專利名稱：一種瀝青路面數(shù)據(jù)的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)的檢測方法，具體來說，涉及一種浙青路面數(shù)據(jù)的檢測方法。
背景技術(shù)：
隨著我國公路交通量迅猛增長，汽車載重不斷增大，加上我國特殊多變的地形地貌和氣候環(huán)境對路面耐久性的諸多不利影響，我國的公路事業(yè)正面臨著更為嚴(yán)峻的考驗(yàn)和更高的要求。眾所周知，路面結(jié)構(gòu)在交通荷載和自然因素的反復(fù)作用下，路面使用性能會(huì)逐漸減弱，進(jìn)而路面結(jié)構(gòu)也會(huì)逐漸出現(xiàn)破壞，最終導(dǎo)致無法滿足使用要求；這就要求公路管理單位在浙青路面承受一定的荷載作用次數(shù)后，視路面結(jié)構(gòu)的損壞程度與使用性能的衰減程度，制定合理、有效、經(jīng)濟(jì)的養(yǎng)護(hù)或改擴(kuò)建方案。在制定養(yǎng)護(hù)或者改擴(kuò)建方案的時(shí)候，需要利用一些檢測數(shù)據(jù)表征既有道路的路況水平。我國現(xiàn)行的《公路浙青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ073. 2-2001)中指出，浙青路面現(xiàn)有使用質(zhì)量評價(jià)的內(nèi)容包括路面破損狀況、路面行駛質(zhì)量、路面強(qiáng)度及路面抗滑性能。其中， 路面破損狀況指標(biāo)PCI由路面綜合破損率DR按公式測算得出；路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI由平整度測試設(shè)備測試結(jié)果BI按公式測算得出；路面強(qiáng)度SSI由路段代表彎沉按公式測算得出；路面抗滑性能采用抗滑系數(shù)為指標(biāo)，抗滑系數(shù)以橫向力系數(shù)SFC或擺式儀的擺值BPN表示。此外，除了以上養(yǎng)護(hù)性檢測指標(biāo)，浙青路面檢測指標(biāo)還包括車轍深度等指標(biāo)?？梢悦鞔_的是，對于某一路段而言，除路面綜合破損率DR外，該路段的平整度測試設(shè)備測試結(jié)果Bi，路段代表彎沉，橫向力系數(shù)SFC，擺式儀的擺值BPN都是基于一定數(shù)量的檢測數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，采用公式rv=i±a*S測算而來。該公式中^為該路段檢測數(shù)據(jù)的平均值；S為該路段檢測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差；rv為該檢測指標(biāo)在該路段的代表值；a為正數(shù)，由統(tǒng)計(jì)學(xué)上的保證率決定。當(dāng)路面性能與檢測指標(biāo)的大小成正比時(shí)，公式中用負(fù)號(hào)；當(dāng)路面性能與檢測指標(biāo)的大小成反比時(shí)，公式中用正號(hào)。由上述內(nèi)容可以看出，現(xiàn)階段浙青路面數(shù)據(jù)的檢測方法比較單一，其缺點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)1.常用的檢測方法忽略了檢測數(shù)據(jù)中異常值的存在，不能充分利用檢測數(shù)據(jù)所包含的信息。2.若整條路段僅采用一個(gè)值作為其代表值，顯然是不科學(xué)的。首先，這種代表值不能有效的反映該檢測指標(biāo)在整條路段的分布情況；第二，若采用這種代表值進(jìn)行養(yǎng)護(hù)或改擴(kuò)建方案設(shè)計(jì)，勢必會(huì)造成在這種代表值下，所得到的養(yǎng)護(hù)或改擴(kuò)建方案不能有效改善該路段內(nèi)某些不利位置的路面性能；同樣的，在該路段內(nèi)某些有利位置進(jìn)行相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)或改擴(kuò)建方案就會(huì)產(chǎn)生一定的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種浙青路面數(shù)據(jù)的檢測方法， 可以有效的測出檢測數(shù)據(jù)中的異常值及其所在位置，能夠有效區(qū)分檢測指標(biāo)在整個(gè)路段分布情況的道路分段，測出檢測指標(biāo)在每一分段的代表值，以此為道路養(yǎng)護(hù)或改擴(kuò)建方案提供更科學(xué)的、更經(jīng)濟(jì)的依據(jù)。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種浙青路面數(shù)據(jù)的檢測方法，包括以下步驟步驟1 采集檢測數(shù)據(jù)，形成原始數(shù)據(jù)序列對浙青路面檢測指標(biāo)采集檢測數(shù)據(jù)， 并且每個(gè)檢測數(shù)據(jù)都對應(yīng)一個(gè)樁號(hào)信息；按照樁號(hào)信息從小到大排序，形成檢測數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)序列；步驟2 檢查并補(bǔ)測檢測數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)序列檢查步驟1中采集的檢測數(shù)據(jù)并對錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)測，形成數(shù)據(jù)序列d ；步驟3 平滑處理對步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，得到平滑處理后的檢測數(shù)據(jù)；步驟4 對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)分段以極差為控制指標(biāo)，對步驟3得到的平滑處理后的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)分段，每一分段中的極差小于或等于最大容許極差，并記錄預(yù)分段中各分段點(diǎn)的樁號(hào)信息，形成預(yù)分段；步驟5 第一次查找異常值按步驟4得到的預(yù)分段，對步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，對每一分段進(jìn)行異常值查找，并在檢測數(shù)據(jù)中加以標(biāo)記；步驟6 第一次合并分段按照步驟4得到的預(yù)分段，將步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，排除步驟5中得到的異常值后，基于雙樣本柯爾莫哥洛夫-斯摩洛夫 Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)，對步驟4得到的預(yù)分段進(jìn)行合并，記錄合并后各分段點(diǎn)的樁號(hào) fn息；步驟7 第二次查找異常值按步驟6得到分段點(diǎn)的樁號(hào)信息，將步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，對每一分段進(jìn)行異常值查找，并在檢測數(shù)據(jù)中加以標(biāo)記；步驟8 第二次合并分段按步驟6得到的分段點(diǎn)的樁號(hào)信息，對步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，排除步驟7中得到的異常值后，基于秩和檢驗(yàn)，對步驟7得到的分段進(jìn)行合并，記錄合并后各分段點(diǎn)的樁號(hào)信息；步驟9 查找局部處理點(diǎn)按步驟8得到的樁號(hào)信息，將步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，查找局部處理點(diǎn)；步驟10 測算每種檢測指標(biāo)在每一分段的代表值按步驟8得到的樁號(hào)信息，將步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，并排除步驟9中查找的局部處理點(diǎn)，測算每種檢測指標(biāo)在每一分段的代表值。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是此為道路養(yǎng)護(hù)或改擴(kuò)建方案提供更科學(xué)的、更經(jīng)濟(jì)的依據(jù)。首先，本發(fā)明的技術(shù)方案可以得到道路檢測數(shù)據(jù)的分段，這種分段可以有效的區(qū)分道路檢測數(shù)據(jù)在路段的分布，具體來說，通過步驟6和步驟8對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次合并分段，將分布類型相似，大小相近的數(shù)據(jù)合并為一個(gè)段落。其次，可以得到某一檢測指標(biāo)在各分段的代表值，為后續(xù)的養(yǎng)護(hù)或改擴(kuò)建方案設(shè)計(jì)提供決策依據(jù)，具體來說，步驟10對每種檢測指標(biāo)在每一分段的代表值的測算，是建立在對采集的原始數(shù)據(jù)序列，進(jìn)行了平滑處理、預(yù)分段、兩次查找異常值、兩次合并分段和查找局部處理點(diǎn)之后才進(jìn)行的，這樣測算的代表值具有一定保證率，可以有效的表征該檢測指標(biāo)在某一分段的取值情況。第三，可以得到該指標(biāo)在道路中各分段的異常點(diǎn)位置，也就是需要局部處理點(diǎn)的位置，可以有效的提高養(yǎng)護(hù)或改擴(kuò)建方案的經(jīng)濟(jì)性。


圖1是本發(fā)明的檢測方法的流程框圖。圖2是本發(fā)明中步驟4的流程框圖。圖3是本發(fā)明中步驟6的流程框圖。圖4是本發(fā)明中步驟8的流程框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體的闡述。如圖1所示，本發(fā)明的一種浙青路面數(shù)據(jù)的檢測方法，包括以下步驟步驟1 采集檢測數(shù)據(jù)，形成原始數(shù)據(jù)序列對浙青路面檢測指標(biāo)采集檢測數(shù)據(jù)， 并且每個(gè)檢測數(shù)據(jù)都對應(yīng)一個(gè)樁號(hào)信息，按照樁號(hào)信息從小到大排序，形成檢測數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)序列。這些檢測數(shù)據(jù)是直接采集的數(shù)據(jù)，沒有經(jīng)過任何處理。在該步驟1中，檢測指標(biāo)包括路面破損狀況、行駛質(zhì)量、路面強(qiáng)度、路面抗滑性能和車轍深度。按照《公路浙青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ073. 2-2001)的要求對前述檢測指標(biāo)進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)采集。