Профессор Хубо Цай и аспирантка Юйси Чжан усовершенствовали традиционные данные георадара (GPR) для более точной оценки местоположения, ориентации и радиуса подземных инженерных коммуникаций.
Цай отмечает, что георадар хотя и предоставляет неразрушающий метод обнаружения труб путем анализа отражений электромагнитных волн и возникающих в результате гиперболических отражений, он часто игнорирует неопределенности и проблемы, связанные с качеством данных. Невысокая точность георадаров обходится дорого. Только в 2019 году издержки от повреждения подземной инфраструктуры в Соединенных Штатах составили приблизительно 30 миллиардов долларов.
«Наша модель компенсирует этот пробел, количественно оценивая неопределенность для создания буферной зоны. Благодаря этому усовершенствованию строительные подрядчики, поставщики услуг по поиску подземных коммуникаций и производители экскаваторов могут лучше интерпретировать данные георадарного зондирования, что способствует более безопасному и эффективному картированию подземных коммуникаций», – отметил ученый.
В исследовании Цая и Чжана используется байесовский подход для количественной оценки неопределенности при определении глубины залегания подземных труб, их горизонтального положения, ориентации и радиуса.
Разработанная модель прогнозирует время распространения электромагнитных волн на основе трехмерной геометрии труб. Также создана система статистического вывода для количественной оценки неопределенностей в расчетных параметрах труб. В результате моделирования, а также полевых испытаний метода с применением специального ровера было показано, что система выдает очень достоверные данные.
«При проверке с помощью высокоточных симуляций прямая модель достигает среднеквадратичной ошибки (RMSE) в 0,454 нс, демонстрируя высокую точность прогнозирования при сниженных вычислительных затратах, – отмечает Цай. – Среди всех конфигураций подход VI+MCMC (вариационный вывод и метод Монте-Карло с цепями Маркова) с использованием модели нормального правдоподобия показал самые высокие средние показатели охвата – 97,5% на смоделированных данных и 77,5% на полевых данных, что подтверждает эффективность предложенной методики».
Результаты исследования Цая и Чжан были опубликованы в январском номере журнала Advanced Engineering Informatics за 2026 год.
