济性成为一个重要的瓶颈。降低材料成本、提高 材料的综合或特殊性能，特别是材料的改性功能， 将是重要的发展趋势。

（2）结构体系的创新和发展：结构体系的创 新是实现结构高性能的主要途径之一。近年来，新型组合结构体系理论与实践的发展、可恢复结构和 智能结构等新型抗灾结构体系的深入研究以及基于 仿生与拓扑优化的新型结构自动生成等研究取得了 令人瞩目的进展。

（3）结构精细化分析与建模理论的进展： 物理 - 力学基础理论（如固体本构关系理论乃至软 物质理论）的迅速发展以及高性能计算装备和计算 力学与技术（如光滑粒子点方法（SPH）、无网格 方法、扩展有限元方法、等几何分析、大变形和强 非线性分析方法等）的飞速发展，极大地促进了复 杂的土木、水利和建筑工程结构的精细化分析理论 与方法的发展，并成为了重要的前沿问题。在此方 面，结合现代实验技术与数值计算的物理 - 数值多 尺度综合模拟将是未来重要的发展方向。

（4）结构性能监测与控制理论与技术：结构 性能监测将成为重大土木、水利和建筑工程结构的 常规维护工作之一。具有高精度、抗干扰强、高耐 候性、长寿命、能耗小、无线或长距离传输等优异 性能的新型多参量传感器与传感网络、大数据分析 与高效特征提取技术、工程结构预警、智能控制乃 至自恢复或自修复技术，将依然是具有挑战性的前 沿问题。

（5）结构全寿命可靠性分析与设计理论：该 方向的研究热点包括不确定性量化与建模理论、降 维与替代模型理论以及大数据技术与全寿命管理系 统等。特别是，近年来在不确定性量化与土木、水 利和建筑工程结构抗灾可靠度方面形成了新的研究 高潮，取得了一系列重要的突破。因此，结合监测 与控制，在精细化物理 - 力学建模与大数据支持下 的土水建工程结构全寿命整体可靠性分析与优化设 计理论和方法将是富有生命力的方向。

由于各国地理环境、发展阶段、经济状况、科 学技术水平乃至历史人文和社会思想的差异，该焦 点在不同国家研究的侧重点有所差异。近二十年来， 美国在实现从大规模工程建设到维护、管理和灾后 恢复的转换过程中，提出了基于性能的抗震设计、 结构健康监测以及全寿命周期经济性等一系列引领 性方向，近年又进一步从单一工程结构向社区系统 层次发展。欧洲国家情况不一。挪威、丹麦、德国 等国家在工程结构和系统可靠性分析与设计理论方 面具有优势；法国、西班牙等在结构固体力学分析 基础理论方面具有引领性；意大利等在工程结构抗 灾性能试验与理论研究方面特色明显；日本学者在 新型抗灾体系和装置的系统性研发和应用方面处于 国际前沿。近十余年来，随着我国大规模基础设施 建设的持续进行，我国学者几乎在上述各个方面都 进行了大量深入而卓有成效的研究，逐步凝练总结 提出了高性能工程结构的新理念。在新材料的研发 与应用、结构体系的创新与发展、结构精细化分析 的理论与方法、结构性能监测与控制以及结构与系 统可靠性设计等方面，我国都已经在国际上占有一 席之地，未来 5~10 年可能在一个或多个方面达到 国际领先水平。

“高性能土水建工程结构”工程研究焦点的 核心论文共 377 篇，核心论文的篇均被引频次为 26.39（表 1.1.1）。排名前 5 的国家为中国（除中 国台湾）、意大利、澳大利亚、美国和阿尔及利亚， 其中中国发表论文的占比达到了 31.03%（中国内 地 21.48%，港澳台 9.55%）（表 1.2.1），在论文 数量方面比重较大，是该焦点的重点研究国家之一。 篇均被引频次排名前 5 的国家为葡萄牙、阿尔及利 亚、德国、中国和美国，其中中国作者发表的论文 篇均被引频次为 24.11，高于平均水平（表 1.2.1）， 说明中国学者在该焦点的研究工作受到了较广泛的 关注。从论文产出国的合作网络（图 1.2.1）来看， 论文数量排名前 5 的国家中，除阿尔及利亚之外， 其余国家之间有较为密切的合作关系。

根据核心论文的产出机构情况（表 1.2.2）， 该焦点排名前 5 的产出机构为阿尔及利亚达吉 拉 里 莱 厄 比 斯 大 学（Univ Djillali Liabes Sidi Bel Abbes）、香港大学、香港城市大学、澳大利亚阿 德莱德大学（Univ Adelaide）和意大利罗马第一大

《表 1.2.1 》

表 1.2.1 “高性能土水建工程结构”工程研究焦点中核心论文的主要产出国家或地区

序号 国家/地区 核心论文数 论文比例 被引频次 被引频次比例 篇均被引频次 常被引论文数 专利引用篇数
1 China 117 31.03% 2821 33.03% 24.11 31 1
2 Italy 71 18.83% 1191 13.94% 16.77 0 0
3 Australia 69 18.30% 1524 17.84% 22.09 23 0
4 USA 43 11.41% 1032 12.08% 24 10 0
5 Algeria 39 10.34% 1169 13.69% 29.97 5 0
6 Germany 31 8.22% 858 10.05% 27.68 6 2
7 Singapore 24 6.37% 544 6.37% 22.67 6 0
8 Portugal 20 5.31% 712 8.34% 35.6 5 1
9 France 20 5.31% 276 3.23% 13.8 0 0
10 Iran 19 5.04% 306 3.58% 16.11 4 0

《表 1.2.2 》

表 1.2.2 “高性能土水建工程结构”工程研究焦点中核心论文的主要产出机构

序号 机构 核心论文数 论文比例 被引频次 被引频次比例 篇均被引频次 常被引论文数 专利引用篇数
1 Univ Djillali Liabes Sidi Bel Abbes 39 10.34% 1169 13.69% 29.97 5 0
2 Univ Hong Kong 38 10.08% 930 10.89% 24.47 14 0
3 City Univ Hong Kong 29 7.69% 790 9.25% 27.24 10 0
4 Univ Adelaide 23 6.10% 644 7.54% 28 8 0
5 Univ Roma La Sapienza 23 6.10% 310 3.63% 13.48 0 0
6 Lab Struct & Mat Avances Genie Civil & Travaux Pu 21 5.57% 629 7.36% 29.95 3 0
7 Wuhan Univ 20 5.31% 460 5.39% 23 7 0
8 Univ Sci 19 5.04% 672 7.87% 35.37 6 0
9 Bauhaus Univ Weimar 18 4.77% 620 7.26% 34.44 5 1
10 Univ Aquila 16 4.24% 256 3.00% 16 0 0

学（Univ Roma La Sapienza）。从核心论文产出机 构排名前 10 的合作网络（图 1.2.2）来看，同一国 家 / 地区的机构之间有一定的合作关系。

根据论文的施引情况来看（表1.2.3和表1.2.4）， 施引核心论文数排名前 5 的国家是中国、澳大利亚、 美国、意大利和葡萄牙，中国施引核心论文比例为 24.30%（其中施引排名前 5 的中国机构有香港大学、 香港城市大学和武汉大学），说明中国学者对该焦 点的研究动态保持比较密切的关注和跟踪。

综合以上统计分析结果，在“高性能土水建工 程结构”工程研究焦点，我国目前处于与国外同类 研究并跑的态势，并有逐渐向领跑状态发展的趋势， 建议我国继续加大在该工程研究焦点的研究投入， 推动该工程研究焦点的相关研究向世界领先水平的 加速发展。

1.2.2 建筑环境与人的行为

“建筑环境与人的行为”由传统的基于稳态的 热舒适研究发展而来，已有近一个世纪的历史，其 主要特征是考查人体在稳态热环境条件下的热反

图 1.2.1 “高性能土水建工程结构”工程研究焦点主要国 家或地区间的合作网络 1

1 图中，节点表示国家 / 地区，节点大小表示论文数量，节点连线表示有合作发表论文，连线粗细表示合作论文数量，全文相同。

图 1.2.2 “高性能土水建工程结构”工程研究焦点主要机 构间的合作网络

《表 1.2.3》

表 1.2.3 “高性能土水建工程结构”工程研究焦点中施引核心论文的主要产出国家或地区

序号 国家/地区 施引核心论文数 施引核心论文比例 平均施引年
1 China 87 24.30% 2014.17
2 Australia 54 15.08% 2014.11
3 USA 27 7.54% 2014.07
4 Italy 24 6.70% 2014.67
5 Portugal 16 4.47% 2013.56
6 Iran 15 4.19% 2014.93
7 Algeria 15 4.19% 2015.33
8 Germany 14 3.91% 2014.21
9 Singapore 12 3.35% 2014.42
10 Korea 8 2.23% 2013.88

