【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及道路健康评估，特别是一种道路使用寿命综合评估分析方法及系统。
技术介绍
1、随着交通运输业的快速发展，道路作为重要的基础设施，其设计、施工和维护的重要性日益突出。然而，随着交通量的持续增长以及自然环境的长期作用，道路的使用寿命受到多种复杂因素的影响，包括路面病害、道路内部结构的老化、交通负载的反复作用以及环境侵蚀的累积效应等。传统的道路养护和评估方法主要依赖周期性检查和人工检测，这种方式不仅效率低，且容易受主观判断影响，难以对道路的全寿命周期进行量化分析和科学预测。同时，近年来，基于大数据分析和人工智能技术的方法逐渐应用于道路检测领域，例如利用图像处理技术识别路面裂缝、车辙等病害特征，或者通过传感器监测交通负载和内部结构数据。然而，现有技术大多仅针对单一维度特征进行分析，无法综合考虑多维数据之间的关联性，尤其是在空间分布和时间演变规律上的相互影响，这使得现有方法在道路寿命评估的准确性和全面性上仍存在较大局限性。
2、现有技术在道路使用寿命的综合评估方面存在以下不足：其一，当前的评估方法难以有效整合多维道路数据，例如路面病害、内部结构、交通负载和环境因素等，这导致道路寿命评估结果缺乏全面性和科学性；其二，现有方法通常缺乏对时空关联的深度挖掘，无法准确揭示道路特征随时间变化的趋势及其空间分布的规律性，从而限制了对道路未来健康状态的预测能力。
技术实现思路
1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术提供了一种道路使用寿命综合
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
4、第一方面，本专利技术提供了一种道路使用寿命综合评估分析方法，其包括，采集道路多维数据并进行预处理，基于预处理后的多维道路数据提取道路特征；所述道路多维数据包括路面病害数据、道路内部结构数据、交通负载数据和环境数据；对道路特征进行时空关联分析，构建道路寿命评估数据框架；基于道路寿命评估数据框架，利用道路健康预测模型，初步计算道路健康指数；结合初步计算的道路健康指数和历史数据，动态调整道路特征的综合权重；根据调整后的道路特征的综合权重，更新道路健康指数，并评估道路安全等级。
5、作为本专利技术所述道路使用寿命综合评估分析方法的一种优选方案，其中：对道路多维数据进行预处理，具体步骤如下：
6、通过噪声过滤算法对病害数据进行清洗，去除模糊图像和无效数据；
7、采用频谱分析滤除道路内部结构数据的杂波信号；
8、对交通负载数据进行标准化和归一化处理；
9、采用数据插值方法对环境数据进行缺失值填补，并剔除异常数据。
10、作为本专利技术所述道路使用寿命综合评估分析方法的一种优选方案，其中：所述基于预处理后的多维道路数据提取道路特征，具体步骤如下，
11、通过图像分割算法从清洗后的路面病害数据中提取路面病害特征；路面病害特征包括裂缝宽度、裂缝长度、车辙深度和病害区域面积；
12、通过信号分析法从滤除杂波后的道路内部结构数据中提取道路内部结构特征；道路内部结构特征包括内部结构数据的空洞率、分层深度和脱空区域范围；
13、通过统计分析从标准归一化后的交通负载数据中提取交通负载特征；交通负载特征包括交通流量峰值、车辆负载分布和交通压力分布均值；
14、通过数据分析法从预处理后的环境数据中提取环境侵蚀特征；环境侵蚀特征包括降雨频率、温湿度变化幅度和冻融循环次数；
15、道路特征包括：路面病害特征、道路内部结构特征、交通负载特征和环境侵蚀特征。
16、作为本专利技术所述道路使用寿命综合评估分析方法的一种优选方案，其中：所述对道路特征进行时空关联分析，构建道路寿命评估数据框架，具体步骤如下，
17、基于道路的道路特征，按照固定标准划分空间单元，将道路特征映射到划分后的空间单元中；
18、对映射到空间单元中的道路特征进行空间分析，获取道路特征的空间分布；
19、对道路特征进行时间关联分析，获取道路特征的时间变化规律及相互依赖性；
20、对道路特征的空间分布和道路特征的时间变化规律及相互依赖性进行量化，并按照空间单元和时间节点进行组合，生成每个道路路段在每个时间点的特征向量，并构建成多维特征矩阵；所述多维特征矩阵包括路面病害特征、时间变化、空间分布和环境侵蚀特征；
21、基于多维特征矩阵并结合历史数据，标注每个路段的寿命状态，整合多维特征矩阵与各路段的寿命状态，构成道路寿命评估数据框架。
22、作为本专利技术所述道路使用寿命综合评估分析方法的一种优选方案，其中：所述基于道路寿命评估数据框架，利用道路健康预测模型，初步计算道路健康指数，具体步骤如下，
23、以道路寿命评估数据框架中的多维特征矩阵为输入，利用道路健康预测模型分析多维特征矩阵对健康状态的贡献度，初步计算道路健康指数，表达式为：
24、；