采集檢測數(shù)據(jù)要求按照一定間隔均勻采集，采樣間隔的大小要參照《公路浙青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ073. 2-2001)的要求選取。每種檢測指標(biāo)分別形成一組原始數(shù)據(jù)序列。為保證檢測數(shù)據(jù)樣本的代表性，要求每組待處理檢測數(shù)據(jù)，即每組原始數(shù)據(jù)序列中的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)大于100。將采集后的檢測數(shù)據(jù)按樁號(hào)大小，從小到大進(jìn)行排序，形成原始數(shù)據(jù)序列。步驟2 檢查步驟1中采集的檢測數(shù)據(jù)并對錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)測，形成數(shù)據(jù)序列d。在該步驟2中，對檢測數(shù)據(jù)的檢查包括錯(cuò)誤值檢查和均勻性檢查a.錯(cuò)誤值檢查選取一個(gè)檢測指標(biāo)的數(shù)據(jù)樣本，參照以下公式進(jìn)行測算Xi -X >6^ (1)式⑴中Xi表示數(shù)據(jù)樣本中第i個(gè)數(shù)據(jù)；^表示數(shù)據(jù)樣本的均值；S表示數(shù)據(jù)樣本的標(biāo)準(zhǔn)差。若Xi滿足式(1)，則對該點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)測。若補(bǔ)測結(jié)果仍不滿足上述條件，則將該值視為正常值進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。b.均勻性檢查按以下公式檢查經(jīng)過錯(cuò)誤值檢查，并經(jīng)過補(bǔ)測的數(shù)據(jù)的均勻性均勻性=I相鄰兩點(diǎn)樁號(hào)之差-采樣間隔I /采樣間隔式O)相鄰兩點(diǎn)之間的均勻性應(yīng)滿足式(3)均勻性<=1式⑶若不滿足上述條件，則應(yīng)在相應(yīng)位置進(jìn)行補(bǔ)測，直至滿足上述條件。每種檢測指標(biāo)中采集的檢測數(shù)據(jù)經(jīng)過檢查和補(bǔ)測后，形成數(shù)據(jù)序列d，其中包含的數(shù)據(jù)數(shù)量為n，即 d 由 Ci1 λ d2、d3、d4、d5. · ·屯―” d” di+1. · · dn—” dn組成。步驟3 平滑處理對步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，得到平滑處理后的檢
6測數(shù)據(jù)。在該步驟3中，數(shù)據(jù)平滑處理指消除一組數(shù)據(jù)的峰谷值對總體分布的影響，使得數(shù)據(jù)曲線盡量平順光滑。具體的平滑處理過程按照式(4)進(jìn)行(Is1 = (I1 ；ds2 = (di+^+dg) /3 ；ds3 = (d1+d2+d3+d4+d5) /5 ；.......dsj =(屯_(Spalri)/2+· · · +dH+di+d^+· · · +di+(span_1)/2)/span ； 式(4).......dsn_2 = (cU+cU+cU+cU+dJ/S ；dsn_! = (dm+dm+dn) /3 ；dsn = dn ；式G)中該式中由Cls1、ds2、ds3. . . dSi. . . dsn_2、ds^、dsn組成的數(shù)據(jù)序列ds，表示平滑處理后的數(shù)據(jù)序列，總量為n，其中，(181表示數(shù)據(jù)序列中第一個(gè)平滑處理后的數(shù)據(jù)，(1 表示數(shù)據(jù)序列中第二個(gè)平滑處理后的數(shù)據(jù)，ds3表示數(shù)據(jù)序列中第三個(gè)平滑處理后的數(shù)據(jù)，...， ds,表示數(shù)據(jù)序列中第i個(gè)平滑處理后的數(shù)據(jù)，dsn_2表示數(shù)據(jù)序列中第n-2個(gè)平滑處理后的數(shù)據(jù)，Clslri表示數(shù)據(jù)序列中第n-1個(gè)平滑處理后的數(shù)據(jù)，dsn表示數(shù)據(jù)序列中第η個(gè)平滑處理后的數(shù)據(jù)ο 由 di、d2、d3、d4、d5. · · di(span_1)/2. · · Ci^1 Λ CiiΛ di+1. · · di+(span_1)/2. · · dn—4、dn—3、dn—2、 C^pdn組成的數(shù)據(jù)序列d，為步驟2得到的數(shù)據(jù)序列，總量為n，與數(shù)據(jù)序列ds的總量一致。 span為平滑范圍，取值小于或等于n，且取值范圍是5至20內(nèi)的奇數(shù)。span取值過大會(huì)導(dǎo)致分段長度過大，失去分段意義，span取值過小則會(huì)導(dǎo)致分段過于精細(xì)，不利于方案設(shè)計(jì)。步驟4 對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)分段以極差為控制指標(biāo)，對步驟3得到的平滑處理后的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)分段，每一分段中的極差小于或等于最大容許極差，并記錄預(yù)分段中各分段點(diǎn)的樁號(hào)信息，形成預(yù)分段。