内嵌行业规范的探地雷达地下异常风险评估系统及方法与流程

本发明属于探地雷达探测与风险智能评估，特别涉及一种内嵌行业规范的探地雷达地下异常风险评估系统及方法。

背景技术：

1、随着地下空间开发与基础设施运维需求的快速提升，探地雷达（gpr）凭借其无损、高效、高精度的优势，已成为地下空洞、疏松体、脱空等隐蔽异常探测的核心技术手段，而地下异常的风险评估是基础设施安全管控、应急处置与病害治理的核心依据。然而，现有探地雷达风险评估系统仍存在以下问题：

2、系统与行业规范脱节，全流程缺乏合规性管控。国家及行业现行规范仅作为人工事后核对的参考文本，从探测作业参数设定、信号处理、异常判读到风险定级均依赖操作人员个人经验，容易出现与规范不符的问题，导致输出成果不符合工程报审要求，无法直接用于治理设计与应急管控，严重影响工程效率。

3、风险评估标准不统一，结果缺乏权威性。现有系统多采用自定义评估规则，未严格遵循行业规范中明确的评价指标与判定标准，不同系统对同一异常的评估结果差异大，无法形成标准化的管控流程，容易出现因风险分级错误导致的安全事故或过度治理问题。

4、现有技术多聚焦于数据处理算法或单一场景评估，均未实现行业规范全流程内嵌管控，未形成从数据校验到成果输出的完整闭环。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种内嵌行业规范的探地雷达地下异常风险评估系统及方法，实现了以行业规范为准绳的自动化、标准化、客观化评估。

2、本发明的技术方案如下：

3、内嵌行业规范的探地雷达地下异常风险评估系统，包括：

4、合规性管控中枢模块，用于存储并结构化拆解现行有效的行业规范，将规范条款转化为系统可调用的量化规则集与标准化模板，所述量化规则集至少包括采集参数合规阈值、异常判别规则、风险分级规则和成果输出规则；

5、数据采集与前置校验模块，用于获取探地雷达采集参数、探地雷达数据和工程环境数据，并调用所述合规性管控中枢模块中的采集参数合规阈值，在探地雷达数据进入处理流程前对所述探地雷达采集参数执行合规性校验，仅将通过校验的探地雷达数据输出至数据处理流程；

6、数据处理与异常识别模块，用于调用所述合规性管控中枢模块中的异常判别规则，对通过校验的探地雷达数据执行标准化处理及异常自动识别，输出异常特征信息及其对应的规范判别依据；

7、风险评估与成果生成模块，用于调用所述合规性管控中枢模块中的风险分级规则和成果输出规则，基于所述异常特征信息和工程环境数据，执行风险等级评估并生成符合规范要求的成果输出；

8、其中，所述数据采集与前置校验模块、数据处理与异常识别模块、风险评估与成果生成模块分别与所述合规性管控中枢模块通信连接，构成以合规性管控中枢模块为统一规则源，且各模块均依据所调用的规则自动执行相应处理与评估操作的闭环处理架构。

9、进一步的，所述合规性管控中枢模块包括多个规范子库，所述多个规范子库按工程行业类别划分，每个规范子库分别结构化存储对应行业的采集参数合规阈值、异常判别规则、风险分级规则和成果输出规则；

10、所述系统根据选定的目标行业，自动调用对应的规范子库作为全流程的统一规则源。

11、进一步的，所述工程行业类别包括市政道路、公路、铁路、机场场道、水利堤防中的至少一种；

12、所述异常判别规则中定义的地下异常类型包括空洞、疏松体、脱空、富水体、管线破损、土体裂隙、岩溶中的至少一种；

13、所述风险分级规则将风险等级划分为至少四个级别。

14、进一步的，所述数据采集与前置校验模块的合规性校验包括：

15、提取所获取的探地雷达采集参数，将所述探地雷达采集参数与所述合规性管控中枢模块中对应的采集参数合规阈值进行比对；

16、当所述探地雷达采集参数符合阈值要求时，判定探地雷达数据合规并予以放行；

17、当所述探地雷达采集参数不符合阈值要求时，判定探地雷达数据不合规，输出不合规项及对应的规范修正提示信息，并阻断该探地雷达数据进入所述数据处理与异常识别模块。

18、进一步的，所述数据处理与异常识别模块包括：

19、数据预处理单元，用于调用所述合规性管控中枢模块中规定的预处理流程及参数范围，对通过校验的探地雷达数据执行标准化处理，输出处理后的数据剖面；

20、异常识别单元，用于部署经训练的异常识别模型，基于所述数据剖面和所述合规性管控中枢模块中的异常判别规则，执行异常目标检测与特征提取，输出异常的类型、空间位置、几何尺寸及对应的规范判别依据。

