本申請涉及地理信息系統(tǒng)(gis)，具體涉及基于gis與人工智能技術(shù)的地下管線自動建模方法。

背景技術(shù)：

1、管線自動建模技術(shù)是在市政管線綜合設(shè)計和地下管線管理中應(yīng)用的一種技術(shù)。在進(jìn)行市政管線綜合設(shè)計時，設(shè)計人員通常會收到甲方提供的測繪部門做的現(xiàn)狀管線物探平面圖，這些圖紙上會有代表管道的線條，但由于沒有管道直徑等屬性，無法直觀地檢查管道之間是否存在碰撞或凈距是否滿足規(guī)范要求。對于管道之間的水平凈距和垂直凈距，需要手動計算或查詢標(biāo)高等信息進(jìn)行推算。

2、此外，地下管線具有隱蔽性高、復(fù)雜性強、體量龐大等特點，傳統(tǒng)的二維設(shè)計方式難以滿足現(xiàn)代管線管理的需求。因此，提高可視化技術(shù)，進(jìn)行更生動、更真實的三維還原，完成管線脈絡(luò)三維可視，是實現(xiàn)管網(wǎng)故障險情提前預(yù)警和及時處理的關(guān)鍵。

3、而基于gis與人工智能技術(shù)的地下管線自動建模方法能夠結(jié)合地理信息系統(tǒng)(gis)和人工智能(ai)技術(shù)來實現(xiàn)地下管線快速、準(zhǔn)確建模的方法。通過利用gis提供的空間數(shù)據(jù)管理和分析能力，結(jié)合ai中的機器學(xué)習(xí)算法等技術(shù)，可以自動識別和提取地下管線的信息，并構(gòu)建出三維模型。這種方法能夠顯著提高建模的速度和準(zhǔn)確性，減少人工干預(yù)的需求。

4、然而，這種方法也面臨著一些挑戰(zhàn)，尤其是在如何在降低硬件和軟件要求的情況下提高數(shù)據(jù)處理效率和建模精度方面。由于地下管線的數(shù)據(jù)量龐大且復(fù)雜，傳統(tǒng)的處理方式往往需要高性能的計算資源才能保證建模的質(zhì)量。因此，如何優(yōu)化算法以適應(yīng)更廣泛的硬件配置，同時確保建模的精度不受影響，成為了一個亟待解決的問題。此外，還需要考慮如何簡化軟件操作流程，使得非專業(yè)人員也能輕松使用這些工具進(jìn)行管線建模工作。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本公開實施例提供了基于gis與人工智能技術(shù)的地下管線自動建模方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

2、基于gis與人工智能技術(shù)的地下管線自動建模方法，包括：

3、利用輕量級傳感器采集地下管線的空間位置和屬性數(shù)據(jù)；

4、通過機器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化數(shù)據(jù)處理流程,減少計算資源需求同時保持高精度；

5、結(jié)合地理信息系統(tǒng)gis進(jìn)行空間分析,自動構(gòu)建三維模型并驗證其準(zhǔn)確性；

6、實施模型簡化技術(shù)和智能識別修正錯誤連接或缺失部分,確保最終模型質(zhì)量的同時降低處理時間。

7、根據(jù)一個實施例，所述利用輕量級傳感器采集地下管線的空間位置和屬性數(shù)據(jù)包括：

8、利用輕量級傳感器發(fā)射特定頻率的電磁波信號；

9、接收反射回來的信號并記錄信號強度和反射時間；

10、根據(jù)反射時間計算地下管線的深度；

11、根據(jù)信號強度和預(yù)設(shè)閾值判斷是否為有效信號，其中當(dāng)信號強度大于預(yù)設(shè)閾值時，則判定為有效信號。

12、根據(jù)一個實施例，接收反射回來的信號并記錄信號強度和反射時間包括：

13、啟動計時器并開始記錄時間；

14、監(jiān)測反射信號的到達(dá)；

15、停止計時器并記錄反射時間；

16、根據(jù)反射時間和預(yù)設(shè)的時間范圍判斷是否為有效反射，其中當(dāng)反射時間落在預(yù)設(shè)的時間范圍內(nèi)時，則判定為有效反射。

17、根據(jù)一個實施例，啟動計時器并開始記錄時間包括：

18、初始化計時器；

19、設(shè)置計時器為啟動狀態(tài)；

20、開始記錄時間；

21、在記錄時間超過預(yù)設(shè)的最大等待時間時停止計時，其中當(dāng)記錄時間超過預(yù)設(shè)的最大等待時間時，則停止計時。

22、根據(jù)一個實施例，設(shè)置計時器為啟動狀態(tài)包括：

23、將計時器的狀態(tài)標(biāo)志位設(shè)置為啟動狀態(tài)；

24、等待反射信號返回；

25、在接收到反射信號后讀取計時器狀態(tài)；

26、如果計時器狀態(tài)標(biāo)志位仍為啟動狀態(tài)，則繼續(xù)等待直至信號返回，其中如果計時器狀態(tài)標(biāo)志位仍為啟動狀態(tài)，則繼續(xù)等待直至信號返回。

27、根據(jù)一個實施例，將計時器的狀態(tài)標(biāo)志位設(shè)置為啟動狀態(tài)包括：

28、清零計時器狀態(tài)標(biāo)志位；

29、設(shè)置計時器狀態(tài)標(biāo)志位為啟動狀態(tài)；

30、監(jiān)控計時器狀態(tài)標(biāo)志位的變化；

31、如果計時器狀態(tài)標(biāo)志位未改變，則保持啟動狀態(tài)，其中如果計時器狀態(tài)標(biāo)志位未改變，則保持啟動狀態(tài)。