《表 1.2.4》

表 1.2.4 “高性能土水建工程结构”工程研究焦点中施引核心论文的主要产出机构

序号 机构 施引核心论文数 施引核心论文比例 平均施引年
1 Univ Hong Kong 28 5.32% 2014.61
2 City Univ Hong Kong 23 4.37% 2014.57
3 Univ Adelaide 21 3.99% 2013.86
4 Univ Sci 18 3.42% 2013.94
5 Wuhan Univ 18 3.42% 2014.61
6 Univ Djillali Liabes Sidi Bel Abbes 15 2.85% 2015.33
7 Univ Minho 12 2.28% 2013.33
8 Bauhaus Univ Weimar 10 1.90% 2014.3
9 Natl Univ Singapore 10 1.90% 2014.6
10 Hong Kong Univ Sci & Technol 9 1.71% 2013.78

应，以丹麦技术大学的 P.O. Fanger 教授提出的人体 的热舒适模型为代表，并成为美国采暖、制冷与空 调工程师协会（ASHRAE）和国际标准化组织（ISO） 制定室内热环境标准的依据。我国所用热环境设计 标准大体上也引用这些标准。

由核心论文关键词聚类分析可知，此工程研究 焦点包含的工程科学主流及各焦点分支工程科学包 括：室外微气候与热舒适、人对气候的热适应和人 对环境调控行为。

（1）室外微气候与热舒适研究包括：通过建 筑布局设计、室外地面铺装、遮阳部件的应用、住 区和城市绿化、雨水蓄积利用以及设置挡风墙和喷 水池等技术措施调节室外微气候参数，营造舒适的 室外热环境，以及提出室外热环境的安全性和舒适 性的评价指标。拟解决的关键技术包括：短波和长 波辐射对室外热舒适的影响；室外热舒适评价指标 与室外微气候评价；基于热舒适的室外微气候调控 措施等。发展趋势包括：由室外微气候调控向城市 级别的规划理论发展；解决城市热岛、城市通风廊 道等城市尺度气候问题；由室外劳动保护安全性指 标向舒适性指标发展；解决大型园区室外等候、居 民文化娱乐活动等室外空间场所的热舒适调控需 求。在此分支研究的重点国家和地区有：中国台湾、 埃及、马来西亚、新加坡、希腊、中国大陆、澳大 利亚、法国、阿根廷、意大利、中国香港等。

（2）人对气候的热适应研究包括：非空调自 然通风建筑和自由运行建筑中人体舒适指标与传统 空调环境的差异；人对于环境的热适应性机理，如 生理习服、心理适应和行为调节；反映热适应的热 舒适预测模型等。拟解决的关键技术包括：反映人 体热适应的生理参数指标；人体热适应模型与传统 热舒适模型的统一；反映热适应的室内环境设计参 数和调控措施等。发展趋势包括：建立全世界范围 内的热舒适现场调查和实验结果数据库；医学和生 理学指征与热舒适研究的交叉；发展应对不同气候 区、不同经济发展情况的人体热适应动态评价模型 和室内环境设计理论。在此分支研究的重点国家和 地区有：澳大利亚、中国大陆、中国香港、日本、 印度、美国等。

（3）人对环境调控行为研究包括：通过数据 测试采集、模型建立验证、问卷调研与案例研究等 手段，分析建筑环境下人的调控行为驱动因素，提 出人行为的定量化描述方法和软件模拟工具，考察 人行为与环境参数之间的交互作用以及建筑能耗的 影响，以满足科学研究和工程应用的实际需求。拟 解决的关键技术包括：建筑环境人行为的标准化测 试方法；人行为模型参数的描述和回归方法；人行 为模型的模拟与验证。发展趋势包括：多人员位移 和动作的标准化测试技术与定量化描述方法；人行 为的环境驱动因素和多人员交互影响；人行为模型 与室内环境参数及建筑能耗的耦合计算平台的开 发。在此分支研究的重点国家和地区有：中国大陆、 美国、德国、英国、澳大利亚、加拿大等。

“建筑环境与人的行为”工程研究焦点目前是 国内外研究的热点方向，传统的建筑室内空调环境 热舒适评价模型和设计理论已发展地较为充分和成 熟。近年来的研究热点集中在室外环境热舒适、动 态热舒适和热适应、特殊环境下热舒适（如高海拔、 公共交通和航空航天等）以及热舒适和人行为的交 互等方面，是对已有的热舒适和人的行为理论的补 充和发展。随着人对生活品质需求的提高，以及绿 色和可持续发展理念的普及，该领域将继续保持建 筑环境领域研究热点的地位，并在传统理论的基础 上发展出新的内涵。

“建筑环境与人的行为”工程研究焦点的核心 论文共 34 篇，核心论文的篇均被引频次为 21.06（表 1.1.1）。核心论文产出排名前 5 的国家 / 地区为意 大利、美国、印度、中国（除中国台湾）、日本和 澳大利亚，其中中国发表论文占比为 14.71%（中 国内地 8.83%，港澳 5.88%）（表 1.2.5），是该焦 点的主要研究国家之一。篇均被引频次排名前 5 的 国家 / 地区为英格兰、中国台湾、德国、日本和印度，其中中国作者所发表的论文篇均被引频次为 16.2，约为平均水平的 87%（表 1.2.5），说明中 国学者在该焦点的研究工作还有进一步上升的空 间。从论文产出国的合作网络（图 1.2.3）来看， 论文数量排名前 5 的国家之间有较为密切的合作 关系。

根据核心论文的产出机构情况（表 1.2.6），该 焦点排名前 3 的产出机构为意大利罗马大学（Univ Roma La Sapienza）、罗马第三大学（Univ Roma TRE）和日本东京城市大学（Tokyo City Univ）。 从核心论文产出机构排名前 10 的合作网络（图 1.2.4）来看，机构间合作不甚紧密。

根据论文的施引情况来看（表1.2.7和表1.2.8）， 核心论文产出国排名前 5 的国家施引核心论文数也 比较多，其中中国施引论文数排名第二（与印度、 意大利并列），表明中国学者对该焦点的研究动态 保持比较密切的关注和跟踪。

综合以上统计分析结果，在“建筑环境与人的 行为”工程研究焦点，我国目前处于与国外同类研 究并跑的态势，建议我国继续加大在该焦点的研究 投入，推动该焦点的相关研究向世界领先水平的加 速发展。

《表 1.2.5》

表 1.2.5 “建筑环境与人的行为”工程研究焦点中核心论文的主要产出国家或地区

序号 国家/地区 核心论文数 论文比例 被引频次 被引频次比例 篇均被引频次 常被引论文数 专利引用篇数
1 Italy 10 29.41% 164 25.04% 16.4 1 0
2 USA 6 17.65% 105 16.03% 17.5 2 0
3 India 5 14.71% 90 13.74% 18 1 0
4 China 5 14.71% 81 12.37% 16.2 1 0
5 Japan 4 11.76% 91 13.89% 22.75 1 0
6 Australia 4 11.76% 53 8.09% 13.25 1 0
7 Taiwan of China 3 8.82% 74 11.30% 24.67 0 0
8 Germany 3 8.82% 70 10.69% 23.33 0 0
9 England 2 5.88% 61 9.31% 30.5 0 0
10 Greece 2 5.88% 33 5.04% 16.5 0 0

《表 1.2.6》

表 1.2.6 “建筑环境与人的行为”工程研究焦点中核心论文的主要产出机构

序号 机构 核心论文数 论文比例 被引频次 被引频次比例 篇均被引频次 常被引论文数 专利引用篇数
1 Univ Roma La Sapienza 7 20.59% 118 18.02% 16.86 0 0
2 Univ Roma TRE 6 17.65% 114 17.40% 19 0 0
3 Tokyo City Univ 4 11.76% 91 13.89% 22.75 1 0
4 Univ Calif Berkeley 4 11.76% 72 10.99% 18 2 0
5 Univ Tokyo 3 8.82% 61 9.31% 20.33 1 0
6 Natl Formosa Univ 2 5.88% 65 9.92% 32.5 0 0
7 Univ Freiburg 2 5.88% 56 8.55% 28 0 0
8 Indian Inst Technol 2 5.88% 47 7.18% 23.5 0 0
9 Univ Hong Kong 2 5.88% 37 5.65% 18.5 1 0
10 Tianjin Univ 2 5.88% 33 5.04% 16.5 0 0

