一种岩土工程勘察协同作业调配方法及系统

本发明涉及信息及数据处理，特别涉及一种岩土工程勘察协同作业调配方法及系统。

背景技术：

1、岩土工程勘察是指在工程建设前，通过对地层岩性、地质构造、地形地貌及水文地质等自然条件的详细调查和分析，为工程设计、施工和运营提供科学依据的一项技术活动。其主要目的是了解和评估工程场地的地质环境，保证工程的安全性、稳定性和经济性。岩土工程勘察协同作业调配的现有技术，地理信息系统用于空间数据的管理和分析，帮助勘察人员更好地理解地质条件。遥感技术通过卫星或无人机获取高分辨率影像，辅助地质勘察。bim技术建筑信息模型技术，用于三维建模和数据集成，提高勘察效率。但是遥感影像可能受到天气、光照等因素的影响，导致数据质量不稳定；gis数据可能存在误差，影响分析结果的准确性；bim模型在实际应用中可能与实际情况存在偏差。

2、现有技术一，中国专利，申请号：202310241239.7公开了一种岩土工程勘察内业协同作业系统及方法，在工作人员选择作业模式后，产生基于文件作业模式和基于数据库作业模式的第一数据；根据第一数据选择作业模式，产生第二数据，服务器建立与外部应用程序的交互，产生第三数据，第三数据包括用户账号信息与权限信息；外部应用程序建立归档机制和日志记录机制，产生第四数据；服务器将第四数据输出。虽然新增了基于数据库的作业模式，该模式可建立与外部应用程序的交互，对工程勘察项目的状态进行归档记录，促进内业数据处理人员间的协同作业，保证数据及时更新和显示，实现项目的全过程显性化管控，提高生产效率和成果质量。但是缺乏对数据源的有效处理手段，导致协同作业的效果不佳。

3、现有技术二，中国专利，申请号202310059165.5公开了一种内外业协同的数字化工程地质调绘方法，包括：对初始资料数据进行预处理，得到调绘资料数据，确定地形地质条件和工程情况；根据地形地质条件和工程情况，开展内业地质调绘，得到初始地质调绘点与初始地质描述数据；开展外业地质调绘，对初始地质调绘点与初始地质描述数据进行调整，确定地质调绘点以及地质描述数据；根据地质调绘点与地质描述数据，确定地质调绘数据；在地质调绘数据合格时，将地质调绘数据导入调绘数据库，以使地质人员根据调绘数据库进行成果制作。虽然提高地质调绘效率，减轻外业工作强度，同时实现地质调绘数据采集、处理与成果制作的数字化。但是仅涉及地质调绘的技术手段，没有涉及协同作业调配，导致其应用范围有限。

4、现有技术三，中国专利，申请号202410462718.6公开了一种测绘协同作业方法及系统，包括：通过无人机获取待测绘区域的环境基础数据，将环境基础数据输入至预先建立的测绘路径规划模型中，得到测绘路径规划结果；根据待测绘区域的测绘任务数据和测绘配置数据进行任务分配，获取测绘子任务-测绘人员-作业时间分配结果；根据测绘路径规划结果和测绘子任务-测绘人员-作业时间分配结果，通过多agent的测绘作业协同模型，得到待测绘区域的人机协同调度。虽然不仅为测绘任务和测绘过程中信息的正确执行提供保障，而且协同各个成员以及无人机完成共同任务、提高团队数据重用度和协作效率，从而有效的避免人力、物力和财力的浪费。但是缺乏对环境基础数据的验证，一定程度上增加了测绘作业协同模型的数据负载压力，给协同作业带来了一定的难度。

5、目前现有技术一、现有技术二及现有技术三存在对地质相关数据缺乏校正的技术手段，导致地质数据可靠性较差；同时缺乏调配勘察人员和设备资源的内容，导致勘察作业的整体效率有待进一步提升的问题。因而，本发明提供一种岩土工程勘察协同作业调配方法及系统。

技术实现思路

1、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

2、本发明的一方面，提供一种岩土工程勘察协同作业调配方法，包含以下步骤：

3、利用采集设备全方位采集地质信息；从地质信息中筛选得到地质特征数据；将不同数据源的地质特征数据进行融合，得到融合后的地质特征数据；

4、对融合后的地质特征数据进行校正，纠正数据中的误差；对校正后的地质特征数据进行分析，识别和分类包含岩土层、地质构造和地下水岩土层、地质构造和地下水，预测潜在的地质灾害风险；

5、协同作业平台根据地质特征和地质风险分配勘察任务，调配勘察人员和设备资源。

6、一种可选的实施方式中，得到融合后的地质特征数据过程，包含以下步骤：

7、构建三维地质模型m，包含地层界面、断层及岩性分布等关键地质要素；对地质数据集及地质特征数据集进行数据清洗及数据标准化预处理；地质数据集是地质信息的集合，地质特征数据集是地质特征数据的集合；

8、利用地质模型和地质特征数据，提取关键地质特征；通过地质特征对齐将不同数据源的特征映射到地质模型中；采用基于地质模型的多模态融合网络，结合注意力机制和图神经网络进行地质信息融合，通过对比学习自动识别并去除重复的地质数据；

