改进YOLOv5的探地雷达常见地下管线识别

针对当前探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)图像识别准确率低,且小目标识别困难等问题,本文将YOLOv5(You Only Look Once)和ConvNeXt网络相结合,提出一种适用于GPR图像的常见地下管线识别网络ConvNeXt-YOLOv5,显著提高了雷达图像中小目标的识别精度.同时,为了解决因地下管线原始信息不足而导致的模型训练精度低的问题,使用实测GPR图像、时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)与混类增强算法Mixup模拟图像构建数据集.然后,在此数据集上验证了本文所提方法对常见地下管线的识别效果,并用识别后的二维GPR B-scan图像还原出地下管线的三维图像.实验结果表明,对镀锌输水钢管、PVC管、电缆线和含水塑料瓶等常见地下管线进行识别时,ConvNeXt-YOLOv5表现出优良的识别性能.尤其是对PVC管的识别精度提升明显.与YOLOv4、YOLOv5、YOLOv7和Faster R-CNN模型相比,其平均精度均值分别提高了3.83%、2.82%、1.9%和3.72%.同时,三维探地雷达图像更直观的还原了地下管线信息.

基于多维感知与空天一体的输电线路智慧运维体系建设与实践

基于多维感知与空天一体技术,提出了一种输电线路的智慧运维体系。该体系通过卫星遥感、无人机巡检、智能安防以及多传感器集群等技术的协同应用,实现了输电线路的全方位实时监测与隐患排查。卫星遥感技术用于输电通道环境的宏观监控,精准评估自然灾害和外力破坏风险;无人机巡检技术则提供了高效的多场景应用,包括红外测温、风筝线隐患排查等,极大提升了巡检效率;智能安防系统通过多传感器联控感知,实现了对输电线路环境与设备的三维空间监控与智能预警。实践结果表明,该智慧运维体系大幅提升了输电线路的安全性、可靠性及巡检效率,推动了输电运维技术的革新。

我国城市地下空间开发适宜性评价研究现状与发展趋势

城市地下空间是缓解用地饱和矛盾、改善城市生态的重要空间资源,也是开创城市高质量发展新局面的良策,科学高效地进行城市地下空间开发适宜性评价工作至关重要。本文从评价指标体系、评价指标赋权、评价模型、三维建模与可视化、评价系统5个方面,系统梳理了城市地下空间开发适宜性评价研究现状与不足;对如何合理构建评价指标体系、提升三维地质建模精度、搭建地下空间综合系统三个关键问题进行探讨并给出相应对策;阐明了城市地下空间开发适宜性评价的发展趋势:全要素、全资源的统筹协调,需求导向的针对性评价模式,创新性、连续化的评价模型。该研究成果可促进城市地下空间开发适宜性评价工作的深化,为城市地下空间的合理评价与有序开发提供参考。

地上地下一体化线性工程选址论证研究与应用

针对线性工程因线路长、范围广、自然环境复杂的特点,导致规划论证阶段难以快速掌握沿线自然条件的问题,本文以实景三维数据作为地上空间基底、三维地质模型数据作为地下空间基底、专题数据作为数据要素底板,构建了地上地下一体化的三维空间场景,并基于三维场景制定了线性工程三维选址论证分析的流程方法。以青岛规划高速公路为例,三维选址论证分析可快速掌握沿线的地上实景现状、地下地层断裂构造及各类专题要素等情况,有效提高了线性工程选址论证的效率和质量,为线性工程提供了地上地下一体化的三维选址论证新模式。

空地一体技术在地下暗河探测中的应用研究

地下排水管涵是城市排水的主要渠道之一,掌握地下排水管涵信息对于城市防汛具有重要意义。受拆迁、道路改造施工等影响,地下排水管涵的部分井盖、井筒遭到掩盖、掩埋,使其成为难以探明的地下暗河。针对现场条件复杂的地下暗河,单一探测技术难以实现地下暗河的完整探测。因此,采用了测量型无人机、全地形机器人、三维激光扫描仪和GNSS-RTK协同作业的方案,形成了一种空地一体测绘技术,实现了测区地形、地下暗河的精确测绘,提高了城市疑难地下暗河的作业效率和数据质量。

二三维一体化城市地下管网系统设计与实现

传统的地下管网管理系统往往采用二维管理模式,存在管理效率低下、难以对大量的管线信息进行有效的描述和表达等问题,而三维地下管线地理信息系统通过有效的数据采集、数据入库、条件查询、综合分析等功能实现,能够更加科学、直观地展示地下管网信息,很好地解决了二维管理模式存在的问题。本文针对城市综合管网应用,实现管网数字化、动态化、可视化管理,建立二三维一体化城市地下管网系统,支持对管网的规划、设计、施工、运营、评估提供可靠依据。

