地下排水管網(wǎng)智能檢測(cè)技術(shù)

目錄
前言
第1章　概述　1
1.1　管道行業(yè)發(fā)顧史　1
1.2　排水管道現(xiàn)狀　3
1.3　管道引起的“城市病”　4
1.3.1　路面塌陷　4
1.3.2　城市內(nèi)澇　5
1.3.3　黑臭水體　5
1.3.4　污水濃度異常　6
1.4　排水管道結(jié)構(gòu)性缺陷　7
1.5　排水管道功能性缺陷　10
1.6　排水管道檢測(cè)的必要性　15
1.6.1　管道問(wèn)題及危害　15
1.6.2　制訂養(yǎng)護(hù)計(jì)劃的基礎(chǔ)　15
1.6.3　制訂修復(fù)方案的依據(jù)　17
1.6.4　雨污分流工程的需要　17
1.6.5　經(jīng)濟(jì)效益分析　19
參考文獻(xiàn)　19
第2章　國(guó)內(nèi)外排水管道檢測(cè)技術(shù)發(fā)展　21
2.1　概述　21
2.2　人工檢測(cè)方法　22
2.2.1　人工開井巡視　23
2.2.2　潛水檢查　25
2.2.3　簡(jiǎn)易工具檢查　27
2.3　管道視頻檢測(cè)技術(shù)　30
2.3.1　管道潛望鏡檢測(cè)　31
2.3.2　CCTV檢測(cè)　33
2.3.3　激光掃描檢測(cè)　39
2.4　管道聲吶檢測(cè)技術(shù)　41
2.4.1　基本知識(shí)　42
2.4.2　檢測(cè)方法　46
2.4.3　數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)　47
2.4.4　工程應(yīng)用　49
2.5　管道電法測(cè)漏技術(shù)　50
2.5.1　基本知識(shí)　51
2.5.2　檢測(cè)方法　53
2.5.3　數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)　53
2.5.4　工程應(yīng)用　54
2.6　雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)　56
2.6.1　技木原理　57
2.6.2　正演模型　59
2.6.3　反演模型　71
2.6.4　探地雷達(dá)檢測(cè)　75
2.6.5　管道雷達(dá)檢測(cè)　82
參考文獻(xiàn)　84
第3章　大數(shù)據(jù)與人工智能發(fā)展　86
3.1　概述　86
3.2　大數(shù)據(jù)的發(fā)展及應(yīng)用　86
3.2.1　大數(shù)據(jù)的基本概念　86
3.2.2　大數(shù)據(jù)的發(fā)展　87
3.2.3　大數(shù)據(jù)相關(guān)政策　87
3.2.4　大數(shù)據(jù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)　89
3.3　人工智能發(fā)展及應(yīng)用　90
3.3.1　人工智能基本概念　90
3.3.2　人工智能的發(fā)展　91
3.3.3　人工智能的應(yīng)用　93
3.4　機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展及應(yīng)用　101
3.4.1　機(jī)器學(xué)習(xí)的基本概念　101
3.4.2　機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展　104
3.4.3　機(jī)器學(xué)習(xí)的分類　106
3.4.4　機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用　114
3.5　深度學(xué)習(xí)發(fā)展及應(yīng)用　116
3.5.1　深度學(xué)習(xí)的基本概念　116
3.5.2　深度學(xué)習(xí)的發(fā)展　119
3.5.3　深度學(xué)習(xí)框架　126
3.5.4　深度學(xué)習(xí)的常見算法　135
參考文獻(xiàn)　151
第4章　基于CNN的排水管道缺陷檢測(cè)技術(shù)　153
4.1　概述　153
4.2　排水管道缺陷檢測(cè)算法綜述　153
4.2.1　傳統(tǒng)算法　154
4.2.2　機(jī)器學(xué)習(xí)　155
4.2.3　深度學(xué)習(xí)　157
4.3　基于深度學(xué)習(xí)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)介紹　159
4.3.1　卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)　159
4.3.2　現(xiàn)有的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　164
4.4　基于CNN的排水管道缺陷檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀　171
4.4.1　卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在工程領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀　172
4.4.2　卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在排水管道領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀　177
4.5　基于CNN的排水管道缺陷檢測(cè)技術(shù)基本原理　179
4.5.1　排水管道缺陷圖像獲取　180
4.5.2　建立排水管道缺陷數(shù)據(jù)集　180
4.5.3　模型訓(xùn)練　181
4.5.4　超參數(shù)的調(diào)優(yōu)　182
4.5.5　模型的測(cè)試　184
