基于挖方形态测量的市政工程挖填方辅助方法技术

本发明专利技术涉及挖填方工程技术领域，具体涉及一种基于挖方形态测量的市政工程挖填方辅助方法，该方法获取挖方工作中的压实状态稳定指标、挖方体积增量值的典型程度和挖方断面形态的傅里叶描述子，以计算挖方工作的工作特例程度，由傅里叶描述子获取挖方工作的断面形态特征；将压实状态稳定指标、挖方体积增量值的典型程度、工作特例程度和断面形态特征组成挖方工作的状态特征向量；将连续多个挖方工作的状态特征向量组成正常样本集合和异常样本集合，用于对Adaboost二分类器的训练，利用训练好的Adaboost二分类器对挖方工作进行异常状态检测。本发明专利技术能够快速准确地进行异常预警，以方便及时发现问题，对挖方起到辅助作用。对挖方起到辅助作用。对挖方起到辅助作用。

【技术实现步骤摘要】
基于挖方形态测量的市政工程挖填方辅助方法


[0001]本专利技术涉及挖填方工程
，具体涉及一种基于挖方形态测量的市政工程挖填方辅助方法。

技术介绍

[0002]挖填方是指挖方和填方，且挖方是路基表面低于原地面时，从原地面至路基表面挖去部分的土石体积；填方是路基表面高于原地面时，从原地面天竺值路基表面部分的土石体积。挖填方是建筑工程中一项重要的前期平整工序。而当挖方工序出现异常时，一般业内人士靠着断面形态的信息对当前的挖方情况进行问题初步判断，这样的判断方式需要丰富的经验完成，且依靠主观意识，难以持续观察，同时因为断面形态特征过多，会导致某些问题无法准确分辨。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于挖方形态测量的市政工程挖填方辅助方法，所采用的技术方案具体如下：以设定挖填路径所对应的工作过程为一个挖方工作，基于设定的采样频率，采集当前挖方工作中的挖填压实方系数和挖方体积增量值，分别对应得到挖填压实方系数序列和挖方体积增量值序列；由所述挖填压实方系数序列计算压实状态稳定指标，由所述挖方体积增量值序列计算挖方体积增量值的典型程度；获取当前挖方工作的挖方断面形态，根据所述挖方断面形态的点云数据获取所述挖方断面形态的傅里叶描述子；结合所述傅里叶描述子、所述挖填压实方系数序列和所述压实状态稳定指标计算当前挖方工作的工作特例程度；将所述傅里叶描述子中的低频分量作为当前挖方工作的断面形态特征；将所述压实状态稳定指标、所述挖方体积增量值的典型程度、所述工作特例程度和所述断面形态特征组成当前挖方工作的状态特征向量；获取连续多个挖方工作的所述状态特征向量，根据所述工作特例程度之间的差值对所有的所述状态特征向量进行聚类，以得到正常样本集合和异常样本集合；利用正常样本集合和异常样本集合对Adaboost二分类器进行训练，得到Adaboost二分类器的强分类器，利用所述强分类器对挖方工作进行异常状态检测。
[0004]进一步的，所述压实状态稳定指标的计算公式为：其中，为压实状态稳定指标；为均值化函数；为绝对值函数；为所述挖填压实方系数序列中第个挖填压实方系数；为所述挖填压实方系数序列中第个挖填压实方系数；为常数。
[0005]进一步的，所述挖方体积增量值的典型程度的获取方法，包括：
分别计算所述挖方体积增量值序列中每个挖方体积增量值与基准挖方体积之间的差值平方，得到差值平方的均值，将所述均值与修正系数之间的乘积作为差异指标；所述基准挖方体积是指压实前的挖方体积；利用双曲正切函数对差异指标进行优化处理得到所述挖方体积增量值的典型程度。
[0006]进一步的，所述工作特例程度的计算公式为：其中，为所述工作特例程度；Cosine（*）为余弦相似度函数；mean（*）为均值函数；Max（*）为求取最大值函数；为基准傅里叶描述子；为所述傅里叶描述子；为所述压实状态稳定指标；为所述挖填压实方系数序列。
[0007]进一步的，所述正常样本集合和异常样本集合的获取方法，包括：分别计算任意两个挖方工作中对应所述工作特例程度之间的差值，将差值作为样本距离，基于样本距离，对所有的状态特征向量进行DBSCAN聚类，得到多个聚类簇和孤立点；将孤立点对应的所述状态特征向量组成所述异常样本集合，将所有聚类簇中的所述状态特征向量组成所述正常样本集合。
[0008]进一步的，对所述异常样本集合进行优化，其优化方法包括：对所述异常样本集合中的所述工作特例程度进行统计，得到所述工作特例程度的中值，获取所述异常样本集合中大于中值的目标状态特征向量，将所有目标状态特征向量中的各元素进行随机组合，得到多个新状态特征向量，将新状态特征向量放入所述异常样本集合中。
[0009]进一步的，所述利用所述强分类器对挖方工作进行异常状态检测的方法，包括：根据所述强分类器分别获取多个历史挖方工作的历史响应值，根据所述历史响应值获取响应值阈值；根据所述强分类器分别获取实时挖方工作的实时响应值，以及实时挖方工作之前的连续K次挖方工作的响应值，当所述实时响应值和所述响应值存在低于所述响应值阈值时，进行挖方异常预警。