在該步驟4中，對步驟3形成的平滑后的數(shù)據(jù)序列ds，進(jìn)行初步分段稱為檢測數(shù)據(jù)的預(yù)分段。這種預(yù)分段方法主要是以極差(指一組數(shù)據(jù)中最大值與最小值的差)為控制指標(biāo)，即在給定的最大容許極差條件下對ds進(jìn)行預(yù)分段，且在預(yù)分段之后，每一段的極差都不大于最大容許極差。預(yù)分段原理流程圖如圖2所示首先，令i = 1，建立一個(gè)臨時(shí)的空數(shù)組TA，設(shè)步驟3中的數(shù)據(jù)序列ds中的數(shù)據(jù)總量為n，進(jìn)行以下操作(a)初始化臨時(shí)數(shù)組TA，也就是將數(shù)組TA中的全部元素清零；(b)將數(shù)據(jù)序列ds中的第i個(gè)數(shù)據(jù)dSi插入臨時(shí)數(shù)組TA ；(c)判斷數(shù)組TA的極差是否小于或等于最大容許極差rmax ；(d)若數(shù)組TA的極差小于等于最大容許極差，則將i的值加1 ；若此時(shí)i小于等于 n，則返回到(b)；若此時(shí)i大于n，則分段結(jié)束，整理返回的樁號(hào)信息；(e)若數(shù)組TA的極差大于最大容許極差，則記錄第i_l個(gè)數(shù)據(jù)對應(yīng)的樁號(hào)I^1 ；若此時(shí)i小于n，則返回到(a)；若此時(shí)i等于n，則分段結(jié)束，整理返回的樁號(hào)信息。
步驟4中提到的最大容許極差rmax決定了分段數(shù)量。最大容許極差rmax越大， 預(yù)分段得到的分段數(shù)量越少，最大容許極差rmax越小，預(yù)分段得到的分段數(shù)量越多。最大容許極差rmax的取值應(yīng)由后續(xù)的設(shè)計(jì)方案決定，換言之，若某一檢測指標(biāo)在兩路段的差異值達(dá)到某一臨界值后，可以使得兩路段的設(shè)計(jì)方案發(fā)生顯著變化，則該臨界值即可作為預(yù)分段的最大容許極差rmax。本方法推薦彎沉指標(biāo)的最大容許極差rmax取10-30 (0. Olmm)， 車轍指標(biāo)的最大容許極差rmax取0. 5mm-2mm,其它指標(biāo)的最大容許極差rmax值選取參照前文所述。根據(jù)返回的樁號(hào)信息，即可將得到的樁號(hào)作為分段點(diǎn)，對步驟2中得到的數(shù)據(jù)序列d進(jìn)行分段。數(shù)據(jù)序列d經(jīng)過預(yù)分段之后，可以得到一個(gè)較為精細(xì)的分段，但是由于這種分段往往過于精細(xì)，并不利于方案設(shè)計(jì)。尤其在某些局部位置，分段長度往往很小。這意味著這些較小的分段只需要局部處理即可，沒有必要將其單獨(dú)列為一段。因此，為使分段符合實(shí)際應(yīng)用的需要，有必要對預(yù)分段結(jié)果進(jìn)行合并，從而得到便于方案設(shè)計(jì)的新分段。步驟5 第一次查找異常值按步驟4得到的預(yù)分段，對步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，對每一分段進(jìn)行異常值查找，并在檢測數(shù)據(jù)中加以標(biāo)記。在對步驟4的預(yù)分段進(jìn)行合并處理之前，必須要先找出步驟4的各預(yù)分段中的異常數(shù)據(jù)，防止其對合并操作產(chǎn)生干擾。參考《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTG E60-2008), 若檢測指標(biāo)的大小與路況水平成反比，則將該段中所有大于等于該段均值加上兩倍標(biāo)準(zhǔn)差的檢測數(shù)據(jù)作為異常值，即式( 所示，并加以記錄；若檢測指標(biāo)的大小與路況水平成正比，則將該段中所有小于等于該段均值減去兩倍標(biāo)準(zhǔn)差的檢測數(shù)據(jù)作為異常值，即式(6) 所示，并加以記錄。將步驟1得到的數(shù)據(jù)序列d，按步驟4得到的分段，進(jìn)行如下判斷Xy > X1 + 式(5)Xy < X1 - 式(6)在式(5)和式(6)中Xij表示數(shù)據(jù)序列d中第i分段中的第j個(gè)數(shù)據(jù)；^表示數(shù)據(jù)序列d中第i分段中的數(shù)據(jù)的均值；Si表示數(shù)據(jù)序列d中第i分段中的數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差。根據(jù)式(5)和式(6)，對數(shù)據(jù)序列d的每一分段中的每一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，若Xij滿足式( 或式(6)，則被作為第一次異常值查找得到的異常值，除異常值外的其余數(shù)據(jù)為第一次異常值查找得到的正常值，將它們分別在數(shù)據(jù)序列d中加以標(biāo)識(shí)。步驟6 第一次合并分段按照步驟4得到的預(yù)分段，將步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，排除步驟5中得到的異常值后，基于雙樣本柯爾莫哥洛夫-斯摩洛夫 Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)，對步驟4得到的預(yù)分段進(jìn)行合并，記錄合并后各分段點(diǎn)的樁號(hào) fn息ο在步驟6中，雙樣本柯爾莫哥洛夫-斯摩洛夫Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)可以判斷兩組樣本是否從屬同一分布(不一定是正態(tài)分布)，采用這種控制手段，可以對數(shù)據(jù)序列具有相同分布的相鄰段進(jìn)行初步合并。