基于市政工程的地下管线测绘方法及系统与流程

本发明涉及地下管线测绘，具体为基于市政工程的地下管线测绘方法及系统。

背景技术：

1、随着城市化进程的不断推进，城市地下空间的开发利用愈加广泛，市政工程中的地下管线网络逐渐变得复杂和密集。地下管线涵盖了供水、排水、燃气、电力和通信等多种基础设施，作为城市运行的“生命线”，其精确测绘对于保障城市规划的科学性、工程建设的顺利进行以及后期维护管理的有效性至关重要。

2、在申请公布号为cn117705067b的中国发明申请中，公开了一种基于多源测绘数据的通防管线勘测方法及系统，该方法包括：获取目标区域的正射影像图和激光点云数据；基于正射影像图，得到目标区域的所有通防管线及其每个通防管线的距离及长度，生成第一数据集；基于激光点云数据，得到每个通防管线节点的地标高度及每个通防管线对应的悬高数据，生成第二数据集；获取每个通防管线的种类及属性，生成第三数据集；将第一数据集、第二数据集和第三数据集输入到移动勘测系统中整合，生成目标区域的通防管线图。本发明具有勘测效率高、偶然误差小、可实时查证、且可以高精度的测量通防管线的高度、悬高等信息；此外，通过更新多源测绘数据，可实现数据的动态更新，满足勘测周期内阶段的数据需要。

3、结合现有技术，以上申请还存在以下不足：

4、在当前的市政工程地下管线测绘过程中，普遍存在定位不准确、数据可靠性不足等问题，影响了施工的安全性和效率。传统测绘方法容易受到复杂地质条件、管线材质和外部环境变化的影响，导致测绘结果存在较大误差。此外，现有的误差评估机制往往无法及时调整测绘设备的参数，导致测绘精度难以满足工程要求。因此，现状中常常需要多次重复测绘，耗费大量时间和人力资源，不易于高效地完成市政工程中的地下管线定位任务。现有的测绘设备在复杂的地质条件下难以稳定工作，尤其是受到环境温度波动和地震波速变化时，测绘结果往往存在较大偏差。这些问题导致测绘数据的可靠性降低，进而影响到市政工程的整体施工质量。在发生这些异常情况后，可能会出现工程延误和资源浪费，甚至会引发施工安全事故，因此，如何提升地下管线测绘的精度和可靠性成为当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了基于市政工程的地下管线测绘方法及系统，解决了上述背景技术中的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于市政工程的地下管线测绘方法及系统，包括测绘数据采集模块、数据计算模块、误差评估模块和精度优化模块；

3、所述测绘数据采集模块用于通过采集设备对测绘过程中的测绘精度影响数据进行实时采集，并对采集到的测绘精度影响数据进行预处理；

4、所述数据计算模块用于将预处理后的测绘精度影响数据进行相关联，计算获取地质阻抗系数dzk、管线材质系数gxc、环境温度系数hjw和地震波速系数dzb；

5、所述误差评估模块用于将获取的地质阻抗系数dzk、管线材质系数gxc、环境温度系数hjw和地震波速系数dzb，计算获取精度误差系数jd，并预设第一精度误差阈值m和预设第二精度误差阈值n，进行初步对比评估，并根据评估结果选择开启第二评估机制；

6、所述精度优化模块通过构建调控公式，并依据获取的精度误差系数jd进行获取调控参数popt，将获取的调控参数popt与精度误差系数jd进行相关联计算，获取测绘设备综合调整系数zhtz，并开启第二评估机制，所述第二评估机制用于预设第一精度误差阈值m与所获取的测绘设备综合调整系数zhtz进行二次对比评估，并根据评估结果生成调控信息。

7、优选的，所述测绘数据采集模块包括测绘数据采集单元和数据预处理单元；

8、所述测绘数据采集单元用于通过采集设备进行实时采集测绘过程中的测绘精度影响数据；

9、所述采集设备包括地质电阻率仪、地质雷达gpr、地震波速测试仪、地下热流密度测量仪和管线材质分析仪；

10、所述数据预处理单元用于对采集到的测绘精度影响数据使用中值滤波和平均滤波方法平滑数据，去除偶发性噪声，利用统计方法检测并剔除异常数据点，并对测绘精度影响数据进行数据校正、数据插值和数据标准化处理，并获取地质数据组、管线材质数据组、环境温度数据组和地震波速数据组；

