[发明专利]基于数字图像处理的土石堤坝隐患定量分析方法及系统

说明书

本发明属于图像数据处理或产生技术领域，公开了一种基于数字图像处理的土石堤坝隐患定量分析方法及系统，利用电阻率测试反演后的电阻率数据及相应坐标生成三维电阻率图像；对电阻率图像进行处理获得土石堤坝内部电阻率图像；根据土石堤坝内部电阻率图像提取土石堤坝隐患的几何特征参数；运用土石堤坝隐患的特征参数定量分析对土石堤坝进行诊断。本发明的数字图像处理过程快捷，自动化程度高，可操作性强；图像结果直观，易发现异常信息，因此可靠性高；直接观察坝体隐患分布规律，对土石堤坝隐患进行定量分析，达到准确诊断的目的。

技术领域

本发明属于图像数据处理或产生技术领域，尤其涉及一种基于数字图像处理的土石堤坝隐患定量分析方法及系统。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：我国已建成的堤坝工程中，近90％是建于上世纪50～70年代，大多数为“三边”工程，工程设计标准低，建设质量差，运行多年出现各种隐患。而目前我国土石堤坝隐患检测的传统方法有流场法、示踪法、二维高密度电阻率法等。流场法是探测堤坝渗漏入口位置的电法探测技术，探测设备主要由建立流场的发射机、极板及测量流场的接收机及探头组成，流场法操作简单，探测结果能确定渗漏入口位置，不能探测坝体内部隐患分布。同位素示踪法是利用放射性同位素作标记物，根据放射性同位素在地下水中的迁移变化来研究地下水渗流运动规律的方法，示踪法探测深度大，探测过程易受环境影响。二维高密度电阻率法是利用地质体电阻率性质存在差异的成像技术，二维高密度电阻率法测试结果直观，但存在体积效应影响测量精度。这些方法仅能检测到隐患大致位置，通常不能准确描绘出隐患在坝体内的空间分布规律，也就不能对隐患的危害程度进行定量分析。

综上所述，现有技术存在的问题是：土石堤坝隐患检测的传统方法测量信息量小，仅能检测到隐患大致位置，判断隐患体总体走向，不能准确描绘出隐患在坝体内的空间分布规律，出现漏测，异常信息不明显等问题，测量结果精度易受外界环境干扰，出现多次测量得到多个结果的情况，不能对隐患的危害程度进行定量分析，测量过程可能会对坝体造成二次损伤，对环境造成破坏或污染，测量技术本身操作复杂，效率低成本高，成果解释需要进一步处理。

解决上述技术问题的难度和意义：

为克服上述问题难点在于需要建立更准确的模型和稳定的反演方法，才能对隐患的危害程度进行定量分析，本发明的研究将进一步推动堤坝隐患诊断技术的应用，不仅符合我国水利工程建设与发展方向和需求，而且对于推动水利工程病险诊断技术的进步具有极其重要的现实意义，具有巨大的经济效益和社会效益。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于数字图像处理的土石堤坝隐患定量分析方法及系统。

本发明是这样实现的，一种基于数字图像处理的土石堤坝隐患定量分析方法，所述基于数字图像处理的土石堤坝隐患定量分析方法利用电阻率测试反演后的电阻率数据及相应坐标生成三维电阻率图像；对电阻率图像进行处理获得土石堤坝内部电阻率图像；根据土石堤坝内部电阻率图像提取土石堤坝隐患的几何特征参数；运用土石堤坝隐患的特征参数定量分析对土石堤坝进行诊断。

进一步，所述利用电阻率测试反演后的电阻率数据及相应坐标生成三维电阻率图像具体包括：

1)根据各个数据点的坐标划分网格，建立土石堤坝三维模型；

2)将每个网格赋予相应的电阻率数据，生成三维电阻率图像；

3)由三维坝体电阻率图像计算整个坝体体积V₁：

式中：m、n、h分别为坝体梯形断面上底，下底和高，k为坝轴线长度。