9、利用地质模型和生成对抗网络进行自适应误差校正，识别并处理融合数据中的异常值；将校正后的融合数据输出为统一格式的地质特征数据。

10、一种可选的实施方式中，预测潜在的地质灾害风险的过程，包含以下步骤：

11、采用统计学，识别并修正融合后的地质特征数据中的系统误差和随机误差；从地质数据中提取关键特征，岩土体的分布和产状、地质构造的发育特征及地下水埋藏条件；

12、采用支持向量机分类算法，对提取的特征进行分类，识别出不同类型的岩土层、地质构造和地下水；

13、利用地质特征数据和历史地质灾害数据，构建地质风险评估模型，将识别和分类的地质特征输入风险评估模型，预测潜在的地质灾害风险，输出风险等级和风险区域。

14、一种可选的实施方式中，识别并修正融合后的地质特征数据中的系统误差和随机误差的过程，包含以下步骤：

15、利用时间序列分析，识别融合后的地质特征数据中的长期趋势，判断是否存在系统性偏差；将融合后的地质特征数据与预设基准数据进行对比，通过差异分析识别系统误差；

16、根据基准比较结果，进行整体偏差校正；计算融合后的地质特征数据的方差，识别融合后的地质特征数据中的随机波动，判断是否存在显著的随机误差；利用频谱分析识别融合后的地质特征数据中的高频噪声，判断随机误差的来源和特性；

17、利用低通滤波去除融合后的地质特征数据中的高频噪声，平滑随机误差，对融合后的地质特征数据进行平滑处理。

18、一种可选的实施方式中，识别出不同类型的岩土层、地质构造和地下水的过程，包含以下步骤：

19、准备训练数据集，包括输入特征向量和相应的标签；特征向量对应地质特征数据，标签对应分类结果，包含岩层类型及地质构造类型；

20、支持向量机是找到一个最优的超平面，使得分类间隔最大化，通过优化问题描述；

21、求解优化问题，得到最优的超平面的法向量和偏置项，确定最优超平面。

22、一种可选的实施方式中，构建地质风险评估模型的过程，包含以下步骤：

23、将地质特征数据和历史地质灾害数据进行融合，构建综合的数据集，构建多层次的风险评估体系；利用历史地质灾害数据对地质风险评估模型进行训练和验证，调整地质风险评估模型参数；

24、根据地质风险评估模型的输出结果，划分不同的风险等级，并确定风险区域；

25、按照预设周期对地质风险评估模型进行优化，引入新的地质数据和灾害案例，更新地质风险评估模型参数；结合实时地质监测数据，对地质风险评估模型进行动态调整和反馈。

26、一种可选的实施方式中，利用历史地质灾害数据对地质风险评估模型进行训练和验证的过程，包含以下步骤：

27、从地质特征数据中提取关键特征，包含地质构造、岩土类型及地下水，构建特征向量；构建多层次的风险评估体系，包括地质特征、灾害关联特征和风险评估；

28、将历史地质灾害数据划分为训练集和验证集，利用训练集对地质风险评估模型进行训练，通过迭代优化地质风险评估模型参数；

29、采用k折交叉验证，评估地质风险评估模型的性能和稳定性；通过验证集评估地质风险评估模型的预测准确率、召回率及f1分数指标。

30、一种可选的实施方式中，调配勘察人员和设备资源的过程，包含以下步骤：

31、根据风险评估结果，协同作业平台对不同区域的勘察任务进行优先级排序，高风险区域优先级最高；将高优先级任务细化，确定具体的勘察目标和所需数据类型，包含岩土取样及地下水位监测；

32、根据任务需求，协同作业平台调配具备相应专业技能的勘察人员；根据任务类型，调配勘察设备；

33、协同作业平台将细化后的任务分发给相应的勘察团队，提供详细的地质信息和风险评估报告；实时监控勘察进度和数据采集情况，协同作业平台接收勘察团队的反馈，及时调整任务和资源分配。

34、一种可选的实施方式中，调配具备相应专业技能的勘察人员及勘察设备的过程，包含：

35、获取任务需求的具体内容，根据任务需求协同作业平台从勘察人员数据库中筛选与具体内容匹配的勘察人员，匹配的内容为勘察人员擅长的技术；

36、获取任务类型，根据任务类型协同作业平台从勘察设备数据中筛选与具体内容匹配的勘察设备，匹配的内容为勘察设备完成的工作内容；

37、协同作业平台通过物联网发送任务需求及任务类型，发送至对应勘察人员的终端设备，同时列出勘察设备的列表。

38、本发明的另一方面，提供一种实施所述的岩土工程勘察协同作业调配方法的岩土工程勘察协同作业调配系统，包括：

39、数据融合模块，负责利用采集设备全方位采集地质信息；从地质信息中筛选得到地质特征数据；将不同数据源的地质特征数据进行融合，得到融合后的地质特征数据；

40、特征识别模块，负责对融合后的地质特征数据进行校正，纠正数据中的误差；对校正后的地质特征数据进行分析，识别和分类包含岩土层、地质构造和地下水等地质特征，预测潜在的地质灾害风险；

41、协同调配模块，负责协同作业平台根据地质特征和地质风险分配勘察任务，调配勘察人员和设备资源。

42、本发明全方位采集和数据融合，通过利用采集设备全方位采集地质信息，保证信息的全面性和准确性；从地质信息中筛选得到地质特征数据，去除无关信息，提高数据的精准度；将不同数据源的地质特征数据进行融合，弥补单一数据源的不足，提高数据的完整性和可靠性，为后续分析提供更全面的基础数据。数据校正和分析，对融合后的地质特征数据进行校正，纠正数据中的误差和异常值，提高数据的准确性和可靠性；对校正后的地质特征数据进行分析，快速识别和分类岩层、断层、地下水位等地质特征，并预测潜在的地质灾害风险，为后续的风险评估和任务调配提供科学依据。协同作业平台与任务调配，协同作业平台根据地质特征和地质风险分配勘察任务，保证任务分配的合理性和针对性；根据任务需求，智能调配勘察人员和设备资源，保证勘察任务的高效执行，优化资源配置，提高勘察作业的整体效率和效果。