11、所述地质数据组包括地质材料的电阻率dz、地质层的厚度dh、电流流过的横截面积hj、地表电阻db和地下电流流动的路径长度lc；

12、所述管线材质数据组包括管线材质的电导率dd、管线材质的磁导率cd、管线的壁厚bh和管线的直径zj；

13、所述环境温度数据组包括地下热流密度rm、地下材料的热导率rd和地质层的深度sd；

14、所述地震波速数据组包括地层的弹性模量tx、地层密度dm、地震波在地下传播的时间差、地下深度和纵波速度vp。

15、优选的，所述数据计算模块包括地质阻抗计算单元、管线材质计算单元、环境温度计算单元和地震波速计算单元；

16、所述地质阻抗计算单元用于依据所获取的地质数据组，进行无量纲化处理后，分析计算获取地质阻抗系数dzk；

17、所述地质阻抗系数dzk通过以下公式获取：

18、；

19、所述管线材质计算单元用于依据所获取的管线材质数据组，进行无量纲化处理后，分析计算获取管线材质系数gxc；

20、所述管线材质系数gxc通过以下公式获取：

21、；

22、所述环境温度计算单元用于依据所获取的环境温度数据组，进行无量纲化处理后，分析计算获取环境温度系数hjw；

23、所述环境温度系数hjw通过以下公式获取：

24、。

25、优选的，所述管线材质计算单元用于依据所获取的管线材质数据组，进行无量纲化处理后，分析计算获取地震波速系数dzb；

26、所述地震波速系数dzb通过以下公式获取：

27、；

28、式中，表示泊松比。

29、优选的，所述误差评估模块包括综合误差计算单元和误差评估单元；

30、所述综合误差计算单元用于依据所获取的地质阻抗系数dzk、管线材质系数gxc、环境温度系数hjw和地震波速系数dzb相关联，进行无量纲化处理后，汇总计算获取精度误差系数jd；

31、所述精度误差系数jd，通过以下公式获取：

32、；

33、式中，ln表示对数函数，表示误差在温度梯度和地震波速相对较小时变化较慢，在较大值时迅速增加；a表示地质阻抗系数dzk的调节系数，b表示环境温度系数hjw和地震波速系数dzb共同对误差影响的调节系数，c表示地质阻抗系数dzk和管线材质系数gxc共同对误差影响的调节系数。

34、优选的，所述误差评估单元通过预设第一精度误差阈值m和预设第二精度误差阈值n与所获取精度误差系数jd进行初步对比评估，并根据评估结果生成优化信息，具体评估方案如下；

35、当精度误差系数jd≤预设第一精度误差阈值m时，表示地下管线测绘数据精度在标准误差范围内，此时无需调整；

36、当预设第二精度误差阈值n＞精度误差系数jd＞预设第一精度误差阈值m时，表示地下管线测绘数据精度偏离标准误差范围，此时获取优化信号，将信号传输至测绘精度优化模块进行优化，并开启二次评估；

37、当精度误差系数jd≥预设第二精度误差阈值n时，表示地下管线测绘数据精度偏离的误差范围无法更正，此时需要进行重新测绘。

38、优选的，所述精度优化模块包括独立计算单元和汇总计算单元；

39、所述独立计算单元用于构建调控公式，并依据所获取的精度误差系数jd获取调控参数popt；

40、所述调控参数popt通过以下调控公式获取：

41、；

42、式中，表示初始参数值，表示在时间t上与第i个参数相关的精度误差系数，识别和量化不同环境和系统状态对误差的贡献程度；t表示该项的时间常数；k1和k2分别表示调控公式的权重系数和进度误差相关系数关联的调整系数，表示变化量，表示防止分母为零的小正数；表示调控中非线性项的权重；exp表示指数衰减函数；log表示对数函数。