城市地下综合体出地面设施布置的优化研究

近些年,随着城市化的快速发展,许多城市开始综合统筹地上、地下建筑,沿城市枢纽场站、轨道交通等公共设施随周边规划了城市地下综合体建设,考虑到人行、消防、通风、排烟等功能的需要,地下综合体上方地面设置有出入口、疏散楼梯、排风口等出地面设施,由于出地面设施通常体量较大、凸出地面较高,对城市道路的安全通行和沿街面环境影响大。基于此,研究结合工程实例,针对城市地下综合体出地面设施的布置问题进行探讨和分析,并提出相应的优化措施,以期为类似地下工程的规划建设提供一定的指导意义。

渐进发展与多维整合——浅析我国城市地下空间时空特征

城市化进程的加速使城市地下空间的开发和利用越来越重要,然而目前研究对其时空特征的探讨不够全面。文章将地下空间系统置于时间与空间两条轴线进行分析:时间维度上,强调城市地下空间的历时性和渐进发展特征,梳理其历经生存自然、技术引导、资源利用三个阶段的发展历程;空间维度上,从宏观都市体系、中观都市区域和微观都市空间三个层面探讨城市地下空间的多维形态结构。本研究对实现地下空间历史发展延续性及实际创造应用性的统一,具有理论与实践双重价值。

基于三维激光扫描技术的城市综合管廊三维模型应用研究

随着我国城市网络化市政管网体系的快速发展,地下综合管廊的建设进入新时期,能够将各类管线统一进行信息化管理,以有效缓解基础设施建设中的问题。在地下综合管廊的建设中,如何快速精准完成地下综合管廊的测绘成为新的科研难题。文章主要介绍目前应用广泛的三维激光扫描技术,在分辨率测量、测量速度与精度、测量兼容性及非接触式具备良好的优势。通过此技术能够完成地下综合管廊测绘中的数据获取方法和空间模型的建立,并分析了其技术特点和优势。

基于BIM与AI技术的地下三维管网构建与应用探索系统

探索基于建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)与人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术的地下三维管网系统在新旧管网融合、AI缺陷识别和数字化交付能力方面的应用。深入分析地下管网管理中的问题和挑战,包括数据不准确、缺陷识别过程复杂和人工处理效率低下等,进而提出构建基于BIM与AI技术的地下三维管网系统,通过应用先进的BIM和三维建模技术,以三维模型展示地下管道的结构、属性、运行状态,旨在实现管网缺陷的快速分析与识别。强调数字化交付能力在地下管网系统中的重要性,通过构建数字模型和数据平台,实现地下管网的全生命周期管理和维护,有助于提高地下三维管网系统的管理效率和安全性。

城市地下管线三维建模关键技术研究

随着城市地下管线信息化管理、表达和应用从二维向三维延伸,本文结合武汉市地下管线三维模型建设工作,在开展了大量研究与实践的基础上,针对地下管线三维建模的高精度自动化、局部更新快速化和地上地下一体化等关键技术提出了一些新的方法与思路,为国内其他城市开展类似工作提供了参考。

生态文明时代超大城市地下空间科学规划方法探索--以北京城市地下空间规划建设为例

为科学适度地利用地下空间资源,促进城市空间从平面发展到竖向分层发展转变,保障超大城市生态地质环境安全,促进城市空间资源可持续利用,从加强生态底线约束、促进地下空间资源高效利用的角度出发,结合北京城市发展特征,探索地下空间资源利用与地下生态地质环境保护的协调关系,考虑生态保护、城市地下空间建设现状、地质条件、历史保护、用地权属、建设发展等因素,划定地下空间三维生态红线,并进行地下空间资源潜力评估;探索地下各类功能设施系统的布局关系,根据不同地区发展需求,提出"地下空间+公共服务"、"地下空间+市政综合体"、"地下空间+立体环隧"、"地下空间+轨道交通"、"地下空间+交通综合体"、"地下空间+基础设施环廊"等地下空间功能耦合发展模式。

3D GIS地下工程数字化信息系统研究与实现

地下空间时代即将到来,寻求科学规划、设计、管理地下工程的方法和手段成为当今研究热点。基于3D GIS思想,突破传统思维,应时代需求,研发集编辑修改、查询分析、三维漫游展示于一体的地下工程数字化信息系统。采用二、三维一体化技术,同时实现地上、地下空间三维可视化表达和空间分析。改善了以往地下工程信息系统较少涉及地面三维信息化的状况,实现了地上地下信息集成统一;并集成开发了地下结构计算分析模块,实现了隧道、基坑工程配筋设计、稳定分析等功能,并可输出标准设计图纸。其成果可有效辅助地下空间规划、开发和利用。系统开发经验可为其它类似软件开发提供参考。