4.6　排水管道檢測(cè)技術(shù)評(píng)價(jià)及對(duì)比分析　187
4.6.1　準(zhǔn)確度上升曲線　187
4.6.2　各類別混淆矩陣統(tǒng)計(jì)分析　188
4.6.3　macro-F1分?jǐn)?shù)　189
4.7　檢測(cè)結(jié)果分析　190
參考文獻(xiàn)　191
第5章　基于目標(biāo)探測(cè)的排水管道管周缺陷雷達(dá)檢測(cè)　197
5.1　概述　197
5.2　目標(biāo)探測(cè)算法原理　198
5.2.1　目標(biāo)探測(cè)算法基礎(chǔ)　198
5.2.2　基于候選區(qū)域的目標(biāo)探測(cè)算法　200
5.2.3　基于回歸的目標(biāo)探測(cè)算法　208
5.3　深度學(xué)習(xí)目標(biāo)探測(cè)算法應(yīng)用現(xiàn)狀　217
5.3.1　目標(biāo)探測(cè)算法在工程領(lǐng)域的應(yīng)用　217
5.3.2　目標(biāo)探測(cè)算法在管道領(lǐng)域的應(yīng)用　219
5.4　探地雷達(dá)算法原理　222
5.5　探地雷達(dá)圖像檢測(cè)　224
5.5.1　檢測(cè)方法概述　224
5.5.2　智能檢測(cè)方法　225
5.5.3　檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)分析　229
參考文獻(xiàn)　230
第6章　基于實(shí)例分割算法的排水管道缺陷分割　234
6.1　概述　234
6.2　深度學(xué)習(xí)實(shí)例分割算法應(yīng)用現(xiàn)狀　234
6.2.1　實(shí)例分割算法在工程領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀　235
6.2.2　實(shí)例分割算法在地下管網(wǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀　237
6.3　實(shí)例分割算法原理　238
6.3.1　基本步驟　238
6.3.2　常見實(shí)例分割模型　244
6.4　實(shí)例分割算法評(píng)價(jià)指標(biāo)　250
6.4.1　準(zhǔn)確率　250
6.4.2　精確率與召回率　251
6.4.3　F分?jǐn)?shù)　251
6.4.4　P-R曲線、AP及MAP　251
6.5　基于實(shí)例分割算法的排水管道缺陷智能分割結(jié)果分析　252
6.5.1　實(shí)驗(yàn)環(huán)境　252
6.5.2　評(píng)估指標(biāo)　252
6.5.3　模型訓(xùn)練　252
6.5.4　分割結(jié)果　253
6.5.5　模型對(duì)比分析　256
參考文獻(xiàn)　257
第7章　基于三維點(diǎn)云的排水管道缺陷量化　260
7.1　概述　260
7.2　三維點(diǎn)云處理技術(shù)介紹　260
7.2.1　三維點(diǎn)云介紹　260
7.2.2　三維點(diǎn)云處理技術(shù)的應(yīng)用　260
7.3　三維點(diǎn)云濾波技術(shù)研究現(xiàn)狀　263
7.3.1　點(diǎn)云濾波的概念　263
7.3.2　點(diǎn)云濾波主要方法　263
7.4　三維點(diǎn)云特征描述與提取　266
7.4.1　特征描述與提取的概念及算法　266
7.4.2　三維點(diǎn)云主要特征描述子　268
7.5　三維點(diǎn)云分割技術(shù)研究現(xiàn)狀　278
7.5.1　點(diǎn)云分割概念及算法　278
7.5.2　點(diǎn)云分割主要方法　280
7.6　基于三維點(diǎn)云的排水管道缺陷體積測(cè)量　283
7.6.1　應(yīng)用概述　283
7.6.2　具體實(shí)施步驟　284
7.6.3　測(cè)量結(jié)果展示　286
參考文獻(xiàn)　287
第8章　基于BIM的排水管道三維缺陷信息管理平臺(tái)　288
8.1　概述　288
8.2　BIM技術(shù)介紹　288
8.2.1　BIM技術(shù)簡(jiǎn)介　288
8.2.2　BIM技術(shù)的原理　290
8.2.3　BIM技術(shù)的特點(diǎn)　291
8.2.4　BIM與Revit的關(guān)系　292
8.3　BIM技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀　294
8.3.1　BIM技術(shù)的應(yīng)用概況　294
8.3.2　BIM技術(shù)在地下排水管道中的應(yīng)用現(xiàn)狀　295
8.4　基于BIM技術(shù)與三維點(diǎn)云結(jié)合的應(yīng)用　296
8.4.1　BIM與三維點(diǎn)云的區(qū)別　296
8.4.2　BIM與三維點(diǎn)云的聯(lián)系　296
8.4.3　基于BIM與三維點(diǎn)云結(jié)合的相關(guān)應(yīng)用　297
8.5　排水管道BIM模型的構(gòu)建　298
8.5.1　排水管道的基本概況　298
8.5.2　排水管道BIM模型的構(gòu)建　298
8.6　基于BIM的排水管道三維缺陷信息管理平臺(tái)　300
8.6.1　基本方法介紹　300
8.6.2　排水管道BIM模型的構(gòu)建　303
8.6.3　排水管道三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取與處理　303
8.6.4　三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)與BIM模型的配準(zhǔn)　304
8.6.5　基于BIM的排水管道三維缺陷信息管理平臺(tái)　305
參考文獻(xiàn)　308