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应用地球物理  2025, Vol. 22 Issue (4): 973-987    DOI: 10.1007/s11770-025-1258-0
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区域检测数据驱动下探地雷达隧道不规则地质病害智能预报方法
杨庭伟,李静和,曹业辉,熊彬,韦柳椰
1. 桂林理工大学地球科学学院,桂林,541004;2. 广西交科集团有限公司隧道与岩土工程研究院,南宁,530007
Deep learning-based tunnel advance geological forecast for polygon targets via regional GPR data
Ting-wei Yang, Jing-he Li,*, Ye-hui Cao, Bin Xiong, and Liu-ye Wei
1. College of Earth Science, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541004, China 2. Guangxi Transportation Science and Technology Group Co., LTD, Nanning, 530007, China
 全文: PDF (0 KB)   HTML ( KB)   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 随着我国隧道建设工程量日益增多,隧道地质病害及施工事故频发。目前应用广泛的隧道地质预报探地雷达智能检测,甚少涉及不规则框智能化预测解译的研究和应用探索。而针对不规则地质病害的智能解译系统的有效利用,可提高地质预报与运维检测的效率及推断精度。对此,本文基于满足同构源域特征提取需求、且可获取准确验证标签的广西区域隧道地质预报探地雷达小样本数据集,引入Polygon不规则标签制作及图像分割方法,实现了基于Polygon-Yolov5s学习模型探地雷达隧道地质病害智能预报算法。通过数值模拟训练集及实测探地雷达隧道地质预报训练集算例试算,引入SSD算法、传统Yolov5s算法对比分析,验证了本文算法针对探地雷达隧道不规则地质病害分类预报及定位预测能力的可行性及有效性。研究成果对探地雷达隧道地质预报智能化数据解译理论及其实用化具有重要的研究意义和实用价值。
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关键词不规则地质病害   区域检测数据驱动   探地雷达   隧道超前预报   Polygon-Yolo     
Abstract: With the increasing tunnel construction projects in China, geological hazards and construction accidents in tunnels occur frequently. The widely applied intelligent detection of ground-penetrating radar (GPR) for tunnel advance geological forecast (TAGF) rarely involves research and application exploration on irregular structures. The GPR dataset for TAGF in the Guangxi region meets the requirements for isomorphic source domain feature extraction. This paper proposes a methodology for creating polygon labeling of irregular structures and develops an image segmentation approach based on the Yolov5s deep learning framework, establishing the polygon-Yolov5s intelligent forecasting network for irregular geological hazards in GPR tunnel detection. Through case trials using both numerical and actual TAGF datasets, the feasibility and effectiveness of the proposed algorithm are validated by using the SSD algorithm and the traditional Yolov5s algorithm. The effective utilization of intelligent interpretation systems for irregular geological hazards would improve the efficiency and accuracy of geological forecasting and operational maintenance detection.
Key wordsIrregular geological disease    region detection data-driven    GPR    tunnel geological forecasting    Polygon-Yolo   
收稿日期: 2025-01-28;
基金资助: 广西自然科学基金(2021GXNSFAA196056)资助
通讯作者: 韦柳椰(Email: 502027897@qq.com); 李静和 (Email: lijinghe7513@163.com).     E-mail: 502027897@qq.com;lijinghe7513@163.com
作者简介: Yang Ting-Wei graduated from Guilin University of Technology in 2008 with a B.S. in Exploration Technology an d Engineering, in 2011 with a M.S in Geodetection and Information Technology. He is currently pursuing an Ph.D in Geological Resources and Geological Engineering at the College of Earth Sciences, Guilin University of Technology. His current research focuses on AI theory and application in geophysics.
引用本文:   
. 区域检测数据驱动下探地雷达隧道不规则地质病害智能预报方法[J]. 应用地球物理, 2025, 22(4): 973-987.
. Deep learning-based tunnel advance geological forecast for polygon targets via regional GPR data[J]. APPLIED GEOPHYSICS, 2025, 22(4): 973-987.
 
没有本文参考文献
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