43、优选的，所述汇总计算单元包括综合调控计算单元和调控评估单元；

44、所述综合调控计算单元用于将所获取的调控参数popt和精度误差系数jd进行无量纲化处理后，相关联计算获取测绘设备综合调整系数zhtz；

45、所述测绘设备综合调整系数zhtz通过以下公式计算获取：

46、；

47、式中，表示反馈增益系数，表示精度误差随时间的变化率；表示调控参数相对于精度误差的导数，表明精度误差变化对调控参数的直接影响；表示周期性调整的幅度；表示调控的频率；表示相位偏移；表示在时间t的参数调整量；sin表示正弦函数，用于应对环境中的周期性干扰和系统内部的周期性波动。

48、优选的，所述调控评估单元通过初步计算地下管线测绘数据精度偏离标准误差范围时，启动第二评估机制，所述第二评估机制，通过预设第一精度误差阈值m与所获取的测绘设备综合调整系数zhtz进行二次对比评估，并根据相关的评估结果，生成相应的优化信息，具体评估方案如下；

49、当测绘设备综合调整系数zhtz≤预设第一精度误差阈值m时，表示地下管线测绘数据精度调整至标准误差范围内，此时无需调整；

50、当测绘设备综合调整系数zhtz＞预设第一精度误差阈值m时，表示地下管线测绘数据精度未调整至标准误差范围内，此时再次对测绘设备进行调整，对调整后的精度数据传输至综合误差计算单元进行迭代调整和计算，直到误差达到标准。

51、基于市政工程的地下管线测绘方法，包括以下步骤：

52、步骤一、通过采集设备对测绘过程中的测绘精度影响数据进行实时采集，并对采集到的测绘精度影响数据进行预处理；

53、步骤二、将预处理后的测绘精度影响数据进行相关联，计算获取地质阻抗系数dzk、管线材质系数gxc、环境温度系数hjw和地震波速系数dzb；

54、步骤三、将获取的地质阻抗系数dzk、管线材质系数gxc、环境温度系数hjw和地震波速系数dzb，计算获取精度误差系数jd，并预设第一精度误差阈值m和预设第二精度误差阈值n，进行初步对比评估，并根据评估结果选择开启第二评估机制；

55、步骤四、通过构建调控公式，并依据获取的精度误差系数jd进行获取调控参数popt，将获取的调控参数popt与精度误差系数jd进行相关联计算，获取测绘设备综合调整系数zhtz，并开启第二评估机制，所述第二评估机制用于预设第一精度误差阈值m与所获取的测绘设备综合调整系数zhtz进行二次对比评估，并根据评估结果生成调控信息。

56、本发明提供了基于市政工程的地下管线测绘方法及系统。具备以下有益效果：

57、（1）该系统通过系统化地采集影响地下管线精确定位的多种因素，可以有效地获取并分析影响定位精度的主要变量。这些数据的采集不仅可以帮助建立更加准确的地质模型，还能为后续的误差分析和优化提供基础数据支持，从而提升地下管线定位的整体准确性。

58、（2）该系统通过分析地质数据组、管线材质数据组、环境温度数据组和地震波速数据组，计算出地质阻抗系数dzk、管线材质系数gxc、环境温度系数hjw和地震波速系数dzb。这些系数通过无量纲化处理后进行汇总，最后综合计算获取精度误差系数jd。误差评估模块则通过预设第一精度误差阈值m和预设第二精度误差阈值n，对精度误差系数jd进行评估，并根据结果在必要时启动精度优化模块，进行调整和优化。不仅提高了测绘结果的精度，还通过迭代评估机制确保测绘精度在标准误差范围内，大幅降低了因数据偏差导致的施工风险。

59、（3）该系统的精度优化模块构建调控公式，通过对测绘误差进行迭代调整，获取测绘设备的综合调整系数zhtz。通过设备的综合调整系数zhtz对比预设第一精度误差阈值m，确保了管线测绘精度在可控范围内。如果误差超出阈值，系统将自动调整测绘设备的参数，并重新进行测绘与评估，直至精度达到标准要求。通过这种方式，系统显著提高了地下管线位置的精确定位能力，减少了重复测绘的工作量和成本，为市政工程的建设和维护提供了可靠的技术支持。