本发明涉及路段长度划分领域，具体涉及一种基于有序聚类分析的路段长度划分方法。
背景技术：
：路段长度的划分是公路管理中一项非常重要的基础工作，通常有定长法和不定长法两种划分方法。定长法是指沿公路路线，按照固定长度进行划分，通常划分为0.5km或1km。这种方法的优点是简单易行，缺点是未考虑公路特征，有一定的盲目性；不定长法是以公路属性的变化为依据，考虑环境、交通等因素，每段长度可能各不相同。这种方法的优点是各路段属性相似，特征唯一，易于建模，规律性强，缺点是路段划分过程繁琐，可能造成分段过长或过短。目前我国路面破损状况的等级评定标准仅采用了固定路段长度的路面状况指数评价指标，该指标只能够反映固定段落内路面破损的整体状况，而无法反映段落内路面状况的变化情况，对路面的专项养护处治指导意义有限。技术实现要素：针对上述问题，本发明旨在提供一种，提出一种新的不定长路段划分方法、从公路养护的实际需求出发用来指导路面养护高效管理的基于有序聚类分析的路段长度划分方法。为实现该技术目的，本发明的方案是：一种基于有序聚类分析的路段长度划分方法，具体步骤如下：第一步、计算各段直径设样本依次为x1，x2，x3，···，xn(每一定长路段的特性值)。设某一分段Gij＝{xi，xi+1，···，xj，}(j>i)，该分段的平均值记作Gij的直径用D(i，j)表示：第二步、定义误差函数将n个有序样本分成k类，记某种分法为p(n，k)：p(n,k):{xi1,xi1+1,...,xi2-1},{xi2,xi2+1,...,xi3-1},......,{xik,xik+1,...,xin}]]>简记为：p(n,k):{i1,i1+1,…，i2-1}，{i2,i2+1,…，i3-1}，……，{ik,ik+1,…，in}其中，1＝i1<i2<…<ik<in＝n。定义该种分类方法的目标函数为：e[p(n,k)]=Σj=1kD(ij,ij+1-1)]]>当n，k确定时，e[p(n，k)]越小表示该种分类方法的段内离差平方和越小，分类越趋于合理。因此，要寻求最合理的分类，也就是寻求令e[p(n，k)]达到极小时的分类。第三步、精确最优解的求法min{e[p(n,2)]}=min2≤j≤n{D(1,j-1)+D(j,n)}]]>min{e[p(n,k)]}=min2≤j≤n{e[p(j-1,k-1)]+D(j,n)}=min2≤j≤n{e[p(j-1,k-1)]}+D(j,n)]]>将n个有序样本分成k类时，要找到j＝jk使得上述公式取得最小值，即：min{e[p(n,k)]=min2≤j≤n{e[p(jk-1,k-1)]}+D(jk,n)]]>于是，Gk＝{jk，jk+1，···，n}。然后，寻找jk-1使得：e[p(jk-1,k-1)]=min2≤j≤n{e[p(jk-1-1,k-2)]+D(jk-1,jk-1)}]]>得到Gk-1＝{jk-1，jk-1+1，···，jk-1}。类似地，最终得到G1，G2，…，Gk，这就是要求的最优解。作为优选，应用《公路技术状况评定标准》(JTGH20-2007)中的路面损坏状况指数(PCI)计算模型，通过计算使既评定路段最优解，即最优解G1，G2，…，Gk，使得PCI值最小，从而有针对性指导路面养护处治；PCI计算公式如下：PCI=100-a0DRa1]]>式中：DR—路面破损率，为各种损坏的折合损坏面积之和与路面调查面积之百分比，a0,a1—计算系数，针对不同路面类型，按照规范要求选取不同的值。本发明的有益效果，采用有序聚类分析方法。同时根据公路自身属性，按照公式计算各段直径、定义误差函数的步骤，获得精确最优解；不定长统计方法能够更加细致地划分段落，详细统计出不同等级对应的段落，能更准确地反映路面的实际破损状况。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。本发明所述的具体实施例为一种基于有序聚类分析的路段长度划分方法，先按定长划分方法，将公路划分为100m或10m的有序样本路段，然后通过有序聚类分析方法，根据公路自身属性(主要考虑使用性能)对这些样本路段做有序聚类分析。