《图 1.2.3》

图 1.2.3 “建筑环境与人的行为”工程研究焦点主要国家 或地区间的合作网络

《图 1.2.4》

图 1.2.4 “建筑环境与人的行为”工程研究焦点主要机构 间的合作网络

《表 1.2.7》

表 1.2.7 “建筑环境与人的行为”工程研究焦点中施引核心论文的主要产出国家或地区

序号 国家/地区 施引核心论文数 施引核心论文比例 平均施引年
1 USA 5 18.52% 2014.00
2 India 4 14.81% 2015.00
3 Italy 4 14.81% 2015.25
4 China 4 14.81% 2014.50
5 Australia 2 7.41% 2015.50
6 Japan 2 7.41% 2013.50
7 Taiwan of China 2 7.41% 2014.00
8 Argentina 1 3.70% 2015.00
9 Germany 1 3.70% 2015.00
10 Greece 1 3.70% 2014.00

《表 1.2.8》

表 1.2.8 “建筑环境与人的行为”工程研究焦点中施引核心论文的主要产出机构

序号 机构 施引核心论文数 施引核心论文比例 平均施引年
1 Univ Calif Berkeley 3 6.98% 2014.00
2 Univ Roma La Sapienza 3 6.98% 2015.33
3 Purdue Univ 2 4.65% 2014.00
4 Tianjin Univ 2 4.65% 2014.00
5 Tokyo City Univ 2 4.65% 2013.50
6 Univ Rome Tre 2 4.65% 2015.50
7 Univ Tokyo 2 4.65% 2013.50
8 Built Environm Grp 1 2.33% 2014.00
9 CEPT Univ 1 2.33% 2016.00
10 China Vanke Co Ltd 1 2.33% 2014.00

1.2.3 混合像元分解与时空位置大数据分析

《Nature》 和《Science》分别于 2008 年、 2011 年出版了“Big Data”和“Dealing with Data” 专刊，指出了大数据时代的到来。测绘科学与信息 科学技术的交叉、渗透与融合，正推动对地观测、 感知和认知向多平台、多尺度、多分辨率、多时相 的空、天、地一体化方向发展，集成各种手段、方 法对地球及地球上的实体目标和人类活动进行时空 数据采集、信息提取、网络管理、知识发现、空间 感知认知和智能位置服务，为地球科学问题的研究 提供空间信息框架、数学基础和信息处理的技术方 法，也为人们全面精确判断与决策提供海量可靠的 时空信息。

在核心论文数据检索结果中所呈现出来的 “混合像元分解与时空位置大数据分析”工程研 究焦点正是这一发展趋势的具体体现，其内容包 含混合像元分解、高精度实时单点定位和时空大 数据分析。混合像元分解从粗空间分辨率的影像 获取更高空间分辨率的分类信息，高精度实时单 点定位获取更高精度的时空位置数据。时空数据 采集手段以更高的空间分辨率和时空位置精度为 发展目标，实现海量、高维时空位置大数据的获 取、存储与解译。而后通过时空大数据分析技术 从海量、多源时空位置大数据中自动发现和提取 隐含的、非显见的模式、规则和知识，从体量大、 速度快、模态多样和真伪难辨的大数据中挖掘其 价值。

（1）混合像元分解：由于传感器空间分辨率 限制以及地面的复杂多样性，遥感影像中广泛存在 着混合像元，即单一像元中同时存在着数种不同的 地物类型。混合像元分解能够突破传感器空间分辨 力的限制，在亚像元精度内刻画出混合像元的分布 情况等真实属性，通过向下尺度转换从粗空间分辨 率的影像获取高空间分辨率分类结果图，提高影像 信息提取精度。混合像元分解的关键问题在于确定 像元内存在的不同地物类型及其所占的空间比例。 根据混合像元内不同地物的相互作用，目前光谱混 合模型主要分为线性模型和非线性模型，其中以线 性模型应用最为广泛。混合像元分解的发展方向主 要包括如下几个方面：①不同散射模型下的非线性 分解研究；②光谱变异下的端元提取模型研究； ③结合空间信息的光谱分解研究；④基于光谱混合 模型的多源影像融合研究；⑤以稀疏分解、深度 学习为代表的机器学习技术与混合像元分解的结 合；⑥混合像元分解的精度验证与真实性检验问 题；⑦混合像元分解在植被变化、水质调查、环 境监测等领域的成熟应用。目前国内外混合像元 分解研究的重点更多着眼于已有光谱混合模型的 解决算法。由于使用的模型缺乏足够的物理依据， 使用的数据也存在着较大局限性，在实际中存在 着难以泛化的问题。

（2）高精度实时单点定位：是一种利用精密 卫星星历、精密卫星钟差和 GNSS 接收机采集的 伪距与载波相位观测值来获得用户精确位置的绝 对定位方法。与多站网解方式相比，高精度实时 单点定位拥有全球尺度的作业范围、灵活的布站 方式以及简单的作业模式；与基于双差观测值的 数据处理策略相比，高精度实时单点定位采用非 差数据处理方式，提高了数据的利用率。高精度 实时单点定位在地壳变形监测、近实时 GPS 气象 学、低轨卫星轨道测定、移动载体的精密定位、 海平面监测、海啸、地震监测与预警等多个领域 有广泛应用。其发展方向主要包括如下几个方面： ①研究实时精密卫星钟差的估计理论和方法，提 供高精度的实时卫星钟差产品；②研究相位未校 准硬件延迟与非差模糊度的分离方法，恢复非差 模糊度整数特性，探讨用户端高精度实时单点定 位的模糊度固定方法；③研究多系统的融合精密 单点定位，加快精密单点定位的初始化时间，增 强定位结果的可靠性。

（3）时空大数据分析：时空大数据是大数据 与地理时空数据的融合，即以地球为对象、基于统一时空基准、活动于时空中并与位置直接或间接相 关联的大数据。时空大数据分析从海量、多源时空 位置大数据中自动发现和提取隐含的、非显见的模 式、规则和知识，具有重发现不重实证、重关系不 重因果和重预测的特点。其主要发展方向是研究时 空大数据表示、度量和理解的基本理论和方法，揭 示时空大数据与现实世界对象、行为、事件间的对 应规律。

“混合像元分解与时空位置大数据分析”工程 研究焦点的核心论文共 95 篇，核心论文的篇均被 引频次为 40.92（表 1.1.1），排名前 5 的国家为中 国（除中国台湾）、澳大利亚、美国、德国和荷兰， 其中中国发表论文占比达到了 56.84%（中国内地 47.37%，港澳 9.47%）（表 1.2.9），在论文数量方 面比重较大，是该焦点的重点研究国家之一。篇均 被引频次排名前 5 的国家为葡萄牙、西班牙、法国、 美国和比利时，其中中国作者所发表的论文篇均被 引频次为 26.3，约为平均水平的 60%（表 1.2.9）， 说明中国学者在该焦点的研究工作还有进一步上升 的空间。从论文产出国的合作网络（图 1.2.5）来看， 论文数量排名前 5 的国家之间有较为密切的合作 关系。

根据核心论文的产出机构情况（表 1.2.10）， 该焦点排名前 5 的产出机构为武汉大学、中国科学 院、澳大利亚科廷大学（Curtin Univ）、西班牙埃 斯特雷马杜拉大学（Univ Extremadura）和荷兰代 尔夫特理工大学（Delft Univ Technol）。从核心论 文产出机构排名前 10 的合作网络（图 1.2.6）来看， 国外机构之间有较为密切合作关系。

根据论文的施引情况来看（ 表 1.2.11 和 表 1.2.12），施引核心论文数排名前 5 的国家是中国、 澳大利亚、荷兰、德国和英格兰，中国施引核心论 文比例达到 45.59%（其中施引排名前 5 的中国机 构有武汉大学、中国科学院、香港理工大学），表 明中国学者对该焦点的研究动态保持比较密切的关 注和跟踪。

综合以上统计分析结果，在“混合像元分解与 时空位置大数据分析”工程研究焦点，我国目前处 于与国外同类研究并跑的态势，并有逐渐向领跑状 态发展的趋势，建议我国继续加大在该焦点的研究 投入，推动该焦点的相关研究向世界领先水平的加 速发展。

《表 1.2.9》

表 1.2.9 “混合像元分解与时空位置大数据分析”工程研究焦点中核心论文的主要产出国家或地区

序号 国家/地区 核心论文数 论文比例 被引频次 被引频次比例 篇均被引频次 常被引论文数 专利引用篇数
1 China 54 56.84% 1420 41.36% 26.3 9 0
2 Australia 17 17.89% 476 13.87% 28 3 1
3 USA 11 11.58% 708 20.62% 64.36 0 0
4 Germany 11 11.58% 385 11.21% 35 1 0
5 The Netherlands 11 11.58% 266 7.75% 24.18 0 0
6 Spain 8 8.42% 1010 29.42% 126.25 1 0
7 France 7 7.37% 748 21.79% 106.86 3 0
8 Belgium 7 7.37% 315 9.18% 45 1 0
9 Portugal 6 6.32% 900 26.22% 150 1 0
10 England 6 6.32% 150 4.37% 25 0 0

