本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理，具體涉及一種面向高速公路的路基施工數(shù)據(jù)預處理方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、在高速公路的建設和維護過程中，路基的壓實度是至關重要的，壓實度主要可以通過施工數(shù)據(jù)等進行計算并表征。但是由于高速公路的路基表面測點眾多，所以通常需要對施工數(shù)據(jù)進行預處理，提高數(shù)據(jù)處理結果的精確度，從而更加準確的判斷高速公路的路基表面的異常位置或異常測點。

2、現(xiàn)有技術在對施工數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理并篩選異常測點時，通常會更加聚焦于測點處的超聲波數(shù)據(jù)，因為超聲波數(shù)據(jù)能夠反映路基內部的物理特性，如密度、彈性模量等，從而判斷壓實度并篩選異常測點，但是由于高速公路的路基表面測點眾多，且超聲數(shù)據(jù)容易受到路面平整情況的影響，故僅僅對超聲波數(shù)據(jù)進行處理從而判斷高速公路路基表面的異常測點，會導致數(shù)據(jù)處理過程中部分測點的數(shù)據(jù)處理結果可信度較低，最終影響到異常測點判斷的準確度。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決高速公路的路基表面測點眾多，且超聲數(shù)據(jù)容易受到路面平整情況的影響，僅僅對超聲波數(shù)據(jù)進行處理從而判斷高速公路路基表面的異常測點，會導致數(shù)據(jù)處理過程中部分測點的數(shù)據(jù)處理結果可信度較低，最終影響到異常測點判斷的準確度的技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種面向高速公路的路基施工數(shù)據(jù)預處理方法及系統(tǒng)，所采用的技術方案具體如下：

2、獲取高速公路的路基表面各個測點處的超聲波數(shù)據(jù)以及高程數(shù)據(jù)；

3、在每個尺度的窗口下，基于測點之間的超聲波數(shù)據(jù)的差異情況以及波動情況，確定每個測點處的初始顯著性值；在每個尺度的窗口下，分析測點的高程數(shù)據(jù)之間的變化情況，量化每個測點處的局部平整度；

4、基于測點在所有尺度的窗口下的初始顯著性值以及局部平整度之間的相對變化情況，確定每個測點的凹陷程度值；基于每個測點的所述凹陷程度值、每個測點在所有尺度下的初始顯著性值以及局部平整度，計算每個測點處的最終顯著性值；

5、基于高速公路的路基表面各個測點處的最終顯著性值確定異常測點。

6、進一步地，所述初始顯著性值的獲取方法包括：

7、以每個測點為中心，構建多個不同尺度的窗口，并在每個尺度的窗口下，將除中心測點的其他測點作為參考點；

8、任選一個測點作為待測測點，在待測測點對應的任意一個尺度的窗口下，分析待測測點與對應所有參考點的超聲波數(shù)據(jù)之間的離散情況，量化波動因子；

9、將所有參考點的超聲波數(shù)據(jù)的均值作為均值特征值；將待測測點的超聲波數(shù)據(jù)與所述均值特征值之間的差值絕對值作為偏差因子；

10、根據(jù)所述偏差因子以及波動因子，得到待測測點在該尺度的窗口下的初始顯著性值，且所述初始顯著性值與偏差因子呈正相關，所述初始顯著性值與波動因子呈負相關，且所述初始顯著性值的取值為正數(shù)。

11、進一步地，所述波動因子的獲取方法包括：

12、計算待測測點與對應的每個參考點的超聲波數(shù)據(jù)之間差值的平方，作為離散值，將待測測點與對應所有參考點之間的離散值的均值，作為所述波動因子。

13、進一步地，所述局部平整度的獲取方法包括：

14、在待測測點對應的任意一個尺度的窗口下，將待測測點與對應的每個參考點的高程數(shù)據(jù)之間差值的平方作為高度差異因子；

15、將待測測點與對應所有參考點的高度差異因子的均值進行負相關映射并歸一化后的值，作為待測測點在該尺度的窗口下的局部平整度。

16、進一步地，所述凹陷程度值的獲取方法包括：

17、將所有尺度的窗口按照尺寸大小進行升序排列，得到排序序列；

18、對于所述排序序列中每兩個相鄰的尺度的窗口，計算每個測點在后一個尺度的窗口下的局部平整度與前一個尺度的窗口下的局部平整度的比值，作為平整度變化率，計算每個測點在前一個尺度的窗口下的初始顯著性值與后一個尺度的窗口下的初始顯著性值的比值，作為顯著性變化率；

