基于统计学原理高速公路改建路线拟合评价

邓秋红

摘要：近年来，许多学者对基于模糊领域的统计学习理论的研究越来越感兴趣，基于统计学原理的研究内容也越来越多，为实现高速公路路线设计的优化及设计效率的提高，本文首先介绍了我国高速公路研究的发展现状，其次，介绍了统计学原理在工程上应用的研究现状，最后并结合某改扩建高速公路工程研究了基于统计学原理对高速公路改建路线拟合评价效果，并得出统计学原理在高速公路线路拟合评价方面具有较好的应用成效。

关键词：高速公路;统计学原理;拟合;评价

1.引言

随着中国经济和交通运输业的不断快速发展，国家高速公路网络建设已初步形成，提供了安全、方便、舒适的旅游服务。同时，它也带来了公路损坏、交通拥堵、路基沉降不均、通行能力不足、环境污染、交通事故等负面影响，由此导致高速公路网络的运行可靠性面临着越来越大的挑战。

由于交通运输部门高度重视路网的安全和流通水平，公众对旅游出行服务的需求更加强烈。传统的高速公路逐渐无法满足人们出行日益增长及车辆日益增长的需求，也难以满足公众对快速、便捷出行的需求。可靠路线设计及路况信息是提高公众出行满意度的主要途径之一，也是保证出行畅通、解决出行安全的主要途径之一。

我国有一大部分高速公路属于上世纪设计建设，其路基宽度及通行量自然跟不上时代发展的需要，此外还有部分高速公路被修建在复杂地质环境条件下，饱经风霜雨雪和超载车辆碾压，已无法满足高效通行要求，因此有必要对此类高速公路进行改建、扩建，并已有不少学者对高速公路的改建扩建进行了研究。如杨春风、刘聪等人针对城市发展进行了高速公路改建横纵断面的设计方案及评价进行了研究，并以此提出针对城市高速公路改建方案[1-2]。乔通、付元坤、田爱珍等人基于浙江省某高速公路的改建项目，并结合统计学原理，研究了高速公路改建过程中的路线拟合评价，得出了统计学原理对于高速公路路线拟合具有一定的实践指导意义，但在理论方法上仍需进行精进[3-4]。因此本文首先通过对统计学原理进行分析，并结合高速公路路线拟合实际工程情况，对统计学原理在高速公路改建项目路线拟合结果进行评价分析，為相关理论研究奠定一定的基础。

2.数据来源

本研究中使用的数据来源于中国陕西省某市的高速公路数据。数据选取了该高速公路需要改建部分桩号里程路段，包含路段左线桩号ZK098+105～ZK108+105及路段右线桩号K096+075～K106+075段道路点的两侧高程数据（以道路前进方向左侧为道路左侧，道路前进方向右侧为右侧），所用数据均为现场实测而来，数据整理如表1所示，共含数据1000余个。

统计学作为一门科学的研究手段，他的主要工作是用于日常生活中的数据整理、归纳以及数据分析等，这种科学的研究手段在某种程度上不仅能够反映客观事实，还能够分析出事物的内在联系，因此，常被研究者用于数据的分析和处理。

统计学习理论（简称SLT），由Vapnik等人在20世纪60年代提出，建立于90年代，已经成为一种有趣而可靠的理论，研究小数据样本的统计学习定律。其关键思想是使学习机器与有限的样本兼容，从而提高学习机器的泛化能力，达到最佳水平。它建立了一个基于小数据样本的统计学习的更好的理论框架，同时，在此基础上还开发了一种新的算法——支持向量机（简称SVM）。目前，SLT和SVM已经成为神经网络在机器学习中新的有趣的研究

依据统计学的基本原理，在进行一般数据统计工作中，我们常需要历经以下三个步骤：首先，我们需要对需要进行统计工作的数据进行收集，以本文研究内容为例，为了更好的对改建高速公路路线拟合效果做出评价，我们需收集被拟合对象改建高速公路路段左线桩号ZK98+105～ZK108+105及路段右线桩号K96+75～K106+75段道路点的两侧高程数据，并对相关数据进行信息挖掘、信息加工等，不同数据的加工程度也有所不同，并可根据加工程度将信息分为一次信息、二次信息及三次信息等。其次便是对相关数据进行统计学分析，包含对相关信息的层次整合、关联规则等。本文主要对道路两侧高程数据的平均值、中位数、最大值、最小值、标准差、方差以及数据的峰度、偏度及总和进行统计分析描述见表2。

4.误差拟合评价

由上述误差检验分析可知，本改建高速公路工程道路两侧高程数据差异并不显著，因此在本文误差拟合评价过程分析中，根据简便性原则，只取道路左侧高程数据进行误差拟合分析及统计描述。分析结果如下表3和表4所示：

综上及表3及表4可知，运用统计学原理对改建高速公路高程进行拟合评价时，首先可以有效节省工作强度，在数据量较多时，可以通过统计学原理对数据进行统计分析，总结出数据的内在特征及规律，并根据相关数据进行统计分析，在实际改建高速公路工程项目中，运用统计学原理对高速公路改建路线拟合效果进行分析，不仅可以降低分析评价成本，还能精准判别改建路线拟合效果，此外，还可以建立相关的评价系统，做出改建路线拟合效果的实时跟踪评价，从而达到对工程项目的动态评价效果。

5.结论与展望

本文基于我国陕西省某市的高速公路改建项目的实测道路量变的高程数据，并结合统计学原理中的参数估计与假设检验两个重要指标对该改建公路路线搞成进行合理的假设推断，进而进一步验证了统计学原理在工程项目上应用的可能，具有重要的理论指导意义和实践意义，并为进后我国的高速公路改建项目的路线拟合评价提供了参考指标及思路。同时在本研究的基础上，由于改建项目路段的长度原因，限制了该原理的验证，同时由于线路路况良好，无法为一些复杂路况线路提供具体参考，因此本方法的普及性还有待进一步研究认证。

参考文献

[1]杨春风，刘聪.城市发展下高速公路改建方案评价及断面设计研究[J].公路工程，2018，43（02）：101-107.

[2]刘聪. 城市化发展下的高速公路分类与路线设计指标研究[D].河北工业大学，2017.

[3]乔通，付元坤.基于统计学原理高速公路改建路线拟合评价[J].公路，2021，66（02）：215-218.

[4]田爱珍. 基于统计学原理下的信息设计研究[D].中南大学，2012.