步驟6的合并原理流程圖如圖3所示，合并原理如下所述首先，令i = 1，建立一個(gè)臨時(shí)的空數(shù)組TA，由步驟5得到的由數(shù)據(jù)序列d中的正常值組成的m組數(shù)據(jù)序列，m為預(yù)分段數(shù)，設(shè)這m組數(shù)據(jù)序列分別為X1,、….Xnri，Xffl ；也可以得到由數(shù)據(jù)序列d中全部數(shù)據(jù)組成的m組數(shù)據(jù)序列，m為預(yù)分段數(shù)，設(shè)這m組數(shù)據(jù)序列分別為乙，2^.2111_1，2 1，其中應(yīng)由\及由步驟5得到的第i段中的異常值組成。進(jìn)行以下的操作(a)初始化臨時(shí)數(shù)組TA，也就是將數(shù)組TA中的全部元素清零；(b)將第i個(gè)數(shù)據(jù)序列\(zhòng)插入臨時(shí)數(shù)組TA ；(c)對數(shù)組TA與第i+Ι個(gè)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行顯著性水平為ρ的雙樣本柯爾莫哥洛夫-斯摩洛夫Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)，也就是圖3中的H = ks2test(TA，Xi+1, ρ)，若兩樣本通過檢驗(yàn)，則H = 0，認(rèn)為假設(shè)被接受，表明與TA屬于同一分布；若兩樣本沒有通過檢驗(yàn)，則H = 1，認(rèn)為假設(shè)被拒絕，表明Xi+1與TA不屬于同一分布；⑷若H = 0，則將i的值加1 ；若此時(shí)i小于m，則返回到b ；若此時(shí)i等于m，則分段結(jié)束，整理返回的樁號(hào)信息；(e)若H = 1，則記錄第i個(gè)數(shù)據(jù)序列中，最后一個(gè)數(shù)據(jù)所對應(yīng)的樁號(hào)Ki ；令i 等于i+Ι，若此時(shí)i小于m，則返回到(a)；否則分段結(jié)束，整理返回的樁號(hào)信息。步驟6中提到的顯著性水平ρ是一個(gè)概率值，它決定了雙樣本柯爾莫哥洛夫-斯摩洛夫Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)的苛刻程度。一般來說，ρ越大，則檢驗(yàn)越苛刻，即假設(shè)越容易被拒絕。對于普通的工程應(yīng)用，P建議取0.05。根據(jù)返回的樁號(hào)信息，即可將得到的樁號(hào)作為分段點(diǎn)，對步驟2中得到的數(shù)據(jù)序列d進(jìn)行再次分段，這時(shí)得到的分段就是經(jīng)過第一次合并后的分段。由于僅僅使用基于雙樣本柯爾莫哥洛夫-斯摩洛夫Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)的合并方法，會(huì)出現(xiàn)相鄰兩段雖然由于分布不同而被區(qū)分出來，但其均值或中值并無顯著差異的情況。然而，在實(shí)際工程應(yīng)用中，只有當(dāng)兩相鄰段的代表值出現(xiàn)顯著差異時(shí)，其設(shè)計(jì)方案才會(huì)發(fā)生變化。換言之，若相鄰段的代表值之間無差異，即可將它們劃分到同一段落中去。所以，這里需要采用秩和檢驗(yàn)，即中位數(shù)檢驗(yàn)的方法，對相互之間的均值或中值沒有顯著差異的相鄰段落進(jìn)行合并。步驟7 第二次查找異常值按步驟6得到分段點(diǎn)的樁號(hào)信息，將步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，對每一分段進(jìn)行異常值查找，并在檢測數(shù)據(jù)中加以標(biāo)記。在該步驟7中，查找異常值的過程是若檢測指標(biāo)的大小與路況水平成反比，則將該段中所有大于等于該段均值加上兩倍標(biāo)準(zhǔn)差的檢測數(shù)據(jù)作為異常值，加以記錄；若檢測指標(biāo)的大小與路況水平成正比，則將該段中所有小于等于該段均值減去兩倍標(biāo)準(zhǔn)差的檢測數(shù)據(jù)作為異常值，加以記錄。在對步驟6得到的分段再次進(jìn)行合并之前，為防止異常數(shù)據(jù)對合并操作的干擾， 需要對步驟2得到的數(shù)據(jù)序列d進(jìn)行異常值查找。步驟7與步驟5的區(qū)別在于，步驟5中的道路分段是由步驟4中得到的，而步驟7中的道路分段是由步驟6得到的。按步驟6得到樁號(hào)信息對步驟2得到的數(shù)據(jù)序列d分段，進(jìn)行異常值的第二次查找若檢測指標(biāo)的大小與路況水平成反比，則將該段中所有大于等于該段均值加上兩倍標(biāo)準(zhǔn)差的檢測數(shù)據(jù)作為異常值，即式(7)所示，并加以記錄；若檢測指標(biāo)的大小與路況水平成正比，則將該段中所有小于等于該段均值減去兩倍標(biāo)準(zhǔn)差的檢測數(shù)據(jù)作為異常值，即式(8) 所示，并加以記錄。