[0010]本专利技术实施例至少具有如下有益效果：（1）采集挖方工作中的挖填压实方系数、挖方体积增量值和挖方断面形态，以获取挖方工作的状态特征向量，利用连续多个挖方工作的状态特征向量对Adaboost二分类器进行训练，得到挖方工作状态监测的Adaboost二分类器，以实现智能监测。
[0011]（2）利用无人机对挖方工作进行实时数据采集，以及时得到挖方工作的状态特征向量，并将连续挖方工作的状态特征向量通过训练好的Adaboost二分类器得到挖方工作对应的响应值，根据响应值能够快速准确的进行异常预警，以方便及时发现问题，对挖方起到辅助作用，降低反工损失和二次损失。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0013]图1为本专利技术一个实施例提供的一种基于挖方形态测量的市政工程挖填方辅助方法的步骤流程图。
具体实施方式
[0014]为了更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种基于挖方形态测量的市政工程挖填方辅助方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一个或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
[0015]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。
[0016]下面结合附图具体的说明本专利技术所提供的一种基于挖方形态测量的市政工程挖填方辅助方法的具体方案。
[0017]请参阅图1，其示出了本专利技术一个实施例提供的一种基于挖方形态测量的市政工程挖填方辅助方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：步骤S001，以设定挖填路径所对应的工作过程为一个挖方工作，基于设定的采样频率，采集当前挖方工作中的挖填压实方系数和挖方体积增量值，分别对应得到挖填压实方系数序列和挖方体积增量值序列；由挖填压实方系数序列计算压实状态稳定指标，由挖方体积增量值序列计算挖方体积增量值的典型程度；获取当前挖方工作的挖方断面形态，根据挖方断面形态的点云数据获取挖方断面形态的傅里叶描述子。
[0018]具体的，压实是挖方工作极为重要的一个工序，基于无人机机载的激光雷达，可以结合倾斜摄影结果对压实前后的高度差进行计算，将高度差作为挖填压实方系数。
[0019]压实正常情况下，挖填压实方系数稳定于一个值，如果小于稳定状态，在一定程度上可以说明压实的操作不规范，此时会有出现形态异常的可能性，从而影响整个挖填方的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于挖方形态测量的市政工程挖填方辅助方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：以设定挖填路径所对应的工作过程为一个挖方工作，基于设定的采样频率，采集当前挖方工作中的挖填压实方系数和挖方体积增量值，分别对应得到挖填压实方系数序列和挖方体积增量值序列；由所述挖填压实方系数序列计算压实状态稳定指标，由所述挖方体积增量值序列计算挖方体积增量值的典型程度；获取当前挖方工作的挖方断面形态，根据所述挖方断面形态的点云数据获取所述挖方断面形态的傅里叶描述子；结合所述傅里叶描述子、所述挖填压实方系数序列和所述压实状态稳定指标计算当前挖方工作的工作特例程度；将所述傅里叶描述子中的低频分量作为当前挖方工作的断面形态特征；将所述压实状态稳定指标、所述挖方体积增量值的典型程度、所述工作特例程度和所述断面形态特征组成当前挖方工作的状态特征向量；获取连续多个挖方工作的所述状态特征向量，根据所述工作特例程度之间的差值对所有的所述状态特征向量进行聚类，以得到正常样本集合和异常样本集合；利用正常样本集合和异常样本集合对Adaboost二分类器进行训练，得到Adaboost二分类器的强分类器，利用所述强分类器对挖方工作进行异常状态检测。2.如权利要求1所述的一种基于挖方形态测量的市政工程挖填方辅助方法，其特征在于，所述压实状态稳定指标的计算公式为：其中，为压实状态稳定指标；为均值化函数；为绝对值函数；为所述挖填压实方系数序列中第个挖填压实方系数；为所述挖填压实方系数序列中第个挖填压实方系数；为常数。3.如权利要求1所述的一种基于挖方形态测量的市政工程挖填方辅助方法，其特征在于，所述挖方体积增量值的典型程度的获取方法，包括：分别计算所述挖方体积增量值序列中每个挖方体积增量值与基准挖方体积之间的差值平方，得到差值平方的均值，将所述均值与修正系数之间的乘积作为差异指标；所述基准挖方体积是指压实...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建华，蒋建伦，马文俊，
申请(专利权)人：江苏顺联工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：