數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在公路勘測質(zhì)量控制中的應(yīng)用

　　摘 要：基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，結(jié)合工程實例，設(shè)計開發(fā)了軟件對公路控制測量平差結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘提取、質(zhì)量分析與評價，并形成了質(zhì)量驗收報告。處理過程快速高效，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，大大提高了質(zhì)量檢查效率，促進(jìn)了對公路勘測質(zhì)量的有效控制。

　　關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘;公路勘測;質(zhì)量控制;質(zhì)量評價

　　勘測成果資料作為項目設(shè)計、施工的基礎(chǔ)資料，其重要性不言而喻。如今的公路工程項目一般規(guī)模大、工程量大、建設(shè)難度高，對于控制測量而言，其產(chǎn)生的觀測數(shù)據(jù)、計算數(shù)據(jù)和平差報告的數(shù)據(jù)量很大，如何在短時間內(nèi)從大量數(shù)據(jù)中獲取有用信息，并對測量過程和結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量控制與評價是一大難點。目前多采用人工檢查的方式檢查測量平差成果質(zhì)量，但效率偏低、數(shù)據(jù)利用率低、不能及時準(zhǔn)確地反映測量過程中的質(zhì)量問題。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可從海量數(shù)據(jù)中挖掘并提取有用信息[1]，用于質(zhì)量評價和分析決策，已被廣泛應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域[2]以及智慧城市建設(shè)中[3]。借助云計算技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘提取，可提高數(shù)據(jù)挖掘的準(zhǔn)確性，同時降低挖掘成本[4]。

　　將PageRank、K-means等數(shù)據(jù)挖掘算法應(yīng)用到管理系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)的挖掘分析中，獲取有價值的信息，從而為管理系統(tǒng)的優(yōu)化與升級提供參考依據(jù)[5]。本文探討了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在公路勘測質(zhì)量控制中的應(yīng)用，并結(jié)合工程實例，設(shè)計編寫了軟件，以實現(xiàn)對公路控制測量平差結(jié)果的快速數(shù)據(jù)挖掘提取與質(zhì)量評價。

　　數(shù)據(jù)挖掘論文范例：論數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在計算機網(wǎng)絡(luò)病毒防范中的應(yīng)用

　　1數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與公路勘測質(zhì)量控制

　　1.1數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

　　數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的實質(zhì)是一種人工智能技術(shù)，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的興起而發(fā)展成熟，通過數(shù)據(jù)挖掘與分析從海量數(shù)據(jù)中提取有價值的信息。海量數(shù)據(jù)具有不規(guī)則性、隨機性、多樣性等特點，數(shù)據(jù)表達(dá)較模糊，因此需首先對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，再進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，然后采用一定的算法和規(guī)則對挖掘的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和判斷，從而提取出有價值的信息，用于下一步分析與評價。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的特點包括：①數(shù)據(jù)處理量大，在大數(shù)據(jù)時代，隨著社會和科技的發(fā)展，未來各行業(yè)的數(shù)據(jù)量將有增無減，且種類繁多、混亂無序;②數(shù)據(jù)挖掘算法和規(guī)則應(yīng)緊跟用戶需求，不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)挖掘的最終目的是為了獲取有用信息或摒棄無用信息，因此數(shù)據(jù)篩選標(biāo)準(zhǔn)和算法應(yīng)圍繞用戶需求展開，針對性強，并隨之不斷發(fā)展;③自動化程度高、人工干預(yù)少;④處理過程高效、準(zhǔn)確。

　　1.2公路勘測質(zhì)量控制

　　公路勘測所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)較多，而控制測量作為各項測量工作的基礎(chǔ)，對其成果質(zhì)量的控制就顯得尤為重要。目前，通常是根據(jù)規(guī)范要求對控制測量成果進(jìn)行質(zhì)量檢查與驗收，對于中間測量過程數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制較薄弱，這樣不利于及時發(fā)現(xiàn)該環(huán)節(jié)中的錯誤和質(zhì)量問題，從而導(dǎo)致采取措施不夠及時、有效，將給項目造成一定的損失。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能較好地解決這些問題，能應(yīng)用于控制網(wǎng)設(shè)計、觀測數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計算、平差報告等各階段數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查中。

　　數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)一方面可通過聚類分析、粒度分析、關(guān)聯(lián)分析等方式從大量測量數(shù)據(jù)中獲取有用信息，用于進(jìn)一步的分析與判斷;另一方面可根據(jù)一定的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行自動檢核與分析，清理不合格、無用的錯誤和冗余信息，提高數(shù)據(jù)整體的準(zhǔn)確率和有效性，同時提高數(shù)據(jù)利用率。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在公路勘測質(zhì)量控制中的應(yīng)用依據(jù)為：JTGC10-2007《公路勘測規(guī)范》[6]、JTG/TC10-2007《公路勘測細(xì)則》[7]、GB/T24356-2009《測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》[8]和GB/T18316-2008《數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》[9]等相關(guān)規(guī)范規(guī)定。