《表 1.2.10》

表 1.2.10 “混合像元分解与时空位置大数据分析”工程研究焦点中核心论文的主要产出机构

序号 机构 核心论文数 论文比例 被引频次 被引频次比例 篇均被引频次 常被引论文数 专利引用篇数
1 Wuhan Univ 24 25.26% 618 18.00% 25.75 4 0
2 Chinese Acad Sci 13 13.68% 264 7.69% 20.31 1 0
3 Curtin Univ 11 11.58% 283 8.24% 25.73 1 1
4 Univ Extremadura 8 8.42% 1010 29.42% 126.25 1 0
5 Delft Univ Technol 8 8.42% 169 4.92% 21.13 0 0
6 Hong Kong Polytech Univ 7 7.37% 128 3.73% 18.29 1 0
7 Inst Telecomunicacoes 5 5.26% 881 25.66% 176.2 1 0
8 Inst Super Tecn 5 5.26% 850 24.76% 170 1 0
9 Curtin Univ Technol 5 5.26% 169 4.92% 33.8 1 1
10 Univ Toulouse 4 4.21% 661 19.25% 165.25 2 0

《图 1.2.5》

图 1.2.5 “混合像元分解与时空位置大数据分析”工程研 究焦点主要国家或地区间的合作网络

《图 1.2.6》

图 1.2.6 “混合像元分解与时空位置大数据分析”工程研 究焦点主要机构间的合作网络

《表 1.2.11》

表 1.2.11 “混合像元分解与时空位置大数据分析”工程研究焦点中施引核心论文的主要产出国家或地区

序号 国家/地区 施引核心论文数 施引核心论文比例 平均施引年
1 China 31 45.59% 2014.10
2 Australia 11 16.18% 2014.64
3 The Netherlands 7 10.29% 2015.14
4 Germany 7 10.29% 2014.00
5 England 3 4.41% 2014.67
6 USA 2 2.94% 2013.50
7 Belgium 1 1.47% 2015.00
8 Canada 1 1.47% 2013.00
9 Czech 1 1.47% 2014.00
10 Italy 1 1.47% 2016.00

《表 1.2.12》

表 1.2.12 “混合像元分解与时空位置大数据分析”工程研究焦点中施引核心论文的主要产出机构

序号 机构 施引核心论文数 施引核心论文比例 平均施引年
1 Wuhan Univ 15 15.63% 2014.33
2 Chinese Acad Sci 8 8.33% 2013.88
3 Curtin Univ 7 7.29% 2014.86
4 Delft Univ Technol 6 6.25% 2015.17
5 Hong Kong Polytech Univ 6 6.25% 2014.33
6 CSIRO 3 3.13% 2014.33
7 Curtin Univ Technol 3 3.13% 2014.00
8 Deutsch Zentrum Luft & Raumfahrt 3 3.13% 2013.67
9 E China Normal Univ 3 3.13% 2014.33
10 German Res Ctr Geosci GFZ 3 3.13% 2014.00

《2　工程开发热点及工程开发焦点解读》

2　工程开发热点及工程开发焦点解读

《2.1 工程开发热点发展态势》

2.1 工程开发热点发展态势

土木、水利与建筑工程领域组所研判的 Top10 工程开发热点及统计数据见表 2.1.1，上述热点涉 及了建筑学、结构工程、桥梁工程、工程力学、土 木建筑材料、岩土及地下工程、水利工程、市政工 程、测绘工程等学科方向。其中，“绿色城市建 筑”“土木建筑新材料”“智能化建造”“智能城市 交通系统”“数字城市规划”“抗震及振动控制”“岩 土及地下工程监测、检测与信息化”“全球定位导航” 是传统研究的深入，“桥梁及钢结构工业化制造” 和“城市雨洪调控利用”是新兴热点。各个热点所 涉及的专利自 2011 年至 2016 年的逐年核心专利公 开量见表 2.1.2。

（1）绿色城市建筑

绿色城市建筑是新型城镇化的必然发展趋势和 构建可持续发展社会战略的关键落脚点。其核心内 容是在城市发展与建筑全生命周期中，在确保健康 舒适居住环境前提下，节约资源能源、提高能源资 源利用效率、积极开发利用可再生能源，实现与自

《表 2.1.1》

表 2.1.1 土木、水利与建筑工程领域 Top10 工程开发热点

序号 工程开发热点 公开量 被引频次 平均被引频次 平均公开年
1 绿色城市建筑 889 5 907 6.64 2012.82
2 土木建筑新材料 848 10 274 12.12 2012.39
3 智能化建造 334 1 797 5.38 2012.91
4 智能城市交通系统 609 5 531 9.08 2012.52
5 数字城市规划 165 1 625 9.85 2012.08
6 抗震及振动控制 444 5 230 11.78 2012.30
7 岩土及地下工程监测、检测与信息化 537 6 907 12.86 2012.39
8 全球定位导航 731 11 470 15.69 2012.50
9 桥梁及钢结构工业化制造 316 2 533 8.02 2013.04
10 城市雨洪调控利用 192 31000.00% 1.61 2014.96

《表 2.1.2》

表 2.1.2 土木、水利与建筑工程领域 Top10 工程开发热点的逐年核心专利公开量

序号 工程开发热点 2011 2012 2013 2014 2015 2016
1 绿色城市建筑 225 21500.00% 171 115.00 100 63
2 土木建筑新材料 274 21300.00% 176 139.00 32 14
3 智能化建造 75 7800.00% 55 70.00 40 16
4 智能城市交通系统 166 15800.00% 135 112.00 31 7
5 数字城市规划 68 4100.00% 35 17.00 4 0
6 抗震及振动控制 155 11500.00% 86 68.00 12 8
7 岩土及地下工程监测、检测与信息化 153 13900.00% 150 79.00 11 5
8 全球定位导航 211 20500.00% 147 102.00 41 25
9 桥梁及钢结构工业化制造 56 6900.00% 73 54.00 53 11
10 城市雨洪调控利用 0 0.00% 0 37.00 125 30

然的协调和环境可持续发展。所涉及的研究领域广 泛，需要多学科交叉融合。绿色建筑的研究从建成 环境的节能与生态技术入手，在充分利用被动技术 实现建筑降耗的基础上，积极开发绿色能源的利用 和绿色建筑的综合技术创新。从全球绿色城市建筑 发展的背景看，研究发展的战略咨询将紧密围绕绿 色城市与绿色建筑两方面展开，通过关注生态城市、 气候环境、自然资源、被动技术、能效技术、人的 舒适健康、综合评价技术等，形成一套完整的咨询 前沿技术。技术动态包括：高密度城区气候与能 耗评价方法及信息图谱研究，气候响应的绿色建 筑性能优化设计与技术体系，城市建筑能源互联 网技术研究，被动技术在绿色城市建筑中的应用 与创新发展研究，绿色城市建筑的人舒适性与行 为模式、评估与评价分析，主被动结合、互补协 调的绿色城市建筑协同技术体系等。从 2011 年至 2016 年，专利公开量为 889，被引频次为 5907， 平均被引频次为 6.64。

（2）土木建筑新材料

随着人类环保意识以及对建筑材料的使用性 能要求的不断提升，区别于传统的土木建筑材料 （如石灰、水泥、沥青、混凝土、钢筋混凝土和 钢结构等），土木建筑新材料呈现出可持续化（如 再生化、利废化、节能化和绿色化等）、功能化 （声、光、磁、电等，智能化）和高性能化（如 质轻、高强、高耐久等）的发展趋势，其主要包 括绿色水泥、可再生混凝土、工业废渣混凝土； 地聚合物材料（碱激发材料）、碳纤维增强材料、 聚合物基材料、陶瓷材料等。对于新材料研发， 其关键技术是不同组份长期协同工作技术（如新 旧混凝土协同作用、增强组份和原有体系的协同 作用、新型胶凝体系不同组份的协同作用等）以 及低能耗制备技术、高性能化技术与功能化技术。 探索长寿命土木建筑新材料设计理论、开发适合 于土木建筑新材料的关键材料等（如多功能矿物 掺合料和化学外加剂）以及探索高效低耗新材料 制备方法是解决上述技术的有效途径。以上新材 料可以用于土木建筑的多个领域（如房屋建筑、 桥梁隧道、港口码头等），目前已经在应用，未 来将有更广阔的前景。从 2011 年至 2016 年，专 利公开量为 848，被引频次为 10 274，平均被引 频次为 12.12。

