基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理高速公路改建路線擬合評(píng)價(jià)

鄧秋紅

摘要：近年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)基于模糊領(lǐng)域的統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的研究越來(lái)越感興趣，基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理的研究?jī)?nèi)容也越來(lái)越多，為實(shí)現(xiàn)高速公路路線設(shè)計(jì)的優(yōu)化及設(shè)計(jì)效率的提高，本文首先介紹了我國(guó)高速公路研究的發(fā)展現(xiàn)狀，其次，介紹了統(tǒng)計(jì)學(xué)原理在工程上應(yīng)用的研究現(xiàn)狀，最后并結(jié)合某改擴(kuò)建高速公路工程研究了基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)高速公路改建路線擬合評(píng)價(jià)效果，并得出統(tǒng)計(jì)學(xué)原理在高速公路線路擬合評(píng)價(jià)方面具有較好的應(yīng)用成效。

關(guān)鍵詞：高速公路;統(tǒng)計(jì)學(xué)原理;擬合;評(píng)價(jià)

1.引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸業(yè)的不斷快速發(fā)展，國(guó)家高速公路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已初步形成，提供了安全、方便、舒適的旅游服務(wù)。同時(shí)，它也帶來(lái)了公路損壞、交通擁堵、路基沉降不均、通行能力不足、環(huán)境污染、交通事故等負(fù)面影響，由此導(dǎo)致高速公路網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行可靠性面臨著越來(lái)越大的挑戰(zhàn)。

由于交通運(yùn)輸部門高度重視路網(wǎng)的安全和流通水平，公眾對(duì)旅游出行服務(wù)的需求更加強(qiáng)烈。傳統(tǒng)的高速公路逐漸無(wú)法滿足人們出行日益增長(zhǎng)及車輛日益增長(zhǎng)的需求，也難以滿足公眾對(duì)快速、便捷出行的需求。可靠路線設(shè)計(jì)及路況信息是提高公眾出行滿意度的主要途徑之一，也是保證出行暢通、解決出行安全的主要途徑之一。

我國(guó)有一大部分高速公路屬于上世紀(jì)設(shè)計(jì)建設(shè)，其路基寬度及通行量自然跟不上時(shí)代發(fā)展的需要，此外還有部分高速公路被修建在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境條件下，飽經(jīng)風(fēng)霜雨雪和超載車輛碾壓，已無(wú)法滿足高效通行要求，因此有必要對(duì)此類高速公路進(jìn)行改建、擴(kuò)建，并已有不少學(xué)者對(duì)高速公路的改建擴(kuò)建進(jìn)行了研究。如楊春風(fēng)、劉聰?shù)热酸槍?duì)城市發(fā)展進(jìn)行了高速公路改建橫縱斷面的設(shè)計(jì)方案及評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究，并以此提出針對(duì)城市高速公路改建方案[1-2]。喬通、付元坤、田愛(ài)珍等人基于浙江省某高速公路的改建項(xiàng)目，并結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，研究了高速公路改建過(guò)程中的路線擬合評(píng)價(jià)，得出了統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)于高速公路路線擬合具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)意義，但在理論方法上仍需進(jìn)行精進(jìn)[3-4]。因此本文首先通過(guò)對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理進(jìn)行分析，并結(jié)合高速公路路線擬合實(shí)際工程情況，對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理在高速公路改建項(xiàng)目路線擬合結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，為相關(guān)理論研究奠定一定的基礎(chǔ)。

2.數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究中使用的數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)陜西省某市的高速公路數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)選取了該高速公路需要改建部分樁號(hào)里程路段，包含路段左線樁號(hào)ZK098+105～ZK108+105及路段右線樁號(hào)K096+075～K106+075段道路點(diǎn)的兩側(cè)高程數(shù)據(jù)（以道路前進(jìn)方向左側(cè)為道路左側(cè)，道路前進(jìn)方向右側(cè)為右側(cè)），所用數(shù)據(jù)均為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)而來(lái)，數(shù)據(jù)整理如表1所示，共含數(shù)據(jù)1000余個(gè)。

統(tǒng)計(jì)學(xué)作為一門科學(xué)的研究手段，他的主要工作是用于日常生活中的數(shù)據(jù)整理、歸納以及數(shù)據(jù)分析等，這種科學(xué)的研究手段在某種程度上不僅能夠反映客觀事實(shí)，還能夠分析出事物的內(nèi)在聯(lián)系，因此，常被研究者用于數(shù)據(jù)的分析和處理。