　　數(shù)據(jù)挖掘主要分為文本挖掘和圖像挖掘兩種方式，其中文本包括原始觀測數(shù)據(jù)、計算書、平差報告等資料，文本挖掘通過讀取文本數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析和信息提取;圖像包括控制點點位分布圖、GNSS控制網(wǎng)網(wǎng)型圖等各種圖件資料，以GNSS控制網(wǎng)網(wǎng)型圖為例，利用計算機圖形圖像處理技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析控制點的空間距離與分布，從而判斷控制網(wǎng)的整體網(wǎng)型強度、點位連接強度等，為控制網(wǎng)的設(shè)計優(yōu)化提供參考依據(jù)。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在公路勘測質(zhì)量控制中的應(yīng)用具體表現(xiàn)為：

　　1)數(shù)據(jù)清理。測量數(shù)據(jù)中存在一些噪聲或粗差，甚至是錯誤，因此采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)基于一定的規(guī)則對冗余和錯誤數(shù)據(jù)進(jìn)行清理，如一組觀測數(shù)據(jù)中某個觀測值隨機誤差超過閾值可認(rèn)定為粗差，并自動將其清理。另外，對于不符合規(guī)范要求的測量數(shù)據(jù)，也可利用數(shù)據(jù)挖掘功能將其清理掉，如在GNSS靜態(tài)觀測數(shù)據(jù)中，對于錯誤的儀器天線高數(shù)據(jù)以及觀測時間不足、觀測值超限等不合格數(shù)據(jù)均可根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行清除。2)空間粒度分析。對于控制點點位空間分布的位置屬性，以點位精度為基準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析，如在平面控制測量平差報告中，對于三維自由網(wǎng)的平差結(jié)果，將規(guī)范中相應(yīng)等級控制網(wǎng)的控制點點位精度要求設(shè)定為閾值，挖掘提取平差結(jié)果的點位信息，包括控制點三維坐標(biāo)、點位中誤差等，再對點位中誤差大于閾值的控制點進(jìn)行標(biāo)記，以精度指標(biāo)超限處理。

　　3)空間尺寸挖掘。以控制點之間的相對關(guān)系為基準(zhǔn)，對控制點空間分布的相對關(guān)系和屬性進(jìn)行挖掘分析，如相鄰平面控制點之間的邊長距離、邊長相對中誤差、相對點位中誤差等信息;對平面控制網(wǎng)平差解算后的二維自由網(wǎng)結(jié)果進(jìn)行挖掘提取，包括二維基線向量、平面坐標(biāo)、平差后邊長及其相對中誤差、相鄰點坐標(biāo)分量及其相對中誤差等信息，根據(jù)規(guī)范中的精度指標(biāo)要求進(jìn)行分析判斷。4)關(guān)聯(lián)分析。以數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系為基準(zhǔn)，通過數(shù)據(jù)挖掘?qū)Ω黜棓?shù)據(jù)進(jìn)行歸納與分析，尋找對象之間的變化規(guī)律和影響因素，如在高程控制測量平差中，挖掘提取各測段的高差、路線長度等數(shù)據(jù)，按照規(guī)范中的精度指標(biāo)要求，根據(jù)控制等級、路線長度計算閉合水準(zhǔn)路線的閉合差并判斷是否超限，若不超限則根據(jù)各測段長度將閉合差分配到各測段高差中。

　　2軟件研發(fā)與工程應(yīng)用

　　結(jié)合具體工程案例，本文設(shè)計編寫了軟件對控制測量平差結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘提取與質(zhì)量評價。

　　2.1軟件研發(fā)

　　科傻系統(tǒng)(COSA)是武漢大學(xué)研發(fā)的一款商業(yè)軟件，包括CosaGPS、CosaWin兩個子系統(tǒng)，分別對GNSS靜態(tài)觀測數(shù)據(jù)和高程控制測量數(shù)據(jù)進(jìn)行平差解算。在公路工程項目中，首先利用COSA系統(tǒng)進(jìn)行控制測量數(shù)據(jù)的平差解算，并生成平差文件;然后將平差文件導(dǎo)入自編軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘提取，根據(jù)軟件中預(yù)設(shè)的相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行計算分析、指標(biāo)判斷和質(zhì)量評價;最后形成并輸出標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)量驗收報告。該軟件制定了標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)文件模塊，包括平差報告數(shù)據(jù)模塊、專家知識庫模塊和驗收報告模塊。

