路面均勻度的快速識(shí)別與質(zhì)量評(píng)估

(重慶交通大學(xué) 重慶 400074)

一、引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和改革開放的不斷深入，交通運(yùn)輸業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈也進(jìn)入了快速發(fā)展階段。在瀝青路面快速發(fā)展的同時(shí)，顯現(xiàn)出的問題也越來越多，相當(dāng)一部分路面建成后不久就出現(xiàn)了不同程度的車轍、裂縫、坑槽等早期損壞現(xiàn)象，甚至有些路段剛剛通車就開始了無休止的修補(bǔ)。大量研究表明，瀝青路面早期損壞并非大面積的結(jié)構(gòu)性破壞，而是局部的功能性損壞，而造成路面這種局部損壞的主要源頭之一在于瀝青混合料的級(jí)配離析，造成路面級(jí)配離析的的主要原因是路面的均勻度沒有得到足夠的重視。因此有必要加強(qiáng)對(duì)路面均勻度的關(guān)注度，深入探究路面均勻度的研究方法和理論研究。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外對(duì)路面離析判別的方法[1]主要分為兩大類 ：主觀判別法和客觀判別法。主觀判別法主要是目測法判別路面的離析情況從而判別路面的均勻度，主觀意識(shí)較強(qiáng)，容易導(dǎo)致業(yè)主和施工方在施工驗(yàn)時(shí)收產(chǎn)生分歧從而導(dǎo)致糾紛。因而，現(xiàn)在大多數(shù)路面驗(yàn)收的方法都運(yùn)用客觀判別法?？陀^判別法是指用儀器去測量路面的信息，用現(xiàn)有的理論指標(biāo)去評(píng)判路面的均勻性。鋪沙法屬于主觀判別法的一種，操作簡單，但受人的主觀影響較大，精度較低；激光法的實(shí)施要通過專用的設(shè)備，操作比較復(fù)雜。王瑞宜[2]等人提出了運(yùn)用數(shù)組圖像處理技術(shù)檢測瀝青路面表面的構(gòu)造深度，認(rèn)為該方法精度高，信息量大，操作簡單，是一種有前途的道路表面功能測量方法。

路面均勻度對(duì)路面的影響具體可分為結(jié)構(gòu)上的影響和路表的破壞。集料的不均勻性對(duì)路面的早期破壞機(jī)理[3]的試驗(yàn)中，通過無核密度儀的測量方法測取了試驗(yàn)路面的早期破壞程度與路面的不均勻系數(shù)之間的影響，實(shí)驗(yàn)定量的分析了路面離析與路面早期病害之間的線性關(guān)系，導(dǎo)致路面的早期損害類型有松散、沉陷、坑槽、縱向裂縫及修補(bǔ)不良等病害特征。石立萬，王瑞宜[4]從路面的結(jié)構(gòu)出發(fā)分析了路面的骨架結(jié)構(gòu)與路面抗車轍性能的關(guān)系，指出通過定性定量的方法從細(xì)觀的角度去改善路面的均勻性以應(yīng)對(duì)車轍問題。從結(jié)構(gòu)角度出發(fā)研究瀝青均勻度的方法還有很多，其中在實(shí)際工程中運(yùn)用最多的，也是最前延的技術(shù)為工業(yè)CT法，該方法能夠精確的描述瀝青路面試塊的均勻性，可以對(duì)瀝青路面的形變參數(shù)，力學(xué)性能，蠕變數(shù)值做出精確分析。

三、深度學(xué)習(xí)模式下的圖像處理方法

(一)深度學(xué)習(xí)背景

在當(dāng)今飛速發(fā)展的信息時(shí)代，數(shù)字圖像作為一種常見有效的信息載體已經(jīng)滲透到生活的各個(gè)方面，因此，對(duì)我們圖像處理的要求也越來越高，需要我們對(duì)圖像的處理方法更加的高效和智能。

深度學(xué)習(xí)是新興的機(jī)器學(xué)習(xí)研究領(lǐng)域，旨在研究如何從數(shù)據(jù)中自動(dòng)地提取多層次特征表示，其核心的思想[5]是通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式，采用一系列的非線性變換，從原始數(shù)據(jù)中提取多層次多角度特征，從而使獲得的特征具有更強(qiáng)的泛化能力和表達(dá)能力，這恰好滿足高效圖像處理的需求。與傳統(tǒng)的圖像處理相比較深度學(xué)習(xí)的特點(diǎn)有：強(qiáng)調(diào)模型結(jié)構(gòu)的深度，利用多層隱藏層對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的處理，得到更加可觀準(zhǔn)確的的數(shù)據(jù)分類，突出特征學(xué)習(xí)的重要性，通過逐層特征變換，將樣本在原空間的特征表示到一個(gè)新的特征空間，從而簡化分類與預(yù)測的過程。