Xy. > Xi + 式(7)Xlj < X1 - 式(8)在式(7)和式(8)中Xij表示數(shù)據(jù)序列d中第i分段中的第j個(gè)數(shù)據(jù)；^表示數(shù)據(jù)序列d中第i分段中的數(shù)據(jù)的均值；Si表示數(shù)據(jù)序列d中第i分段中的數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差。根據(jù)上面的方法，對數(shù)據(jù)序列d每一分段中的每一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，若Xu滿足式 (7)或式(8)，則被作為第二次異常值查找得到的異常值，除異常值外的其余數(shù)據(jù)為第二次異常值查找得到的正常值，將它們分別在數(shù)據(jù)序列d中加以標(biāo)識(shí)。步驟7之所以是必要的，這是因?yàn)榈谝淮萎惓Ｖ挡檎业玫降漠惓Ｖ抵皇轻槍Σ襟E 4得到的分段，而第二次異常值查找得到的異常值是針對步驟6得到的分段。這也意味著， 對于同樣的數(shù)據(jù)序列d，只要步驟4與步驟6得到的分段不同，那么進(jìn)行異常值查找操作后得到的異常值就有發(fā)生變化的可能。步驟8 第二次合并分段按步驟6得到的分段點(diǎn)的樁號(hào)信息，對步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，排除步驟7中得到的異常值后，基于秩和檢驗(yàn)，對步驟7得到的分段進(jìn)行合并，記錄合并后各分段點(diǎn)的樁號(hào)信息。在步驟8中，秩和檢驗(yàn)?zāi)軌蛴行У膮^(qū)分出各數(shù)據(jù)的取值具有明顯差異的兩組樣本，與雙樣本柯爾莫哥洛夫-斯摩洛夫Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)相比，它更關(guān)注兩組樣本之間的差異是否顯著。根據(jù)這種性質(zhì)，可以將步驟6得到的分段進(jìn)一步合并。步驟8中的合并原理流程圖如圖4所示，合并原理如下所述首先，令i = 1，建立一個(gè)臨時(shí)的空數(shù)組TA。步驟7得到由數(shù)據(jù)序列d中的正常值組成的r組數(shù)據(jù)序列，r為步驟6得到的分段數(shù)，設(shè)這r組數(shù)據(jù)序列分別為Y1, t….Yrt，乙； 也可以得到由數(shù)據(jù)序列d中全部數(shù)據(jù)組成的r組數(shù)據(jù)序列，r為預(yù)分段數(shù)，設(shè)這r組數(shù)據(jù)序列分別為U".. Wrt，Wp其中Wi應(yīng)由Yi及由步驟7得到的第i段中的異常值組成。進(jìn)行以下的操作(a)初始化臨時(shí)數(shù)組TA，也就是將數(shù)組TA中的全部元素清零；(b)將第i個(gè)數(shù)據(jù)序列Yi插入臨時(shí)數(shù)組TA ；(c)對數(shù)組TA與第i+Ι個(gè)數(shù)據(jù)序列Yi+1進(jìn)行顯著性水平為u的秩和檢驗(yàn)，也就是圖4中的H = ranksum(TA，Yi+1,u)，若兩樣本通過檢驗(yàn)，則H = 0，認(rèn)為假設(shè)被接受，表明Yi+1 與TA之間的差異并不顯著；若兩樣本沒有通過檢驗(yàn)，則H= 1，認(rèn)為假設(shè)被拒絕，表明￥^與 TA之間有顯著差異；(d)若H = 0，則將i的值加1 ；若此時(shí)i小于r，則返回到(b)；若此時(shí)i等于r，則
分段結(jié)束，整理返回的樁號(hào)信息；(e)若H = 1，則記錄第i個(gè)數(shù)據(jù)序列Wi中，最后一個(gè)數(shù)據(jù)所對應(yīng)的樁號(hào)ki ；令i 等于i+Ι，若此時(shí)i小于r，則返回到(a)；否則分段結(jié)束，整理返回的樁號(hào)信息。步驟8中提到的顯著性水平U是一個(gè)概率值，它決定了秩和檢驗(yàn)的苛刻程度。一般來說，u越大，則檢驗(yàn)越苛刻，即假設(shè)越容易被拒絕。對于普通的工程應(yīng)用，u建議取0. 05。根據(jù)步驟8操作結(jié)束所返回的樁號(hào)信息，即可將得到的樁號(hào)信息作為分段點(diǎn)，對步驟2中得到的數(shù)據(jù)序列d進(jìn)行再次分段，這時(shí)得到的分段就是經(jīng)第二次合并后的分段。
步驟9 查找局部處理點(diǎn)按步驟8得到的樁號(hào)信息，將步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，查找局部處理點(diǎn)。經(jīng)步驟8得到的分段即為步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)序列d的最終分段。局部處理點(diǎn)也應(yīng)在最終的分段中進(jìn)行查找。在該步驟9中，查找局部處理點(diǎn)的過程是若檢測指標(biāo)的大小與路況水平成反比，則將該段中所有大于等于該段均值加上兩倍標(biāo)準(zhǔn)差的檢測數(shù)據(jù)作為局部處理點(diǎn)，即采用均值加兩倍標(biāo)準(zhǔn)差作為判斷局部處理點(diǎn)的臨界值，如式(9)所示，并加以記錄；若檢測指標(biāo)的大小與路況水平成正比，則將該段中所有小于等于該段均值減去兩倍標(biāo)準(zhǔn)差的檢測數(shù)據(jù)作為局部處理點(diǎn)，即采用均值減去兩倍標(biāo)準(zhǔn)差作為判斷局部處理點(diǎn)的臨界值，如式(10)所示，并加以記錄。Xy.》二 +2&式(9)Xy.《二式(10)在式(9)和式(10)中Xij表示數(shù)據(jù)序列d中第i分段中的第j個(gè)數(shù)據(jù)；^表示數(shù)據(jù)序列d中第i分段中的數(shù)據(jù)的均值；Si表示數(shù)據(jù)序列d中第i分段中的數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差。