　　平差報告數(shù)據(jù)模塊是針對COSA平差軟件生成的平差報告文件編寫的文件讀取模塊，能與平差軟件無縫對接，直接準(zhǔn)確讀取每個平差文件的內(nèi)容，其中平面控制測量平差報告包括重復(fù)基線計算結(jié)果、異步環(huán)閉合差計算結(jié)果、三維控制網(wǎng)平差結(jié)果和二維控制網(wǎng)平差結(jié)果4個文件;高程控制測量平差報告包括已知點高程、測段高差和長度，高差閉合差計算結(jié)果，高程平差值結(jié)果3個文件。

　　專家知識庫模塊包括JTGC10-2007《公路勘測規(guī)范》等規(guī)范中具體的精度指標(biāo)和相關(guān)規(guī)定，是文本數(shù)據(jù)挖掘后進(jìn)行精度指標(biāo)判斷和質(zhì)量評價的依據(jù)。驗收報告模塊包括平面控制測量和高程控制測量質(zhì)量驗收報告，驗收報告的內(nèi)容、格式相對固定，基本包含了公路工程平面和高程控制測量的主要精度指標(biāo)以及平差報告的主要內(nèi)容。軟件功能主要包括平差報告讀取與數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)計算與指標(biāo)判斷、驗收報告輸出。平差報告讀取與數(shù)據(jù)挖掘，即根據(jù)平差報告數(shù)據(jù)模塊讀取各文件數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和信息提取;數(shù)據(jù)計算與指標(biāo)判斷，即對提取的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行空間粒度分析、空間尺寸挖掘、關(guān)聯(lián)分析等，并對分析結(jié)果進(jìn)行整理歸納，根據(jù)專家知識庫中的規(guī)范要求進(jìn)行指標(biāo)判斷與質(zhì)量分析;驗收報告輸出，即輸出標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)量驗收報告。

　　2.2軟件應(yīng)用

　　本文采用自編軟件，對某高速公路項目平面控制測量平差結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量檢查。該項目布設(shè)GNSS控制點169個，其中已知點5個，測量等級為一級。首先采用COSA系統(tǒng)對控制測量數(shù)據(jù)進(jìn)行控制網(wǎng)平差計算，再將得到的平差文件導(dǎo)入自編軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘計算與質(zhì)量分析，最后輸出驗收報告。

　　3結(jié)　語

　　結(jié)合工程實例，通過軟件設(shè)計與開發(fā)，本文對數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在公路勘測質(zhì)量控制中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，得到的結(jié)論為：1)利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可根據(jù)規(guī)范要求對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行自動檢核與分析，去除冗余和錯誤數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)整體的準(zhǔn)確率和有效性。2)采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可對測量過程數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢核，及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題并予以解決，避免造成更多返工和更大損失，從而有助于加強對工程測量過程的質(zhì)量控制，促進(jìn)項目整體質(zhì)量水平的提升。3)設(shè)計與開發(fā)公路工程測量質(zhì)量控制軟件，可直接讀取平差軟件解算后的平差文件，并進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘提取與質(zhì)量評價，最終形成標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)量驗收報告。整個過程快速高效，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，大大提高了成果質(zhì)量檢查的效率，有效促進(jìn)了對公路勘測的質(zhì)量控制。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]杜江毅,邊馥苓.面向大數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)挖掘綜述[J].地理空間信息,2017,15(1):8-12

　　[2]王鵬.大數(shù)據(jù)時代數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析[J].農(nóng)家參謀,2020(24):90

　　[3]朱宏列,戚欣.數(shù)據(jù)挖掘在智慧城市中的應(yīng)用[J].計算機時代,2020(10):40-42

　　[4]何欣.基于云計算技術(shù)下海量數(shù)據(jù)挖掘的實現(xiàn)研究[J].現(xiàn)代信息科技,2020,4(9):91-93

　　[5]李加慶,原士棟.數(shù)據(jù)挖掘關(guān)鍵技術(shù)分析探索[J].計算機產(chǎn)品與流通,2020(3):81

　　[6]公路勘測規(guī)范:JTGC10-2007[S].北京:人民交通出版社,2007

　　[7]公路勘測細(xì)則:JTG/TC10-2007[S].北京:人民交通出版社,2007

　　[8]測繪成果質(zhì)量檢查與驗收:GB/T24356-2009[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009

　　[9]數(shù)字測繪成果質(zhì)量檢查與驗收:GB/T18316-2008[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008

　　作者：向榮榮1，李　松1，王守彬1

轉(zhuǎn)載請注明來自發(fā)表學(xué)術(shù)論文網(wǎng)：http:///dzlw/25690.html