（3）智能化建造

作为国家战略“中国制造 2025”的重要内容， 建筑智能化建造是建筑产业从科技革命向产业革命 转化的必由之路。以建筑信息模型（BIM）和建筑机器人建造技术为核心，建筑智能化建造以建筑信 息模型为载体，整合建筑设计、施工建造、运营管 理等全过程的工程信息，通过建筑机器人建造工艺 与建筑信息模型的对接，实现建筑施工建造过程的 自动化和信息化升级，促进建筑全生命周期的精准 分析和精确建造，推动建筑产业从劳动密集型向技 术、知识和管理密集型转变。建筑信息模型结合物 联网、云计算技术，能够有效整合建筑项目生命期 不同阶段的数据、过程和资源，对工程对象进行完 整描述，是支撑建筑智能化建造的主要平台和模式。 作为建筑智能化建造的关键，建筑机器人建造技术 通过“数字建造装备集成系统”及“数字建造创新 工艺”的研发，将航天与汽车工业的先进制造技术 运用于建筑产业，有助于解决行业生产方式粗放、 生产效率低下、技术和管理手段落后等落后现状， 实现高度灵活、个性化的建筑产品服务和生产模式。 建筑智能化建造是建筑产业升级的重要抓手，是实 现建筑产业绿色、高效、定制化发展的必然选择。 从 2011 年至 2016 年，专利公开量为 334，被引频 次为 1797，平均被引频次为 5.38。

（4）智能城市交通系统

智能城市交通系统是以交通流基础理论为核 心，系统地运用现代信息、通讯、传感、控制及计 算机等先进技术，建立的实时、准确、高效的城市 综合交通管理系统。系统以减少交通流的盲目性、 提高既有交通基础设施的使用效率和安全水平、 降低交通系统能耗和污染排放等为主要目标。传统 的智能交通系统（intelligent transportation system， ITS）以交通信号控制系统与区域交通诱导系统的 研发为核心，这两方面的关键技术至今仍是 ITS 开 发的热点所在，并逐渐显示出控制与诱导协同化的 技术发展方向。智能车辆／自动驾驶与智能交通基 础设施技术是这一领域的新兴工程开发热点，而车 路协同系统成为智能交通领域的颠覆性工程开发热 点。从 2011 年至 2016 年，专利公开量为 609，被 引频次为 5531，平均被引频次为 9.08。

（5）数字城市规划

数字城市规划（digital urban planning）以计算 机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以 宽带网络为纽带，运用遥感、全球定位系统、地理 信息系统、遥测、仿真 - 虚拟等技术，对城市进行 多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述， 即利用信息技术手段把城市的过去、现状和未来的 全部内容在网络上进行数字化虚拟实现。在虚拟实 现的基础上，进行数字化的规划分析和诊断评估， 进行多方案比较和公众参与，从而更加理性地做出 规划判断和决策。其技术方向包括：大数据（大规 模存储），遥测，仿真虚拟，智能城市，智慧城市， 人流及运营模拟等。借助城市中的多层面传感系统， 以及政府和企业的数据和基于网络的其它大数据， 支撑和推动城市规划设计和管理的数字化变革。从 2011 年至 2016 年，专利公开量为 165，被引频次 为 1625，平均被引频次为 9.85。

（6）抗震及振动控制

抗震及振动控制是指以抵抗地震为主的建筑物 振动控制技术。传统抗震结构体系基本上通过主体 结构及承重构件消耗地震输入能量，导致建筑主体 结构的变形、损坏甚至倒塌，这对建筑的安全性 造成了很大程度的影响。与之相反，抗震及振动 控制技术通过某种工程技术手段来防止结构在地 震下的破坏与倒塌，或者通过某种控制手段来控制 结构在地震下的损伤模式与位置，从而降低结构的 地震响应，尽可能地减少生命与财产损失。其中， 抗震包括地震的数据采集，从震源、传递途径和结 构影响等三个环节进行干预的方法；振动控制是降 低震源或其它振动激励馈入结构的振动能量，并减 小来自外界环境的振动传入结构或控制结构振动。 主要的研究趋势与分支包括：①基于各种原理的耗 能阻尼器；②结构物吸振减震装置；③结构物隔震 器；④自复位技术等。从 2011 年至 2016 年，专利 公开量为 444，被引频次为 5230，平均被引频次为 11.78。

（7）岩土及地下工程监测、检测与信息化

岩土及地下工程信息化是以场地勘探、工程监 测和检测为基础，将地下工程及其所处复杂岩土环 境的时空变异数据进行数字化、网络化、智能化和 可视化，是最终实现岩土及地下工程的智能精细化 施工和运营的关键支撑技术之一。关键技术难题源 于：高度空间变异的复杂岩土地质环境、强非线性 的岩土体与地下结构相互作用行为。技术突破方向 包括：深地 / 深水特殊场地环境的钻探技术、新型 物探技术应用、微震监测 / 检测技术、光纤和激光 技术应用、海量数据信号处理和信息化等。应用领 域涉及边坡、基础、基坑、隧道等岩土及地下工程 在设计、施工和运营等阶段的场地评价、施工监测 和健康检测等，快速和精确获取复杂岩土地质环境 定量特征和地下结构实时动态是当前技术开发的重 心，面向智能岩土与地下工程的大数据信息集成和 虚拟现实技术是未来动态。从 2011 年至 2016 年， 专利公开量为 537，被引频次为 6907，平均被引频 次为 12.86。

（8）全球定位导航

全球定位导航泛指全球导航卫星系统 (global navigation satellite system，GNSS) 及其提供的全球 全天候连续高精度导航定位服务。自 1989 年美国 成功发射第一颗 GPS 工作卫星，到 2016 年底国内 外在轨运行导航卫星共 108 颗，全球卫星导航领域 已初步形成了 GPS、GLONASS、北斗、Galileo 等 多系统共存的格局，多系统应用极大地提高了导航 定位的成果精度和实时解算速度。随着技术的发 展，全球导航定位的可用性、连续性、可靠性、定 位精度与解算效率将不断提高。差分定位技术、精 密定位技术、GNSS 掩星技术、GNSS-R 技术、组 合导航技术和各类移动终端的嵌入式应用技术是当 前及未来的一段时期内全球定位导航的关键技术问 题。GNSS 成功地应用于大地测量、工程测量、航 空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监 测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种 学科，给测绘领域带来一场深刻的技术革命。从 2011 年至 2016 年，专利公开量为 731，被引频次 为 11 470，平均被引频次为 15.69。

（9）桥梁及钢结构工业化制造

桥梁是指从空间上方跨越障碍物的结构，钢结 构是指由钢材制作的结构，工业化是指设计标准 化、生产工厂化、安装机械化和组织管理科学化。 其关键技术问题包括：大跨柔性支撑与横纵联结构 体系设计、高性能桥梁钢构件及预制、栓焊铆接拼 装与组合结构连接、耐疲劳隔震耗能等附属设施、 桥梁施工工法及监控等。桥梁和结构工程中间大量 采用大跨和高耸结构形式，广泛采用钢结构或以钢 构件为主的组合结构体系。桥梁及钢结构工业化 制造现状为：由型钢和钢板等制成钢梁、钢柱、 钢桁架等标准预制构件，各构件或部件拼装组成 力学性能最优的大跨柔性结构体系来完成桥梁功 能，各部件输运到位后采用焊缝、螺栓或铆钉现 场拼接，通过光机电设备监控桥梁施工线型以致 设计成桥状态，并安装隔震支座、阻尼器、风障 等附属设施保障结构防灾安全。技术动态包括： 主缆索网柔性支撑体系与锚定、高性能主桁斜撑 波纹腹板正交异性桥面板预制、高强螺栓群钉与 剪力钉连接、可修复隔震支座阻尼器与沥青桥面 铺装、基于信息建筑模型的桥梁施工监控等。从 2011 年至 2016 年，专利公开量为 316，被引频次 为 2533，平均被引频次为 8.02。

（10）城市雨洪调控利用

随着城市化进程的加快和经济的高速发展，城 市雨水问题愈发凸现，主要表现在城市洪涝灾害风 险加大、雨水资源大量流失，雨水径流污染严重， 城市生态环境破坏严重等方面。城市雨洪调控利用 正是应对城市雨水问题提出的概念，通过对城市降 雨径流采取“渗、蓄、滞、净、用、排”主要措施， 实现城市雨洪和非点源污染从源头、中途到末端的控制。源头技术包括屋顶绿化、地势绿地、透水铺 装、雨水花园、植被浅沟、雨水桶等；中途技术包 括截污雨水井、渗透沟（管）渠、雨水过滤池等； 末端技术包括雨水塘、雨水湿地、缓冲带、生态堤 岸、生物浮岛等。这些技术已在资源利用、防洪减 灾、生态环境保护等方面得到了很好的应用。近年 来，我国城市雨洪调控利用发展较快，个别城市尝 试构建雨洪调控利用的相关体系，建设了一些示范 性工程，但总体水平和推广应用程度仍然较低。城 市管网雨污分流改造缓慢，雨水利用设施规模偏 小，普遍缺乏应对超过管网排水能力降雨的内涝防 控设施，缺少雨水设施、地下空间等数据信息和权 威性国产模拟软件，难以实现城市雨洪资源综合利 用。因此，今后需要加快推进大排水系统、多时空 尺度的城市水量水质模拟软件、数字化雨洪资源平 台、雨洪资源的分类调度等方面的技术研发与成果 推广。从 2011 年至 2016 年，专利公开量为 192， 被引频次为 310，平均被引频次为 1.61。

