基于統計學原理高速公路改建路線擬合評價

鄧秋紅

摘要：近年來，許多學者對基于模糊領域的統計學習理論的研究越來越感興趣，基于統計學原理的研究內容也越來越多，為實現高速公路路線設計的優化及設計效率的提高，本文首先介紹了我國高速公路研究的發展現狀，其次，介紹了統計學原理在工程上應用的研究現狀，最后并結合某改擴建高速公路工程研究了基于統計學原理對高速公路改建路線擬合評價效果，并得出統計學原理在高速公路線路擬合評價方面具有較好的應用成效。

關鍵詞：高速公路;統計學原理;擬合;評價

1.引言

隨著中國經濟和交通運輸業的不斷快速發展，國家高速公路網絡建設已初步形成，提供了安全、方便、舒適的旅游服務。同時，它也帶來了公路損壞、交通擁堵、路基沉降不均、通行能力不足、環境污染、交通事故等負面影響，由此導致高速公路網絡的運行可靠性面臨著越來越大的挑戰。

由于交通運輸部門高度重視路網的安全和流通水平，公眾對旅游出行服務的需求更加強烈。傳統的高速公路逐漸無法滿足人們出行日益增長及車輛日益增長的需求，也難以滿足公眾對快速、便捷出行的需求。可靠路線設計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。

我國有一大部分高速公路屬于上世紀設計建設，其路基寬度及通行量自然跟不上時代發展的需要，此外還有部分高速公路被修建在復雜地質環境條件下，飽經風霜雨雪和超載車輛碾壓，已無法滿足高效通行要求，因此有必要對此類高速公路進行改建、擴建，并已有不少學者對高速公路的改建擴建進行了研究。如楊春風、劉聰等人針對城市發展進行了高速公路改建橫縱斷面的設計方案及評價進行了研究，并以此提出針對城市高速公路改建方案[1-2]。喬通、付元坤、田愛珍等人基于浙江省某高速公路的改建項目，并結合統計學原理，研究了高速公路改建過程中的路線擬合評價，得出了統計學原理對于高速公路路線擬合具有一定的實踐指導意義，但在理論方法上仍需進行精進[3-4]。因此本文首先通過對統計學原理進行分析，并結合高速公路路線擬合實際工程情況，對統計學原理在高速公路改建項目路線擬合結果進行評價分析，為相關理論研究奠定一定的基礎。

2.數據來源

本研究中使用的數據來源于中國陜西省某市的高速公路數據。數據選取了該高速公路需要改建部分樁號里程路段，包含路段左線樁號ZK098+105～ZK108+105及路段右線樁號K096+075～K106+075段道路點的兩側高程數據（以道路前進方向左側為道路左側，道路前進方向右側為右側），所用數據均為現場實測而來，數據整理如表1所示，共含數據1000余個。

統計學作為一門科學的研究手段，他的主要工作是用于日常生活中的數據整理、歸納以及數據分析等，這種科學的研究手段在某種程度上不僅能夠反映客觀事實，還能夠分析出事物的內在聯系，因此，常被研究者用于數據的分析和處理。

統計學習理論（簡稱SLT），由Vapnik等人在20世紀60年代提出，建立于90年代，已經成為一種有趣而可靠的理論，研究小數據樣本的統計學習定律。其關鍵思想是使學習機器與有限的樣本兼容，從而提高學習機器的泛化能力，達到最佳水平。它建立了一個基于小數據樣本的統計學習的更好的理論框架，同時，在此基礎上還開發了一種新的算法——支持向量機（簡稱SVM）。目前，SLT和SVM已經成為神經網絡在機器學習中新的有趣的研究

依據統計學的基本原理，在進行一般數據統計工作中，我們常需要歷經以下三個步驟：首先，我們需要對需要進行統計工作的數據進行收集，以本文研究內容為例，為了更好的對改建高速公路路線擬合效果做出評價，我們需收集被擬合對象改建高速公路路段左線樁號ZK98+105～ZK108+105及路段右線樁號K96+75～K106+75段道路點的兩側高程數據，并對相關數據進行信息挖掘、信息加工等，不同數據的加工程度也有所不同，并可根據加工程度將信息分為一次信息、二次信息及三次信息等。其次便是對相關數據進行統計學分析，包含對相關信息的層次整合、關聯規則等。本文主要對道路兩側高程數據的平均值、中位數、最大值、最小值、標準差、方差以及數據的峰度、偏度及總和進行統計分析描述見表2。

4.誤差擬合評價

由上述誤差檢驗分析可知，本改建高速公路工程道路兩側高程數據差異并不顯著，因此在本文誤差擬合評價過程分析中，根據簡便性原則，只取道路左側高程數據進行誤差擬合分析及統計描述。分析結果如下表3和表4所示：

綜上及表3及表4可知，運用統計學原理對改建高速公路高程進行擬合評價時，首先可以有效節省工作強度，在數據量較多時，可以通過統計學原理對數據進行統計分析，總結出數據的內在特征及規律，并根據相關數據進行統計分析，在實際改建高速公路工程項目中，運用統計學原理對高速公路改建路線擬合效果進行分析，不僅可以降低分析評價成本，還能精準判別改建路線擬合效果，此外，還可以建立相關的評價系統，做出改建路線擬合效果的實時跟蹤評價，從而達到對工程項目的動態評價效果。

5.結論與展望

本文基于我國陜西省某市的高速公路改建項目的實測道路量變的高程數據，并結合統計學原理中的參數估計與假設檢驗兩個重要指標對該改建公路路線搞成進行合理的假設推斷，進而進一步驗證了統計學原理在工程項目上應用的可能，具有重要的理論指導意義和實踐意義，并為進后我國的高速公路改建項目的路線擬合評價提供了參考指標及思路。同時在本研究的基礎上，由于改建項目路段的長度原因，限制了該原理的驗證，同時由于線路路況良好，無法為一些復雜路況線路提供具體參考，因此本方法的普及性還有待進一步研究認證。

參考文獻

[1]楊春風，劉聰.城市發展下高速公路改建方案評價及斷面設計研究[J].公路工程，2018，43（02）：101-107.

[2]劉聰. 城市化發展下的高速公路分類與路線設計指標研究[D].河北工業大學，2017.

[3]喬通，付元坤.基于統計學原理高速公路改建路線擬合評價[J].公路，2021，66（02）：215-218.

[4]田愛珍. 基于統計學原理下的信息設計研究[D].中南大學，2012.