19、根據(jù)所述排序序列對應的所有平整度變化率以及顯著性變化率，確定每個測點的凹陷因子；

20、對于任意一個測點，將該測點在預設鄰域內的所有測點的凹陷因子的平均水平作為該測點的凹陷程度值。

21、進一步地，所述凹陷因子的獲取方法包括：

22、在所述排序序列中，將每兩個相鄰的尺度的窗口之間的平整度變化率與顯著性變化率的乘積作為變化因子；

23、將所述排序序列中所有相鄰的兩個尺度的窗口之間的變化因子的均值，作為所述凹陷因子。

24、進一步地，所述最終顯著性值的獲取方法包括：

25、對于任意一個測點，將該測點在每個尺度的窗口下的初始顯著性值與局部平整度的比值，作為該測點的顯著因子；

26、量化該測點在所有尺度的窗口下的顯著因子的平均水平，得到顯著特征值，將該測點的凹陷程度值與顯著特征值的乘積進行歸一化后的值，作為該測點處的最終顯著性值。

27、進一步地，所述基于高速公路的路基表面各個測點處的最終顯著性值確定異常測點，包括：

28、基于顯著性檢測算法以及高速公路的路基表面各個測點處的最終顯著性值對高速公路的路基表面的所有測點進行顯著性檢測，從而得到所有測點中的異常測點。

29、進一步地，所述預設鄰域設置為3×3。

30、一種面向高速公路的路基施工數(shù)據(jù)預處理系統(tǒng)，包括處理器和存儲器，存儲器中存儲有至少一條指令、至少一段程序、代碼集或指令集，至少一條指令、至少一段程序、代碼集或指令集由處理器加載并執(zhí)行時實現(xiàn)一種面向高速公路的路基施工數(shù)據(jù)預處理方法的步驟。

31、本發(fā)明具有如下有益效果：

32、本發(fā)明同時獲取高速公路路基表面的超聲波數(shù)據(jù)和高程數(shù)據(jù)不僅豐富了數(shù)據(jù)維度，還提高了數(shù)據(jù)處理的準確性和全面性。為了更加準確的捕捉數(shù)據(jù)中的異常信息，本發(fā)明采用多尺度分析的方法，在每個尺度的窗口下對超聲波數(shù)據(jù)和高程數(shù)據(jù)進行分析。由于異常測點處的超聲波數(shù)據(jù)與其周圍的測點的超聲波數(shù)據(jù)相比，會出現(xiàn)較為顯著的差異，所以首先在每個尺度的窗口下，基于測點之間的超聲波數(shù)據(jù)的差異情況以及波動情況，確定每個測點處的初始顯著性值，初步表征了每個測點處的異常情況。超聲波數(shù)據(jù)的變化與路基的壓實度有關，不同的壓實狀態(tài)會影響到聲波的傳播波速，同時路基表面的平整度會影響超聲波的傳播路徑，從而導致超聲波數(shù)據(jù)發(fā)生異常改變，進而掩蓋實際的壓實問題，而路基表面的平整度可以通過高程數(shù)據(jù)的變化進行表征，由此得到各個測點處的局部平整度。然后，由于隨著窗口尺度的變化，測點的異常情況的顯著性會發(fā)生改變，所以利用測點在所有尺度的窗口下的初始顯著性值以及局部平整度之間的相對變化情況，確定每個測點的凹陷程度值，有助于后續(xù)過程中更加準確的識別出異常測點。最后，根據(jù)凹陷程度值對每個測點在所有尺度下的初始顯著性值以及局部平整度進行修正，從而得到每個測點處的最終顯著性值，最終顯著性值經過修正，可以更準確的表征每個測點處的異常情況，所以基于高速公路的路基表面各個測點處的最終顯著性值進行數(shù)據(jù)處理，可以更加準確的確定異常測點。綜上，本發(fā)明過程中的數(shù)據(jù)處理過程不僅考慮了數(shù)據(jù)的異常突出情況，而且還綜合了多源數(shù)據(jù)，可以顯著提高異常測點識別的可信度。