《2.2　工程开发焦点解读》

2.2　工程开发焦点解读

2.2.1 绿色城市建筑

绿色建筑的研究从建成环境的节能与生态技术 入手，在充分利用被动技术实现建筑降耗的基础上， 积极开发绿色能源的利用和绿色建筑的综合技术创 新，国际学术界在发展气候响应型绿色建筑、被动 技术优先、主动技术优化、积极利用低碳及可再生 能源方面逐渐达成共识并形成合力；以绿色城市建 筑新设计理念为引领、通过绿色城市建筑的创新设 计与综合技术集成应用，实现多学科、多领域的联 合研究体系和技术支撑，开创具有中国特色的绿色 城市建筑发展之路。

从全球绿色城市建筑发展的背景看，研究发展 的战略咨询将紧密围绕绿色城市与绿色建筑两方面 展开，通过关注生态城市、气候环境、自然资源、 被动技术、能效技术、人的舒适健康、综合评价技 术等等，形成一套完整的咨询前沿技术，主要有以 下方面：

（1）高密度城区气候与能耗评价方法及信息 图谱研究：在当前城市高密度发展的现实与趋势背 景下，在城市更新时做到科学合理的形态布局和设 计，从而提高城市环境气候的舒适性，降低城市整 体能耗，研究城市形态对城市气候及能耗负荷影 响的评估方法体系以及其信息图谱系统。研究主 要包括两方面，一、城市气候部分。对气象信息 数据进行采集及编译分析，数据采集通过实地测 量及调研获取典型气象数据；数据编译分析利用 地理信息系统 GIS 观察分析数据，通过对气象数 据与地形数据的相关性分析，得到城区微气候预 测模型，从而形成城市形态对城市气候影响的分 析评估方法体系。二、城市能耗负荷部分。利用 获得的气候数据以及数值模拟得到的数据，开发 形成城市形态及其微气候对街区能耗影响的数学 模型。探寻决定城市街区能耗的城市形态参数的 矩阵阈值，从而建立城市能耗分析评估方法体系， 研究绿色城市走环境保护、资源节约的可持续发展 战略咨询与应用技术。

（2）气候响应的绿色建筑性能优化设计与技 术体系：在全球化高速发展的过程中，地域性建筑 特征与绿色建筑的方法创新成为了绿色城市建筑领 域的重要主题。战略咨询以气候环境因素作为推动 绿色建筑的先导条件，在纵向上提取传统建筑节能 留存技术精华，分别对气候环境影响因素、建成环 境的性能需求、气候响应技术策略等方面做出系统 的分析和总结，探寻适用范围和应用特点，建立气 候响应的绿色建筑性能设计的决策方法；其次，在 横向上对现代数字化信息技术在绿色建筑，性能模 拟仿真和优化评估过程中的数控原理和技术方法进 行应用探索，为气候响应的绿色建筑性能优化设计 提供技术支持，实现将具象绿色建筑设计与抽象性能问题相互融合的研究目的。

（3）城市建筑能源互联网技术研究：以低碳可 持续发展为导向的能源互联网技术是未来城市能源 系统的发展方向，各国在开展积极研究。基于 GIS 平台的能源、环境、经济综合信息系统和基于城市 综合体建筑群能源需求响应的能源需求预测与规划 技术是支撑未来城市绿色能源互联网系统的关键 所在。积极融入太阳能、地热能在城市建筑分布 式能源系统中的应用，实现低碳城市绿色建筑的 发展目标。

（4）被动技术在绿色城市建筑中的应用与创 新发展研究：被动技术体系是通过对自然通风、自 然采光、保温隔热、遮阳、新材料利用等的技术最 大限度利用自然环境控制手段降低建筑对空调供热 等人造环境技术的依赖，实现节能降耗的目的；同 时，积极利用建筑太阳能一体化技术进行采暖与致 凉、替代化石能源消耗。创新性地理解并解读传统 设计概念，利用城市风廊、城市立体景观、建筑剖 面及高差设计，建筑的围护更新体系等，进行创新 的城市建筑设计。

（5）绿色城市建筑的人舒适性与行为模式、 评估与评价分析：目前国际绿色城市建筑研究越来 越关注人的舒适性、行为特征在节能与环境控制领 域的作用与影响，通过 PMV 与 TSV 来评价绿色城 市建筑的建成环境的舒适条件与性能，利用现场 测试、问卷投票与数字化模拟等方法研究气候环 境参数与绿色节能多目标决策办法，在对地域环 境、民族习惯、年龄结构、性别组成的差异性本 源问题，进行系统研究，找到绿色城市建筑的建 成环境的人舒适性本源需求与实质问题，创造一 个“可持续、舒适性、健康的”三结合一体化的 绿色环境。

（6）主被动结合、互补协调的绿色城市建筑 协同技术体系：由于全球气候的趋劣倾向，冬夏两 季的极端气候频现，现代绿色城市建筑科学地认知 现代环境与现代技术，研究在绿色城市建筑中协同 利用主动技术、被动技术，协调好主被动技术的合 理利用，实现主被动结合、互补协调的绿色城市建 筑的建成环境控制体系。 “绿色城市建筑”工程开发焦点的核心专利 889 篇，平均被引频次为 6.64（表 2.1.1），排名前 五的国家为中国（除中国台湾）、美国、韩国、法 国和日本（表 2.2.1）。其中，中国机构或个人所 申请的专利占比达到了 40.94%，在专利数量方面 比重较大，是该工程开发焦点的重点研究国家之一， 平均被引频次为 5.35（表 2.2.1）。从专利产出的

《表 2.2.1》

表 2.2.1 “绿色城市建筑”工程开发焦点中核心专利的主要产出国家或地区

序号 国家/地区 公开量 公开量比例 被引频次 被引频次比例 平均被引频次
1 China 364 40.94% 1946 32.94% 5.35
2 USA 329 37.01% 3084 52.21% 9.37
3 Korea 46 5.17% 228 3.86% 4.96
4 France 28 3.15% 126 2.13% 4.5
5 Japan 26 2.92% 122 2.07% 4.69
6 Germany 23 2.59% 87 1.47% 3.78
7 Canada 21 2.36% 84 1.42% 4
8 UK 13 1.46% 62 1.05% 4.77
9 Belgium 9 1.01% 55 0.93% 6.11
10 Australia 7 0.79% 23 0.39% 3.29

国家之间的合作网络（图 2.2.1）来看，美国在图 中处于核心的位置。

根据核心专利的主要产出机构情况（表 2.2.2）， 该焦点排名前五的产出机构为北京工业大学、中 国建筑第八工程局有限公司、Certain Teed Corp.、 Vermont Slate & Copper Services Inc.、天津大学。 从核心专利产出机构排名前十的合作网络（图2.2.2） 来看，机构之间的合作较为稀疏。

2.2.2 智能城市交通系统

智能交通系统（intelligent transportation system， ITS）自 20 世纪五六十年代开始起步，早期系统仅 面向道路交通，是在车辆自动控制和电子路径诱导 方面完成的一些零星产品研发。随后的三四十年间， 包括我国在内的众多国家和地区在 ITS 研发方面投 入了巨大的资金和人力，以交通信号控制系统与区 域交通诱导系统为研发重点的传统 ITS 得以迅速发

《表 2.2.2》

表 2.2.2 “绿色城市建筑”工程开发焦点中核心专利的主要产出机构

序号 机构 * 公开量 公开量比例 被引频次 被引频次比例 平均被引频次
1 UYBT 23 2.59% 235 0.04 10.22
2 CSCE 15 1.69% 76 0.01 5.07
3 CERT 14 1.57% 140 0.02 10
4 Vermont Slate & Copper Services Inc. 14 1.57% 189 0.03 13.5
5 UTIJ 11 1.24% 57 0.01 5.18
6 OWEN 10 1.12% 97 0.02 9.7
7 COMP 9 1.01% 30 0.01 3.33
8 UYQI 9 1.01% 53 0.01 5.89
9 Huahui Eng Design Group Co., Ltd. 8 0.90% 49 0.01 6.13
10 Jiangsu Huning Steel Mechanism Co., Ltd. 8 0.90% 34 0.01 4.25

