知识驱动的桥梁建造数字孪生场景智能构建方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种知识驱动的桥梁建造数字孪生场景智能构建方法及系统，解决现有技术采用对场景静态精细展示的方式进行建模，建模操作复杂和建模效率低，还易造成建模难以满足准确性的问题。本发明专利技术获取桥梁的建造数据构建桥梁建造场景知识图谱；基于桥梁建造场景知识图谱对桥梁建造场景进行语义建模和环境影响因素耦合，得到耦合后的桥梁建造虚拟场景；基于周期内获取的监测数据、长短时记忆模型和耦合后的桥梁建造虚拟场景对桥梁建造场景进行变化智能预测。本发明专利技术用于复杂桥梁建造数字孪生场景智能构建。生场景智能构建。生场景智能构建。

【技术实现步骤摘要】
知识驱动的桥梁建造数字孪生场景智能构建方法及系统


[0001]一种知识驱动的桥梁建造数字孪生场景智能构建方法及系统，用于复杂桥梁建造数字孪生场景智能构建，属于地理信息学和虚拟地理环境


技术介绍

[0002]桥梁作为交通设施互联互通的关键节点与枢纽工程，是跨越天堑的纽带，具有十分重要的作用。然而，复杂艰险地区桥梁建造环境十分恶劣，地形地质复杂、场地高度局限、基础设施薄弱，此外还受温差变化、峡谷风以及边坡形变的影响，导致桥梁施工过程动态变化，场景行为及变化趋势不明确，场景全面感知困难等问题。因此，如何耦合桥梁建造影响因素，支持复杂环境下桥梁智能建造，对于提升桥梁建造品质，保障桥梁建设安全具有十分重要的意义。
[0003]数字孪生是以数字化形式在虚拟空间构建与物理世界一致的高保真模型，通过实测、仿真和数据分析来实时感知、诊断、预测物理实体对象的状态，具有多维、动态、高保真、全生命周期、虚实融合等特征，是实现人机物互联互通的关键，也是桥梁信息化和智能化的重要标志。集成BIM与GIS技术对现实场景进行数字化仿真模拟，建立数字孪生场景，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种知识驱动的桥梁建造数字孪生场景智能构建方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、获取桥梁的建造数据构建桥梁建造场景知识图谱；步骤2、基于桥梁建造场景知识图谱对桥梁建造场景进行语义建模和环境影响因素耦合，得到耦合后的桥梁建造虚拟场景；步骤3、基于周期内获取的监测数据、长短时记忆模型和耦合后的桥梁建造虚拟场景对桥梁建造场景进行变化智能预测。2.根据权利要求1所述的一种知识驱动的桥梁建造数字孪生场景智能构建方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤为：步骤1.1、根据桥梁的建造数据获取桥梁建造场景对象，剖析桥梁建造场景对象及其相互关系构成桥梁建造场景知识，并以三元组的形式进行存储；其中，建造数据包括倾斜模型数据、无人机影像数据、地形数据、线路设计数据、BIM模型数据、形变监测数据和专题数据，桥梁建造场景对象包括桥梁、基础地埋场景、环境影响因素和属性信息，相互关系包括几何关系、拓扑关联、语义关联和空间位置，以三元组的形式进行存储时，桥梁建造场景对象存储在桥梁建造场景对象模型库中，相互关系存储在特征及相互关系描述库中，桥梁包括桥梁本体的构件和构件的构造，基础地理场景包括桥梁建造时的施工设施和周围的地理地貌，环境影响因素包括边坡形变、温度、应力和风，属性信息包括桥梁、基础地埋场景和环境影响因素的类型、语义和形态、桥梁的尺寸、桥梁和基础地埋场景的纹理；步骤1.2、基于步骤1.1得到的结果自顶而下进行不同领域的本体概念抽象，并进行要素实体和实体关系划分，划分后，基于不同领域的本体概念采用Prot
é
g
é
软件对各领域的要素实体和实体关系和不同领域之间的实体关系进行知识融合，融合后通过专家经验或算法核验进行评估与修正，最后将修正后的要素实体和实体关系再以三元组进行存储，得到桥梁建造场景领域本体库，即得到本体库，其中，本体概念包括桥梁领域本体概念、基础地理场景领域本体概念和环境影响因素领域本体概念，本体库包括修正后的带要素实体和实体关系的桥梁领域本体、基础地理场景领域本体和环境影响因素领域本体，以及桥梁领域本体、基础地理场景领域本体和环境影响因素领域本体之间的实体关系；步骤1.3、将桥梁建造场景领域本体库中桥梁建造场景对象不同的关系类型用不同的语义词进行描述，描述后得到的语义词的集合为桥梁建造场景对象的关系标注语料库，利用关系标注语料库中统一的语义表达连接要素实体，形成初步的知识图谱，并基于初步的知识图谱的关联表达抽取桥梁建造场景知识中的要素实体与实体关系得到桥梁建造场景知识图谱。3.根据权利要求2所述的一种知识驱动的桥梁建造数字孪生场景智能构建方法，其特征在于，所述步骤1.2中，融合后通过专家经验或算法核验进行评估与修正的具体步骤为：通过专家经验进行评估与修正是指数据量少于1万条的情况下，通过人工去评估融合后的要素实体与实体关系是否正确，若正确，则不修正，若不正确，则修正要素实体与实体关系；通过算法核验进行评估与修正是指数据量在1万条以上的情况下，通过语义相似度计算方法核查要素实体与实体关系是否匹配，若匹配，则不修正，若不匹配，则修正要素实体与实体关系。4.根据权利要求3所述的一种知识驱动的桥梁建造数字孪生场景智能构建方法，其特
征在于，所述步骤1.3中抽取桥梁建造场景知识中的要素实体与实体关系，具体为：针对结构化数据：基于初步的知识图谱的关联表达，采用D2R转换方法从桥梁建造场景知识中抽取与桥梁建造场景对象相关的知识，并转换为RDF数据作为实体信息进行三元组存储，其中，相关的知识为要素实体和实体关系；半结构化数据：基于初步的知识图谱的关联表达，通过定义和生成包装器从桥梁建造场景知识中抽取与桥梁建造场景对象相关的知识，还原为结构化数据进而转化为三元组进行存储；非结构化数据：基于初步的知识图谱的关联表达，通过构建基于双向长短时记忆模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁策，朱军，朱庆，胡亚，郭煜坤，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：