采用Fisher最优分割方法，将有序样本分割成n段，使得段内离差平方和最小，段外离差平方和最大：基于有序聚类分析的路段长度划分方法如下：第一步、计算各段直径设样本依次为x1，x2，x3，···，xn(每一定长路段的特性值)。设某一分段Gij＝{xi，xi+1，···，xj，}(j>i)，该分段的平均值记作Gij的直径用D(i，j)表示：第二步、定义误差函数将n个有序样本分成k类，记某种分法为p(n，k)：p(n,k):{xi1,xi1+1,...,xi2-1},{xi2,xi2+1,...,xi3-1},......,{xik,xik+1,...,xin}]]>简记为：p(n,k):{i1,i1+1,…，i2-1}，{i2,i2+1,…，i3-1}，……，{ik,ik+1,…，in}其中，1＝i1<i2<…<ik<in＝n。定义该种分类方法的目标函数为：e[p(n,k)]=Σj=1kD(ij,ij+1-1)]]>当n，k确定时，e[p(n，k)]越小表示该种分类方法的段内离差平方和越小，分类越趋于合理。因此，要寻求最合理的分类，也就是寻求令e[p(n，k)]达到极小时的分类。第三步、精确最优解的求法min{e[p(n,2)]}=min2≤j≤n{D(1,j-1)+D(j,n)}]]>min{e[p(n,k)]}=min2≤j≤n{e[p(j-1,k-1)]+D(j,n)}=min2≤j≤n{e[p(j-1,k-1)]}+D(j,n)]]>将n个有序样本分成k类时，要找到j＝jk使得上述公式取得最小值，即：min{e[p(n,k)]=min2≤j≤n{e[p(jk-1,k-1)]}+D(jk,n)]]>于是，Gk＝{jk，jk+1，···，n}。然后，寻找jk-1使得：e[p(jk-1,k-1)]=min2≤j≤n{e[p(jk-1-1,k-2)]+D(jk-1,jk-1)}]]>得到Gk-1＝{jk-1，jk-1+1，···，jk-1}。类似地，最终得到G1，G2，…，Gk，这就是要求的最优解。为了提高评定的效果，应用《公路技术状况评定标准》(JTGH20-2007)中的路面损坏状况指数(PCI)计算模型，通过计算使既评定路段最优解，即最优解G1，G2，…，Gk，使得PCI值最小，从而有针对性指导路面养护处治；PCI计算公式如下：PCI=100-a0DRa1]]>式中：DR—路面破损率，为各种损坏的折合损坏面积之和与路面调查面积之百分比，a0,a1—计算系数，针对不同路面类型(沥青路面、水泥路面等)按照规范要求选取不同的值。将最优解引入到《公路技术状况评定标准》的路面损坏状况指数(PCI)计算模型，可以实现由针对性的评价路面损坏状况。下面结合具体实施例的数据分析对本申请做进一步详细说明。选取了某高速公路5km的测试路段，分别按照1km定长和5段不定长，具体数据如下所示：表1按1Km定长破损统计结果表2按5段不定长破损统计结果表3按5段定长和不定长破损统计对比结果统计结果5段1km定长5段不定长优00良5段(5000m)3段(4790m)中01段(160m)次01段(50m)由以上表可以看出：按照每1km作为定长统计单位，调查路段PCI评定等级均为良；按照5段不定长统计时，考虑桩号连接，其中等级为良的3段(1950m、1180m、1660m)共4790m，等级为中的1段，长度为160m，等级为次的1段，长度为50m。由此可见采用定长统计时，统计单位越长越是掩盖了局部路段的PCI变化情况。另外，按照定长100m的间隔(共50段)作为统计单元和50段不定长来划分进行统计，具体统计对比结果见表4。表4按50段定长、不定长间隔破损统计对比结果统计结果50段(定长100m)50段(不定长)优5段(500m)14段(550m)良42段(4200m)26段(3900m)中2段(200m)8段(380m)次1段(100m)2段(170m)从表4可以看出，当把路段划分为50段分别采用定长和不定长统计时，不同等级路面状况指数的存在明显差异。因此：不定长统计方法能够更加细致地划分段落，详细统计出不同等级对应的段落，能更准确地反映路面的实际破损状况。以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。当前第1页1 2 3