* 此处机构如为数据库规范化后的机构，则采用专利权人代码显示，非规范化的机构采用原始名称显示，专利公开量 Top10 机构为：Beijing Univ Technology、China Constr Eighth Eng Bureau Co., Ltd.、Certain Teed Corp.、Vermont Slate & Copper Services Inc.、Tianjin Univ、Owens-Corning Intellectual Capital LLC、Cie De Saint-Gobain (Saint-Gobain Glass France)、Tsinghua Univ、Huahui Eng Design Group Co., Ltd.、Jiangsu Huning Steel Mechanism Co., Ltd.。一个专利权人代码代表归并后的若干机构， 此处列出的为主要申请专利机构。

《图 2.2.1》

图 2.2.1 “绿色城市建筑”工程开发焦点主要国家或地区 间的合作网络

《图 2.2.2》

图 2.2.2 “绿色城市建筑”工程开发焦点主要机构间的合 作网络

展。传统 ITS 致力于在固定和移动式数据采集设备 采集的交通数据的基础上，通过交通诱导、区域交 通控制、交通拥挤管理等关键技术帮助管理者实现 交通的智能化管理，控制与诱导协同技术成为传统 ITS 的深入研发方向。

（1）智能车辆／自动驾驶与智能交通基础设 施技术：作为这一领域的新兴开发热点，车辆、基 础设施通过先进的电子感知、通讯、智能材料等技 术的运用逐渐成为了交通系统中的智能元素。目前 这一方面的技术研发已经进入了现场规模测试阶 段。智能车辆／自动驾驶与智能交通基础设施技术 的发展带来了对传统交通管理技术与系统的挑战。 近年来，智能车辆／自动驾驶与智能交通基础设施 技术成为 ITS 研发的新兴前沿，并已进入现场规模 测试阶段。智能车辆／自动驾驶技术自 2011 年正 式被提出以来，一直以汽车企业、互联网企业等为 研发主体，并在近年各国制定的 ITS 发展战略中占 据主体地位，涉及环境自动感知、车车通讯、车路 通讯等关键技术。

（2）车路协同技术与系统：为了适应这一新 兴技术发展趋势，车路协同系统成为近年来智能交 通领域的颠覆性开发热点。车路协同系统将传统 ITS 技术与现代智能车辆／自动驾驶／智能设施技 术贯穿于城市交通的数据采集、智能分析、科学决 策的全过程，以构建适应新兴技术的全新城市综合 交通系统并引导新兴技术的发展为主要目标。车路 协同技术旨在充分运用、融合新兴技术和传统 ITS 技术的研发成果实现车辆和基础设施之间的智能协 同与配合，进而构建全新的城市综合交通系统。车 路协同是 ITS 领域的颠覆性开发热点，涉及物联网 技术、云计算等关键技术。

（3）交通设施状况智能环境感知、损伤修复、 能源收集与污染吸收技术：随着传统 ITS 技术研发 的深入和新兴技术的迅速发展，上述两方面技术 融合的趋势开始显现，车路协同技术开始萌芽， 成为各国 ITS 未来发展的主导方向。因此，催生 了智能感知、损伤修复、能源收集与污染吸收的 智能化技术。

“智能城市交通系统”工程开发焦点的核心专 利 609 篇，平均被引频次为 9.08（表 2.1.1），排 名前五的国家为中国（除中国台湾）、美国、日本、 德国和韩国。其中，中国机构或者个人所申请的专 利占比达到了 55.34%，超过半数，是该工程开发 焦点的重点研究国家之一，平均被引频次为8.19（表 2.2.3）。从专利产出的国家之间的合作网络（图2.2.3） 来看，美国在图中处于核心的位置。

根据核心专利的主要产出机构情况（表 2.2.4）， 该焦点排名前五的专利产出机构为日本丰田汽车

《表 2.2.3》

表 2.2.3 “智能城市交通系统”工程开发焦点中核心专利的主要产出国家或地区

序号 国家/地区 公开量 公开量比例 被引频次 被引频次比例 平均被引频次
1 China 337 55.34% 2759 0.50 8.19
2 USA 122 20.03% 1806 0.33 14.8
3 Japan 55 9.03% 354 0.06 6.44
4 Germany 34 5.58% 190 0.03 5.59
5 Korea 21 3.45% 125 0.02 5.95
6 Canada 6 0.99% 56 0.01 9.33
7 UK 5 0.82% 28 0.01 5.6
8 Austria 4 0.66% 37 0.01 9.25
9 The Netherlands 4 0.66% 24 0.00 6
10 Taiwan of China 4 0.66% 63 0.01 15.75

《表 2.2.4》

表 2.2.4 “智能城市交通系统”工程开发焦点中核心专利的主要产出机构

序号 机构 * 公开量 公开量比例 被引频次 被引频次比例 平均被引频次
1 TOYT 19 3.12% 117 0.02 6.16
2 UYSE 18 2.96% 172 0.03 9.56
3 Dalian Shuangdi Innovative Technology 15 2.46% 72 0.01 4.8
4 Inrix Inc. 9 1.48% 275 0.05 30.56
5 BOSC 8 1.31% 35 0.01 4.38
6 AMTT 6 0.99% 51 0.01 8.5
7 Beijing CenNavi Technologies Co., Ltd. 5 0.82% 45 0.01 9
8 GOOG 5 0.82% 44 0.01 8.8
9 HOND 5 0.82% 42 0.01 8.4
10 IBMC 5 0.82% 68 0.01 13.6

* 专利公开量 Top10 机构为：Toyota Jidosha KK、Southeast Univ、Dalian Shuangdi Innovative Technology、Inrix Inc.、Bosch Gmbh Robert、AT&T Intellectual Property I LP（AT&T Mobility II LLC）、Beijing CenNavi Technologies Co., Ltd.、Google Inc.、Honda Motor Co., Ltd.、Int Business Machines Corp.。

《图 2.2.3》

图 2.2.3 “智能城市交通系统”工程开发焦点主要国家或 地区间的合作网络

《图 2.2.4》

图 2.2.4 “智能城市交通系统”工程开发焦点主要机构间 的合作网络

（Toyota Jidosha KK）、东南大学、Dalian Shuangdi Innovative Technology Inc.、美国因瑞克斯公司（Inrix Inc.）、德国博世公司（Bosch Gmbh Robert）。

2.2.3 抗震及振动控制

抗震及振动控制主要的研究趋势与分支包括： ①基于各种原理的耗能阻尼器；②结构物吸振减震 装置；③结构物隔震器；④自复位技术等。

（1）耗能阻尼器：是指能够通过某种耗能机 理使工程结构在地震动力响应下的达到消能减震目 的的装置。从产生阻尼力的原理来看 , 主要分为位 移型阻尼器和速度型阻尼器。位移型阻尼器包括软 钢阻尼器和摩擦阻尼器。软钢阻尼器利用低碳钢优 良的塑性变形性能，根据需要将软钢板（棒）往复 变形来吸收能量；摩擦阻尼器利用两块固体之间的 相对滑动产生的摩擦来耗散能量。速度型阻尼器 的阻尼力以速度为主要自变量，如液体黏滞阻尼器 （墙）、粘弹性阻尼器等，它一般不显著改变结构的初始刚度，只对结构提供附加阻尼；有些阻尼材 料带有一定的刚度。液体黏滞阻尼器（墙）是利用 液体的黏性提供阻尼来耗散振动能量；粘弹性阻尼 器是由粘弹性材料和约束钢板构成，钢板和粘弹性 材料通过硫化过程结合成为整体，粘弹性材料通过 产生往复的剪切变形来耗散能量。耗能阻尼器技术 动态包括：高耐久性阻尼器原理与工艺、高抗疲劳 能力的阻尼器、具有特殊功能的阻尼器、基于智能 材料的阻尼器等。

（2）吸振减震装置：通常是通过附加子结构 使结构的振动能量在原结构与子结构之间重新分 配，从而达到减小结构振动的目的。其基本原理是 当结构在外激励作用下产生振动时，带动子结构系 统一起振动，子结构系统相对运动产生的惯性力反 作用到结构上，调谐这个惯性力，使其对结构的振 动产生控制作用。常见的吸振减震装置有调谐质量 阻尼器、调谐液体阻尼器以及悬吊质量摆阻尼器。 调谐质量阻尼器由弹簧、阻尼器和质量块组成，当 其自振频率与结构某一振型频率一致时，控制效果 最佳。调谐液体（柱）阻尼器是一种结构被动控制 装置，它是装有液体并固定在结构上的刚性容器。 悬吊质量摆减振体系是将摆悬吊在结构上，当体系 在地震动作用下产生水平方向振动时，带动摆一起 振动，而摆振动产生的惯性力反作用于结构本身， 当这种惯性力与结构本身的运动相反时，就产生了 制振效果。吸振减震技术动态包括：新型吸振减震 机理、主被动联合吸振减震技术等。