超长定向钻注装备关键技术分析及发展趋势

定向钻技术起源于石油钻井工业,经多年发展已拓展至隧道工程地质勘察及灾害处置、煤矿底板含水层改造、蓄能电站抽水通道施工、市政管道铺设等多个领域。地面注浆技术结合定向钻长距离精准穿越的优势,可实现地下工程不良地质高效预加固与灾害安全处置,具有广阔的应用前景。系统综述了定向钻注装备技术的发展历程、研究现状和待突破关键技术。首先,介绍了定向钻与地面注浆技术的发展历程;其次从重大科研项目、学术论文、授权专利以及工程实践等方面进行了分析与总结。结果表明:我国现阶段定向钻注技术总体已达到自主化、实用化的国际先进水平,但在千米级长距离快速钻进、复杂地质条件精准导向、地下工程精准注浆处置等核心技术方面仍存在“卡脖子”难题。面向战略性重大工程建设需求,提出了超长距离定向钻注一体化装备“预报、钻进、注浆、检测”四大功能模块,围绕随钻感知预报、快速钻进与卡钻预测、精准导向技术、远距离凝胶可控注浆材料、稳压控制分段注浆工艺、随钻检测系统六方面,开展了分析与讨论,可为我国定向钻注一体化装备技术发展和地下工程灾害防控提供参考。

程潮铁矿东区地面塌陷机制及扩展机制初探

根据程湖东区塌陷历史与现状,借助三维激光扫描技术重建了地面塌陷三维地表模型,结合surfer绘制出了地面累计沉降等值线图和累计沉降值盆地;最初塌陷点大多分布在大理岩及围岩蚀变带中;塌陷区自东向西呈条带状分布,北部塌陷要比南部严重;塌陷区内呈现类似"角峰"、"刃脊"等冰川地貌的特点。根据地质条件、采矿情况以及监测资料分析,认为地下采矿是诱因,地质条件是内因,二者共同作用导致了塌坑大多首先在大理岩及围岩蚀变带区域中出现。在塌坑出现后,较高的水平构造应力得到释放,使得由NE向节理切割成悬臂梁板的岩体被折断。通过建立的力学模型分析得到岩体折断的范围达到了172 m宽。折断的岩体沿着折断面发生倾倒滑移破坏。这种力学扩展机制使得塌坑范围不断扩大,最终形成一个大的塌陷盆地。

空天地一体三维态势显示系统应用

针对现有二三维态势显示平台的局限性,提出了一种空天地一体三维态势显示系统,并介绍了该系统的系统架构和工作原理。最后将空天地一体三维态势显示系统应用于某信息战对抗训练。应用结果表明,该系统实现了时空一体化、空天地一体化以及二三维一体联动的全方位态势信息的综合展示。

地裂缝错动对地铁区间隧道影响的三维离散元分析

拟建西安地铁2号线穿越10条地裂缝,地裂缝活动将影响地铁2号线的安全运营。应用三维离散元程序3DEC建立三维计算模型,分析了裂缝带错动对地铁区间隧道盾构管线的影响,得出了不同错距工况下隧道衬砌的变形和应力。通过计算得知,当土体上下盘底部竖向错距由10 cm增大到93 cm时,引起的衬砌竖向变形量由0.712 cm增大到13.99 cm,且最大变形均发生在沿纵向约35~36m处,距裂缝带距离约为9.5~8.5m;引起的管道纵向最大拉应力则由0.65MPa增大到18.43MPa,最大压应力由0.611MPa增大到16.9MPa,且最大应力区与最大变形区一致。这一结论的获得可为地铁设计、施工及其安全运营提供科学的理论指导及设计依据。

广州市三维地下空间决策支持系统研究

城市地下空间资源作为城市的重要自然资源,在城市基础设施建设、民防工程建设、环境建设等方面具有重要意义。提高地下空间资源的规划水平、开发水平、管理水平成为衡量一个城市现代化水平的重要指标。广州市三维地下空间决策支持系统通过分析广州市地下空间开发利用管理现状,实现地下空间信息处理的量化、可视化、实时更新与资源共享,是城市建设部门、管理部门、服务部门实现现代化管理的必备,是合理开发利用城市地下空间信息资源的基础。

面向水利工程的空地一体三维重建方法研究

针对倾斜摄影测量因航高和角度影响导致建筑物纹理信息获取不足,以及模型三维重建后整体精度低、局部模糊的问题。以某水利工程为研究对象,基于倾斜摄影系统和自主研发的双手机摄影成像系统,对空地影像采集方法和融合建模原理分析,进行倾斜摄影结合近景摄影的空地一体三维重建方法研究,得到水利工程高精度的三维重建模型,并进行模型精度检验。结果表明:该方法在倾斜影像基础上增加近景影像,保证了数据源的完整性,通过联合空中三角测量实现空地影像的融合建模,建模后模型纹理信息丰富,整体精度达厘米级。

考虑时间效应的隧道开挖三维沉降预测模型及应用

采用随机介质理论进行地铁隧道建设的沉降预测时难以考虑沉降随时间的变化过程。本文基于正态分布累计函数及随机介质理论,建立了考虑时间效应的三维地表沉降预测模型,分别推导了考虑时间效应的单隧道及双隧道的三维地表沉降预测公式、地表沉降三维倾斜率及三维曲率的计算方法。以北京地铁七号线东延豆各庄站—黑庄户站区间工程为背景,对沉降监测数据进行了反分析预测研究。结果表明:沉降-时间模型与监测数据较为吻合,验证了本模型的科学性;根据不同时刻的预测沉降曲面可以计算三维倾斜和三维曲率,获得了地表差异沉降及地表沉降曲面的形态随时间的变化规律。