若Xij滿足式(9)或式(10)，則被作為需要局部處理點(diǎn)，將其在數(shù)據(jù)序列d中加以標(biāo)識(shí)。步驟10 測算每種檢測指標(biāo)在每一分段的代表值按步驟8得到的樁號(hào)信息，將步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，并排除步驟9中查找的局部處理點(diǎn)，測算每種檢測指標(biāo)在每一分段的代表值。由步驟9可以得到由數(shù)據(jù)序列d中的正常值，也就是排除了局部處理點(diǎn)后的數(shù)據(jù)序列，組成的t組數(shù)據(jù)序列，t為步驟9得到的分段數(shù)，設(shè)這t組數(shù)據(jù)序列分別為N1, N2-. Nw，Nt，也可以得到由數(shù)據(jù)序列d中全部數(shù)據(jù)組成的t組數(shù)據(jù)序列，t為預(yù)分段數(shù)，設(shè)這t組數(shù)據(jù)序列分別為MijM2- · Mt_i，Mt，其中Mi應(yīng)由Ni及由步驟9得到的第i段中的局部處理點(diǎn)組成。在該步驟10中，測算每種檢測指標(biāo)在每一分段的代表值的過程是若檢測指標(biāo)的大小與路況水平成反比，則將該分段中排除了局部處理點(diǎn)的檢測數(shù)據(jù)的均值加上一倍標(biāo)準(zhǔn)差作為代表值，如式(11)所示；若檢測指標(biāo)的大小與路況水平成正比，則將該分段中排除了局部處理點(diǎn)的檢測數(shù)據(jù)的均值減去一倍標(biāo)準(zhǔn)差作為代表值，如式(1 所示。尺R=L式(11)尺K=L-S,式(12)在式(11)和式(12)中i表示第i段中排除了局部處理點(diǎn)的檢測數(shù)據(jù)的均值；Si表示第i段中排除了局部處理點(diǎn)的檢測數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差；RVi表示某指標(biāo)在第i段的代表值。采用正常值進(jìn)行代表值測算，可以避免異常數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)整體分布情況的干擾，因?yàn)榕懦水惓Ｖ抵?，某一分段?nèi)的數(shù)據(jù)總體上是比較平滑的，不會(huì)出現(xiàn)突變的情況。采用均值加減一倍標(biāo)準(zhǔn)差的方法測算代表值，是綜合考慮了設(shè)計(jì)，施工的可行性得出的。
權(quán)利要求
1.一種浙青路面數(shù)據(jù)的檢測方法，其特征在于，該檢測方法包括以下步驟步驟1 采集檢測數(shù)據(jù)，形成原始數(shù)據(jù)序列對浙青路面檢測指標(biāo)采集檢測數(shù)據(jù)，并且每個(gè)檢測數(shù)據(jù)都對應(yīng)一個(gè)樁號(hào)信息；按照樁號(hào)信息從小到大排序，形成檢測數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)序列；步驟2 檢查并補(bǔ)測檢測數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)序列檢查步驟1中采集的檢測數(shù)據(jù)并對錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)測，形成數(shù)據(jù)序列d ；步驟3 平滑處理對步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理，得到平滑處理后的檢測數(shù)據(jù)；步驟4 對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)分段以極差為控制指標(biāo)，對步驟3得到的平滑處理后的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)分段，每一分段中的極差小于或等于最大容許極差，并記錄預(yù)分段中各分段點(diǎn)的樁號(hào)信息，形成預(yù)分段；步驟5 第一次查找異常值按步驟4得到的預(yù)分段，對步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，對每一分段進(jìn)行異常值查找，并在檢測數(shù)據(jù)中加以標(biāo)記；步驟6 第一次合并分段按照步驟4得到的預(yù)分段，將步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，排除步驟5中得到的異常值后，基于雙樣本柯爾莫哥洛夫-斯摩洛夫 Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)，對步驟4得到的預(yù)分段進(jìn)行合并，記錄合并后各分段點(diǎn)的樁號(hào) fn息；步驟7 第二次查找異常值按步驟6得到分段點(diǎn)的樁號(hào)信息，將步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，對每一分段進(jìn)行異常值查找，并在檢測數(shù)據(jù)中加以標(biāo)記；步驟8 第二次合并分段按步驟6得到的分段點(diǎn)的樁號(hào)信息，對步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，排除步驟7中得到的異常值后，基于秩和檢驗(yàn)，對步驟7得到的分段進(jìn)行合并， 記錄合并后各分段點(diǎn)的樁號(hào)信息；步驟9 查找局部處理點(diǎn)按步驟8得到的樁號(hào)信息，將步驟2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，查找局部處理點(diǎn)；步驟10 測算每種檢測指標(biāo)在每一分段的代表值按步驟8得到的樁號(hào)信息，將步驟 2得到的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，并排除步驟9中查找的局部處理點(diǎn)，測算每種檢測指標(biāo)在每一分段的代表值。