32、根據(jù)一個實施例，所述通過機器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化數(shù)據(jù)處理流程,減少計算資源需求同時保持高精度包括：

33、利用預(yù)處理模塊對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步清理；

34、采用特征選擇算法篩選出對模型構(gòu)建影響最大的特征集；

35、應(yīng)用輕量化模型訓(xùn)練技術(shù)以減少計算資源消耗；

36、基于特征重要性評分調(diào)整模型參數(shù)，其中特征重要性評分fis由機器學(xué)習(xí)模型輸出。

37、根據(jù)一個實施例，所述特征選擇算法篩選出對模型構(gòu)建影響最大的特征集包括：

38、對每個特征計算其與目標(biāo)變量的相關(guān)系數(shù)；

39、設(shè)置相關(guān)系數(shù)閾值t，其中當(dāng)相關(guān)系數(shù)大于t時保留該特征；

40、基于相關(guān)系數(shù)閾值t進(jìn)行特征篩選，其中t的取值范圍為5至9之間。

41、根據(jù)一個實施例，設(shè)置相關(guān)系數(shù)閾值t包括：

42、確定候選閾值集合c；

43、遍歷候選閾值集合c中的每一個閾值；

44、基于候選閾值集合c計算在不同閾值下模型的性能指標(biāo)；

45、選取使得性能指標(biāo)最優(yōu)的閾值作為t。

46、根據(jù)一個實施例，

47、對于每個候選閾值，使用交叉驗證方法評估模型性能；

48、基于交叉驗證結(jié)果計算平均準(zhǔn)確率acc；

49、如果平均準(zhǔn)確率acc高于預(yù)定的最低準(zhǔn)確率要求，則記錄當(dāng)前閾值；

50、選擇記錄的閾值中使平均準(zhǔn)確率acc最高的閾值作為t。

51、根據(jù)一個實施例，如果平均準(zhǔn)確率acc高于預(yù)定的最低準(zhǔn)確率要求包括：

52、設(shè)定最低準(zhǔn)確率要求lar；

53、基于最低準(zhǔn)確率要求lar判斷當(dāng)前閾值下的平均準(zhǔn)確率是否滿足條件；

54、如果平均準(zhǔn)確率acc大于或等于lar，則記錄當(dāng)前閾值；

55、否則，繼續(xù)遍歷下一個閾值。

56、本發(fā)明提供了基于gis與人工智能技術(shù)的地下管線自動建模方法，包括：利用輕量級傳感器采集地下管線的空間位置和屬性數(shù)據(jù)；通過機器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化數(shù)據(jù)處理流程,減少計算資源需求同時保持高精度；結(jié)合地理信息系統(tǒng)gis進(jìn)行空間分析,自動構(gòu)建三維模型并驗證其準(zhǔn)確性；實施模型簡化技術(shù)和智能識別修正錯誤連接或缺失部分,確保最終模型質(zhì)量的同時降低處理時間。通過本公開實施例的方案，能夠解決如何在降低硬件和軟件要求的情況下提高數(shù)據(jù)處理效率和建模精度。

技術(shù)特征：

1.基于gis與人工智能技術(shù)的地下管線自動建模方法，其特征在于，包括：利用輕量級傳感器采集地下管線的空間位置和屬性數(shù)據(jù)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于gis與人工智能技術(shù)的地下管線自動建模方法，其特征在于，所述利用輕量級傳感器采集地下管線的空間位置和屬性數(shù)據(jù)包括：利用輕量級傳感器發(fā)射特定頻率的電磁波信號；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于gis與人工智能技術(shù)的地下管線自動建模方法，其特征在于，接收反射回來的信號并記錄信號強度和反射時間包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于gis與人工智能技術(shù)的地下管線自動建模方法，其特征在于，啟動計時器并開始記錄時間包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于gis與人工智能技術(shù)的地下管線自動建模方法，其特征在于，設(shè)置計時器為啟動狀態(tài)包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于gis與人工智能技術(shù)的地下管線自動建模方法，其特征在于，將計時器的狀態(tài)標(biāo)志位設(shè)置為啟動狀態(tài)包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于gis與人工智能技術(shù)的地下管線自動建模方法，其特征在于，所述通過機器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化數(shù)據(jù)處理流程,減少計算資源需求同時保持高精度包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于gis與人工智能技術(shù)的地下管線自動建模方法，其特征在于，所述特征選擇算法篩選出對模型構(gòu)建影響最大的特征集包括：對每個特征計算其與目標(biāo)變量的相關(guān)系數(shù)；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于gis與人工智能技術(shù)的地下管線自動建模方法，其特征在于，設(shè)置相關(guān)系數(shù)閾值t包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于gis與人工智能技術(shù)的地下管線自動建模方法，其特征在于，計算在不同閾值下模型的性能指標(biāo)包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了基于GIS與人工智能技術(shù)的地下管線自動建模方法，包括：利用輕量級傳感器采集地下管線的空間位置和屬性數(shù)據(jù)；通過機器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化數(shù)據(jù)處理流程,減少計算資源需求同時保持高精度；結(jié)合地理信息系統(tǒng)GIS進(jìn)行空間分析,自動構(gòu)建三維模型并驗證其準(zhǔn)確性；實施模型簡化技術(shù)和智能識別修正錯誤連接或缺失部分,確保最終模型質(zhì)量的同時降低處理時間。通過本公開實施例的方案，能夠解決如何在降低硬件和軟件要求的情況下提高數(shù)據(jù)處理效率和建模精度。

技術(shù)研發(fā)人員：張璠,董然,尹文廣,許瑩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京浩宇天地測繪科技發(fā)展有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23