（3）结构物隔震：是在地面以上部分的底部设 置隔震层，使之与固结地基中的基础顶面分开，限 制地震动向结构物的传递。目前采用的结构物隔震 主要用于隔离水平地震作用，隔离层的水平刚度显 著低于上部结构的侧向刚度，这样可延长结构的地 震周期，使结构的加速度大大减小。结构物隔震包 括橡胶垫隔震、滚轴隔震以及滑动摩擦隔震。橡胶 垫隔震采用橡胶支座，一般由橡胶片与薄钢板叠合 而成，并将钢板边缩入橡胶内，以防止钢板锈蚀。 一般来讲，橡胶垫隔震具有足够的初始剪切刚度用 以抗风；大变形下刚度下降，大大降低结构的振动 频率。滚轴隔震是在基础与上部结构之间设置上下 两层彼此垂直的滚轴，滚轴在弧沟槽内滚动起到隔 震的作用。滑动摩擦隔震是在上部结构与基础之间 设置可相互滑动的滑板，风载或小震时产生静摩擦 力，大震时结构水平滑动，通过摩擦耗能。通常使 用的摩擦材料包括涂层滑层和粉粒滑层。结构物隔 震技术动态包括：高耐久性隔震器原理与工艺、隔 震器在恶劣环境下的裂化行为与保护措施、基于智 能材料的隔震器、多向多功能隔震器等。

（4）自复位结构：是指以减少建筑震后残余 变形为目标，达到震时自适应，震后变形自回复效 果的新型结构体系，是结构可恢复功能的重要实现 方式之一。从自复位实施手段来讲，目前主要的研 究方案包括预应力方案和形状记忆合金方案。预应 力方案在传统结构上采用预应力钢筋或钢索，配合 预设耗能段，通过一定模式的变形发展 - 回复循环 达到自复位的效果。基于形状记忆合金的自复位策 略是利用材料伪弹性使高达 8%~10% 的伪应变变 形瞬时自动回复，并产生耗能滞回环，从而提供自 复位和耗能能力。从自复位实施位置和构造来讲， 自复位技术又可分为自复位梁柱节点、自复位支撑、 自复位柱脚以及自复位剪力墙。其中，前三类构件 可采用预应力方案或形状记忆合金方案，而自复位 剪力墙通常是预应力方案配合钢板剪力墙来达到自 复位和耗能效果。自复位技术动态包括：自复位体 系的高效施工技术、自复位体系的维护技术、碳纤 维预应力自复位钢筋、低造价形状记忆合金自复位 技术、基于混合耗能的自复位技术。

“抗震及振动控制”工程开发焦点的核心专利 444 篇，平均被引频次为 11.78（表 2.1.1），排名 前五的国家为中国（除中国台湾）、美国、德国、 日本和法国，其中中国机构或者个人所申请的专利占比达到了 49.55%，在专利数量方面比重较大， 是该工程开发焦点的重点研究国家之一，平均被引 频次为 11.23（表 2.2.5）。从专利产出的国家之间 的合作网络（图2.2.5）来看，各个国家合作较为密切。

根据核心专利的主要产出机构情况（表 2.2.6）， 该焦点排名前五的专利产出机构为法国地球物理公 司（CGG Services SA）、美国贝克休斯公司（Baker Hughes Corp）、美国斯伦贝谢公司（Schlumberger Canada Ltd.）、 西 方 地 球 物 理 公 司（Westerngeco LLC）、北京工业大学。从核心专利产出机构排名 前十的合作网络（图 2.2.6）来看，机构之间的合作 较为稀疏。

《表 2.2.5》

表 2.2.5 “抗震及振动控制”工程开发焦点中核心专利的主要产出国家或地区

序号 国家/地区 公开量 公开量比例 被引频次 被引频次比例 平均被引频次
1 China 220 49.55% 2471 0.47 11.23
2 USA 129 29.05% 2000 0.38 15.5
3 Germany 23 5.18% 205 0.04 8.91
4 Japan 22 4.95% 212 0.04 9.64
5 France 21 4.73% 129 0.02 6.14
6 UK 14 3.15% 115 0.02 8.21
7 Canada 9 2.03% 37 0.01 4.11
8 The Netherlands 9 2.03% 77 0.01 8.56
9 Norway 7 1.58% 53 0.01 7.57
10 Korea 6 1.35% 45 0.01 7.5

《表 2.2.6》

表 2.2.6 “抗震及振动控制”工程开发焦点中核心专利的主要产出机构

序号 机构 * 公开量 公开量比例 被引频次 被引频次比例 平均被引频次
1 CGGV 16 3.60% 105 0.02 6.56
2 BAKO 14 3.15% 278 0.05 19.86
3 SLMB 14 3.15% 178 0.03 12.71
4 WGSC 11 2.48% 168 0.03 15.27
5 UYBT 10 2.25% 125 0.02 12.5
6 CNPC 9 2.03% 86 0.02 9.56
7 ESSO 9 2.03% 159 0.03 17.67
8 HALL 8 1.80% 235 0.04 29.38
9 China Univ Petroleum 8 1.80% 92 0.02 11.5
10 PGSG 7 1.58% 66 0.01 9.43

* 专利公开量 Top10 机 构 为：CGG Services SA、Baker Hughes Corp、Schlumberger Canada Ltd.、GECO Technology BV、 Beijing Univ Technology、China Nat Petroleum Corp、Exxonmobil Upstream Res Co. (Exxonmobil Res & Eng Co.)、Halliburton Energy Services Inc.、China Univ Petroleum、PGS Geophysical AS。

《图 2.2.5》

图 2.2.5 “抗震及振动控制”工程开发焦点主要国家或地 区间的合作网络

《图 2.2.6》

图 2.2.6 “抗震及振动控制”工程开发焦点主要机构间的 合作网络

 

 

 

 

项目参与人员

领域课题组人员

领域课题组专家

领域课题组组长：崔俊芝　沈祖炎

院士专家：

崔俊芝　江欢成　江　亿　周福霖　欧进萍 沈祖炎　梁文灏　缪昌文　刘加平　肖绪文 聂建国　胡春宏　郭仁忠　

陈政清　郑健龙

其他专家：

陈以一　葛耀君　顾冲时　郭容寰　韩国瑞 韩林海　贺鹏飞　洪开荣　李安桂　李大鹏 李德英　李　惠　李国强　

刘仁义　刘曙光 刘旭锴　凌建明　罗尧治　马　军　毛志兵 牛荻涛　钱　锋　乔丕忠　任伟新　茹继平 史才军　

时蓓玲　孙立军　孙利民　谈广鸣 谭忆秋　唐海英　童小华　王卫东　吴志强 伍　江　徐世烺　徐赵东　于水利　

张建民 张喜刚　张　旭　赵铁军　郑　刚　朱合华 朱若霖

工作组成员名单

工程院土木、水利与建筑工程学部办公室：

唐海英、邢慧娴

FSCE 期刊编辑部：

结构工程：陈以一　赵宪忠　王　伟

桥梁工程：葛耀君　孙　智

岩土及地下工程：朱合华　庄晓莹　刘　芳

水利工程：黄文锐　蔡　奕

同济大学相关学科：

建筑学：李振宇　贺　永

暖通空调：张　旭　周　翔

城乡规划与风景园林：张尚武　庞　磊

道路与铁路工程：孙立军　凌建明　邵敏华

土木建筑材料：蒋正武　陈　庆

工程力学：李　岩　王华宁

测绘工程：童小华　陈　鹏

市政工程：戴晓虎　徐　斌

同济情报所：陈　欣　姚俊兰

秘　书：

吴宇清，FSCE 期刊编辑部

潘钻峰，同济土木工程学院   

姚俊兰，同济情报所

桂晓澜，高等教育出版社

 

报告执笔人名单

负责执笔人

陈以一　葛耀君　朱合华

 

其他执笔人

结构工程：赵宪忠　李　杰　陈建兵　王　伟　 吴宇清　任晓丹　潘钻峰

桥梁工程：李建中　孙　智

岩土及地下工程：庄晓莹　蔡永昌　刘　芳

水利工程：黄文锐　蔡　奕 建筑学：李振宇　袁　烽　贺　永

暖通空调：张　旭　周　翔

城乡规划与风景园林：张尚武　庞　磊

道路与铁路工程：孙立军　凌建明　邵敏华

土木建筑材料：蒋正武　陈　庆

工程力学：李　岩　王华宁

测绘工程：童小华　陈　鹏

市政工程：戴晓虎　徐　斌

同济情报所：陈　欣　姚俊兰