25、其中，是初步计算的道路健康指数，是道路健康指数的综合权重，是第i类路面病害特征的严重程度，是第i类路面病害特征的影响系数，是第i类路面病害特征的时间敏感系数，是第i类路面病害特征的累积时间跨度，是道路内部结构特征的影响系数，是交通负载特征的波动方差，是环境侵蚀特征的敏感系数，是环境综合侵蚀指数，第i类路面病害特征的空间尺度因子，n是路面病害特征的数量，i是路面病害特征的索引变量。
26、作为本专利技术所述道路使用寿命综合评估分析方法的一种优选方案，其中：所述结合初步计算的道路健康指数和历史数据，动态调整道路特征的综合权重，具体步骤如下，
27、通过初步计算的道路健康指数和历史数据，采用加权时间衰减函数并结合道路健康指数和特征历史数据，动态调整综合权重，表达式为：
28、；
29、其中，是调整后的综合权重，是历史时间跨度，是时间衰减函数，是第i类路面病害特征在时间t的历史值，是病害特征相关性矩阵的元素，是第j类病害特征在时间t的历史值，是第i类病害特征的正则化因子，表示历史时间点，j表示与当前路面病害特征i存在相关性的病害特征索引变量，是衡量道路健康指数对道路特征的影响程度。
30、作为本专利技术所述道路使用寿命综合评估分析方法的一种优选方案，其中：所述根据调整后的道路特征的综合权重，更新道路健康指数，并评估道路安全等级，具体步骤如下，
31、基于调整后的道路特征的综合权重，优化道路健康预测模型，根据优化后的道路健康预测模型更新道路健康指数，获取更新后道路健康指数；
32、基于长期采集的道路健康指数及道路实际使用寿命的统计结果，结合道路设计规范与安全评估标准，定义安全阈值r1、风险阈值r2和危险阈值r3；
33、当＞r1时，则认为当前道路使用寿命处于安全状态；
34、当r2≤≤r1时，则认为当前道路使用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种道路使用寿命综合评估分析方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的道路使用寿命综合评估分析方法，其特征在于，对道路多维数据进行预处理，具体步骤如下：
3.如权利要求2所述的道路使用寿命综合评估分析方法，其特征在于，所述基于预处理后的多维道路数据提取道路特征，具体步骤如下：
4.如权利要求3所述的道路使用寿命综合评估分析方法，其特征在于，所述对道路特征进行时空关联分析，构建道路寿命评估数据框架，具体步骤如下：
5.如权利要求4所述的道路使用寿命综合评估分析方法，其特征在于，所述基于道路寿命评估数据框架，利用道路健康预测模型，初步计算道路健康指数，具体步骤如下：
6.如权利要求5所述的道路使用寿命综合评估分析方法，其特征在于，所述结合初步计算的道路健康指数和历史数据，动态调整道路特征的综合权重，具体步骤如下：
7.如权利要求6所述的道路使用寿命综合评估分析方法，其特征在于，所述根据调整后的道路特征的综合权重，更新道路健康指数，并评估道路安全等级，具体步骤如下：
8.一种道路使用寿命综合评
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1~7任一所述的道路使用寿命综合评估分析方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1~7任一所述的道路使用寿命综合评估分析方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种道路使用寿命综合评估分析方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的道路使用寿命综合评估分析方法，其特征在于，对道路多维数据进行预处理，具体步骤如下：
3.如权利要求2所述的道路使用寿命综合评估分析方法，其特征在于，所述基于预处理后的多维道路数据提取道路特征，具体步骤如下：
4.如权利要求3所述的道路使用寿命综合评估分析方法，其特征在于，所述对道路特征进行时空关联分析，构建道路寿命评估数据框架，具体步骤如下：
5.如权利要求4所述的道路使用寿命综合评估分析方法，其特征在于，所述基于道路寿命评估数据框架，利用道路健康预测模型，初步计算道路健康指数，具体步骤如下：
6.如权利要求5所述的道路使用寿命综合评估分析方法，其特征在于，所述结合初步计算的道路健康指数和历史数据，动态调整道路特征的综...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹耀兮，何悦，刘莞青，林萍，李飞彤，王云峰，
申请(专利权)人：吉林交通职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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