2.按照權(quán)利要求1所述的浙青路面數(shù)據(jù)的檢測方法，其特征在于，在所述步驟1中，檢測指標(biāo)包括路面破損狀況、行駛質(zhì)量、路面強(qiáng)度、路面抗滑性能和車轍深度，每種檢測指標(biāo)分別形成一組原始數(shù)據(jù)序列，采集的每組原始數(shù)據(jù)序列中的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)大于100。
3.按照權(quán)利要求1所述的浙青路面數(shù)據(jù)的檢測方法，其特征在于，在所述步驟2中，對檢測數(shù)據(jù)的檢查包括錯(cuò)誤值檢查和均勻性檢查，其中所述的錯(cuò)誤值檢查依照公式進(jìn)行，式中Xi表示樣本中第i個(gè)檢測數(shù)據(jù)，卩表示樣本的均值，S表示樣本的標(biāo)準(zhǔn)差，若該公式成立，則對該第i個(gè)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)測，得到一個(gè)補(bǔ)測值，若補(bǔ)測值仍然使得該公式成立，則將該補(bǔ)測值作為正常值進(jìn)行后續(xù)的處理；所述的均勻性檢查包括首先依照公式均勻性=I相鄰兩點(diǎn)樁號(hào)之差-采樣間隔I/ 采樣間隔，測算均勻性，然后判斷均勻性是否滿足小于或等于1的要求；若均勻性大于1，則應(yīng)在相應(yīng)樁號(hào)位置進(jìn)行補(bǔ)測，直至滿足均勻性小于或等于1的要求。
4.按照權(quán)利要求1所述的浙青路面數(shù)據(jù)的檢測方法，其特征在于，在所述步驟3中，平滑處理是將檢測數(shù)據(jù)下面的公式進(jìn)行
5.按照權(quán)利要求1所述的浙青路面數(shù)據(jù)的檢測方法，其特征在于，在所述步驟5和步驟 7中，查找異常值的過程是若檢測指標(biāo)的大小與路況水平成反比，則將該段中所有大于等于該段均值加上兩倍標(biāo)準(zhǔn)差的檢測數(shù)據(jù)作為異常值，加以記錄；若檢測指標(biāo)的大小與路況水平成正比，則將該段中所有小于等于該段均值減去兩倍標(biāo)準(zhǔn)差的檢測數(shù)據(jù)作為異常值， 加以記錄。
6.按照權(quán)利要求1所述的浙青路面數(shù)據(jù)的檢測方法，其特征在于，在所述步驟9中，查找局部處理點(diǎn)的過程是若檢測指標(biāo)的大小與路況水平成反比，則將該段中所有大于該段均值加上兩倍標(biāo)準(zhǔn)差的檢測數(shù)據(jù)作為局部處理點(diǎn)，并加以記錄；若檢測指標(biāo)的大小與路況水平成正比，則將該段中所有小于該段均值減去兩倍標(biāo)準(zhǔn)差的檢測數(shù)據(jù)作為局部處理點(diǎn)， 并加以記錄。
7.按照權(quán)利要求1所述的浙青路面數(shù)據(jù)的檢測方法，其特征在于，在所述步驟10中，測算每種檢測指標(biāo)在每一分段的代表值的過程是若檢測指標(biāo)的大小與路況水平成反比，則將該分段中排除了局部處理點(diǎn)的檢測數(shù)據(jù)的均值加上一倍標(biāo)準(zhǔn)差作為代表值；若檢測指標(biāo)的大小與路況水平成正比，則將該分段中排除了局部處理點(diǎn)的檢測數(shù)據(jù)的均值減去一倍標(biāo)準(zhǔn)差作為代表值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種瀝青路面數(shù)據(jù)的檢測方法，包括以下步驟步驟1采集檢測數(shù)據(jù)，形成原始數(shù)據(jù)序列；步驟2檢查并補(bǔ)測檢測數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)序列；步驟3平滑處理；步驟4對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)分段；步驟5第一次查找異常值；步驟6第一次合并分段；步驟7第二次查找異常值；步驟8第二次合并分段；步驟9查找局部處理點(diǎn)；步驟10測算每種檢測指標(biāo)在每一分段的代表值。該檢測方法可以有效的測出檢測數(shù)據(jù)中的異常值及其所在位置，能夠有效區(qū)分檢測指標(biāo)在整個(gè)路段分布情況的道路分段，測出檢測指標(biāo)在每一分段的代表值，以此為道路養(yǎng)護(hù)或改擴(kuò)建方案提供更科學(xué)的、更經(jīng)濟(jì)的依據(jù)。
文檔編號(hào)E01C23/01GK102359056SQ201110202808
公開日2012年2月22日 申請日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月20日
發(fā)明者王笑風(fēng), 耿大衛(wèi), 高英 申請人:東南大學(xué), 河南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司