統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論（簡(jiǎn)稱SLT），由Vapnik等人在20世紀(jì)60年代提出，建立于90年代，已經(jīng)成為一種有趣而可靠的理論，研究小數(shù)據(jù)樣本的統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)定律。其關(guān)鍵思想是使學(xué)習(xí)機(jī)器與有限的樣本兼容，從而提高學(xué)習(xí)機(jī)器的泛化能力，達(dá)到最佳水平。它建立了一個(gè)基于小數(shù)據(jù)樣本的統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的更好的理論框架，同時(shí)，在此基礎(chǔ)上還開(kāi)發(fā)了一種新的算法——支持向量機(jī)（簡(jiǎn)稱SVM）。目前，SLT和SVM已經(jīng)成為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在機(jī)器學(xué)習(xí)中新的有趣的研究

依據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)的基本原理，在進(jìn)行一般數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作中，我們常需要?dú)v經(jīng)以下三個(gè)步驟：首先，我們需要對(duì)需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)工作的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，以本文研究?jī)?nèi)容為例，為了更好的對(duì)改建高速公路路線擬合效果做出評(píng)價(jià)，我們需收集被擬合對(duì)象改建高速公路路段左線樁號(hào)ZK98+105～ZK108+105及路段右線樁號(hào)K96+75～K106+75段道路點(diǎn)的兩側(cè)高程數(shù)據(jù)，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息挖掘、信息加工等，不同數(shù)據(jù)的加工程度也有所不同，并可根據(jù)加工程度將信息分為一次信息、二次信息及三次信息等。其次便是對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，包含對(duì)相關(guān)信息的層次整合、關(guān)聯(lián)規(guī)則等。本文主要對(duì)道路兩側(cè)高程數(shù)據(jù)的平均值、中位數(shù)、最大值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)差、方差以及數(shù)據(jù)的峰度、偏度及總和進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析描述見(jiàn)表2。

4.誤差擬合評(píng)價(jià)

由上述誤差檢驗(yàn)分析可知，本改建高速公路工程道路兩側(cè)高程數(shù)據(jù)差異并不顯著，因此在本文誤差擬合評(píng)價(jià)過(guò)程分析中，根據(jù)簡(jiǎn)便性原則，只取道路左側(cè)高程數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差擬合分析及統(tǒng)計(jì)描述。分析結(jié)果如下表3和表4所示：

綜上及表3及表4可知，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)改建高速公路高程進(jìn)行擬合評(píng)價(jià)時(shí)，首先可以有效節(jié)省工作強(qiáng)度，在數(shù)據(jù)量較多時(shí)，可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)出數(shù)據(jù)的內(nèi)在特征及規(guī)律，并根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，在實(shí)際改建高速公路工程項(xiàng)目中，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)高速公路改建路線擬合效果進(jìn)行分析，不僅可以降低分析評(píng)價(jià)成本，還能精準(zhǔn)判別改建路線擬合效果，此外，還可以建立相關(guān)的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，做出改建路線擬合效果的實(shí)時(shí)跟蹤評(píng)價(jià)，從而達(dá)到對(duì)工程項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)效果。

5.結(jié)論與展望

本文基于我國(guó)陜西省某市的高速公路改建項(xiàng)目的實(shí)測(cè)道路量變的高程數(shù)據(jù)，并結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)原理中的參數(shù)估計(jì)與假設(shè)檢驗(yàn)兩個(gè)重要指標(biāo)對(duì)該改建公路路線搞成進(jìn)行合理的假設(shè)推斷，進(jìn)而進(jìn)一步驗(yàn)證了統(tǒng)計(jì)學(xué)原理在工程項(xiàng)目上應(yīng)用的可能，具有重要的理論指導(dǎo)意義和實(shí)踐意義，并為進(jìn)后我國(guó)的高速公路改建項(xiàng)目的路線擬合評(píng)價(jià)提供了參考指標(biāo)及思路。同時(shí)在本研究的基礎(chǔ)上，由于改建項(xiàng)目路段的長(zhǎng)度原因，限制了該原理的驗(yàn)證，同時(shí)由于線路路況良好，無(wú)法為一些復(fù)雜路況線路提供具體參考，因此本方法的普及性還有待進(jìn)一步研究認(rèn)證。

參考文獻(xiàn)

[1]楊春風(fēng)，劉聰.城市發(fā)展下高速公路改建方案評(píng)價(jià)及斷面設(shè)計(jì)研究[J].公路工程，2018，43（02）：101-107.

[2]劉聰. 城市化發(fā)展下的高速公路分類與路線設(shè)計(jì)指標(biāo)研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2017.

[3]喬通，付元坤.基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理高速公路改建路線擬合評(píng)價(jià)[J].公路，2021，66（02）：215-218.

[4]田愛(ài)珍. 基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理下的信息設(shè)計(jì)研究[D].中南大學(xué)，2012.