21、进一步的，所述标准化处理依次包括直流去偏移、时间零点校正、背景噪声去除、增益补偿、带通滤波和偏移归位处理，每一步处理均调用所述合规性管控中枢模块中规定的参数范围，处理完成后输出预处理合规性校验报告；

22、所述经训练的异常识别模型为深度学习模型，其训练样本的标注类别与所述合规性管控中枢模块中定义的异常类型一一对应，所述异常识别模型输出结果自动关联对应的规范条款，并自动剔除不符合异常判别规则的虚假目标。

23、进一步的，所述风险评估与成果生成模块包括：

24、风险评估单元，用于调用所述合规性管控中枢模块中的风险分级规则，基于异常特征信息和工程环境数据，执行风险综合评分计算和等级划分，并匹配对应的处置措施建议；

25、成果输出单元，用于调用所述合规性管控中枢模块中的成果输出规则，自动生成包含异常清单、风险等级和规范依据的标准化成果报告，以及异常空间分布的可视化图件。

26、进一步的，所述风险评估单元的评估流程包括：

27、确定评估维度集合，所述评估维度包括异常类型、几何尺寸、埋深、工程等级、地层条件和周边环境因素中的两个或者两个以上；

28、按照所述风险分级规则中定义的量化阈值，对各评估维度分别进行量化打分，并依据规则定义的加权算法计算综合风险评分；

29、根据规则定义的评分区间，将综合风险评分映射为对应风险等级，并同步输出规则定义的处置措施与处置时限。

30、进一步的，还包括迭代优化模块，所述迭代优化模块用于接收外部反馈数据，基于所述反馈数据对所述数据处理与异常识别模块和/或所述风险评估与成果生成模块进行调整，并同步更新所述合规性管控中枢模块中的规则集。

31、内嵌行业规范的探地雷达地下异常风险评估方法，包括以下步骤：

32、预先构建并存储由现行行业规范转化而成的量化规则集，所述量化规则集至少包括采集参数合规阈值、异常判别规则、风险分级规则和成果输出规则；

33、获取探地雷达采集参数、探地雷达数据和工程环境数据，调用所述采集参数合规阈值在数据进入处理流程前对采集参数执行合规性校验，仅将通过校验的探地雷达数据输出；

34、调用所述异常判别规则，对通过校验的探地雷达数据执行标准化处理及异常自动识别，输出异常特征信息及其对应的规范判别依据；

35、调用所述风险分级规则和成果输出规则，基于所述异常特征信息和工程环境数据，执行风险等级评估并生成符合规范要求的成果输出；

36、其中，上述各步骤中调用的规则均来源于预先构建的量化规则集，各步骤均依据所调用的规则自动执行。

37、本发明的有益效果如下：

38、本发明的一种内嵌行业规范的探地雷达地下异常风险评估系统，通过将行业规范结构化拆解并内嵌到系统全流程，从数据采集前置校验、标准化预处理、规范型异常识别、合规性风险评估到标准化成果输出，每一个环节均以规范为管控依据，消除人为合规性误差，输出成果符合行业规范要求，可直接用于工程报审、治理设计与应急管控，无需二次人工核对规范，大幅提升工程效率。

39、该系统的风险评估遵循现行行业规范明确的分级维度、量化阈值与等级划分规则，同一工程场景下的评估结果统一，解决了现有技术分级标准混乱、结果不被行业认可的问题，评估结果具备行业权威性，可为基础设施安全管控、应急处置提供统一、可靠的决策依据。

40、该系统设置分行业的规范子库，覆盖市政、公路、铁路、机场、水利五大核心工程场景，内置各行业现行有效规范，可根据工程所属行业灵活调用对应的合规管控规则，一套系统可满足多场景工程应用需求，解决了现有系统单一行业适配、通用性差的问题。

41、该系统实现了从数据导入、合规校验、预处理、异常识别、风险评估到成果输出的全流程自动化处理，无需人工逐段分析雷达剖面、人工对照规范条款，处理效率较传统人工模式大幅提升，同时消除人工经验差异导致的识别错误、分级偏差。

42、该系统设置规范更新接口与工程验证接口，可快速同步最新版行业规范，同时可根据实际工程开挖数据持续优化识别模型与风险分级规则，保证系统的识别精度与评估匹配度持续提升。

43、该系统实现了探地雷达地下异常评估与行业规范的深度融合，形成了全流程合规管控的完整闭环，可广泛应用于城市基础设施运维、交通工程养护、水利工程安全管控等多个领域，为地下隐蔽异常的风险管控提供了合规、权威、高效的智能化工具，可有效降低地下异常引发的安全事故风险，具备较高的经济与社会效益。