(二)圖像的前期處理方式

路面圖像的去噪方式有很多，按其類別劃分可分為圖像增強(qiáng)技術(shù)和圖像還原技術(shù)。圖像增強(qiáng)技術(shù)其主要的目的是為了優(yōu)化圖像的質(zhì)量使圖像的特征更加明顯邊緣更加的清晰。圖像的增強(qiáng)技術(shù)是為了改善圖像的視覺效果，使得圖像更容易被機(jī)器和人識(shí)別。圖像的還原技術(shù)是需要根據(jù)造成圖像的模糊原因設(shè)計(jì)不同的針對(duì)性算法來消除圖像的模糊原因。針對(duì)路面的均勻度檢測的根本的目的是為了更好的識(shí)別圖像的紋理特征，根據(jù)其原有的圖像來提取特征。

從圖像的作用域出發(fā)，常用的空間域法分為兩類，線性濾波和非線性濾波兩種。典型的線性濾波的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)學(xué)表達(dá)式簡單、性能良好、容易設(shè)計(jì)和運(yùn)用。非線性濾波器的優(yōu)點(diǎn)是可以有效的濾除高斯白噪聲和長尾附加噪聲，可以很好的保護(hù)圖像中目標(biāo)的邊緣信息。

四、瀝青路面質(zhì)量評(píng)估

在我國現(xiàn)行的規(guī)范(JTG F40-2004)中，將瀝青路面施工質(zhì)量過程控制分為生產(chǎn)質(zhì)量控制和鋪筑質(zhì)量控制，其中鋪筑質(zhì)量控制發(fā)生于瀝青混合料運(yùn)輸、攤鋪和壓實(shí)過程中。對(duì)于瀝青路面鋪筑過程中工程質(zhì)量的主要控制指標(biāo)包括施工溫度、瀝青層的壓實(shí)度、滲水系數(shù)、以及外觀指標(biāo)坡度、厚度、平整度和構(gòu)造深度(表層)等。

在質(zhì)量過程控制研究方面，郭大進(jìn)[6]運(yùn)用改進(jìn)的層次分析法，通過同步在即和分析瀝青路面施工過程中直接影響工程質(zhì)量的重要檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合多位專家意見篩選可供用于瀝青路面質(zhì)量過程控制IDE關(guān)鍵指標(biāo)，并提出了相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法。同濟(jì)大學(xué)[7]提出了瀝青路面施工質(zhì)量等級(jí)的分級(jí)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研和檢測分析結(jié)果，建議采用孔隙率、結(jié)構(gòu)厚度、構(gòu)造深度等指標(biāo)的變異系數(shù)來評(píng)價(jià)瀝青路面的施工質(zhì)量，并提出了相應(yīng)的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

瀝青路面的施工質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)在圍繞一定的數(shù)值進(jìn)行上下浮動(dòng)變化即施工的變異性，瀝青路面在施工過程中所產(chǎn)生的檢測數(shù)據(jù)一般有兩方面的性質(zhì)，級(jí)變異性和規(guī)律性，統(tǒng)計(jì)學(xué)理論認(rèn)為，通過對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，可以找到質(zhì)量波動(dòng)的上限與下限以及波動(dòng)出現(xiàn)的概率大小，從而分析其發(fā)生質(zhì)量變異的原因，為了使施工處于穩(wěn)定狀態(tài)，需要分析發(fā)現(xiàn)施工時(shí)引起質(zhì)量異常的原因，將其排除使質(zhì)量得到控制。

五、總結(jié)

圖像法是對(duì)路面均勻度快速識(shí)別和質(zhì)量評(píng)估的有效方法。但目前圖像法的精度還有待提高，圖像處理方面應(yīng)該更加注重粒徑較小的集料對(duì)瀝青路面均勻性的影響，為此應(yīng)該提升圖像的處理過程，注重細(xì)小顆粒粒徑對(duì)均勻性的影響，從而提升圖像法評(píng)價(jià)瀝青路面準(zhǔn)確度，與鋪砂法建立良好的相關(guān)性。

【參考文獻(xiàn)】(References)：

[1]王端宜,張肖寧,王紹懷.表面離析作為瀝青混凝土路面施工質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究[J].公路,2005(01):54-58.

[2]王端宜,李維杰,張肖寧.用數(shù)字圖像技術(shù)評(píng)價(jià)和測量瀝青路表面構(gòu)造深度[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,32(2):42～45.

[3]彭勇等,瀝青混合料均勻性與路用性能指標(biāo)的關(guān)系.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2008(04):第488-492頁.

[4]燕海峰.基于非均勻性的瀝青路面施工質(zhì)量控制與評(píng)價(jià)研究[D].長安大學(xué),2011.

[5]GOUPILLAUD P,GROSSMANN A,MORLET J.Cycle octave and related transform in seismic signal analysis[J].Geoexploration,1984,23:85-102.

[6]郭大進(jìn)等,路面施工質(zhì)量控制指標(biāo)體系的研究[J].公路交通科技，2007(04).

[7]李立寒等,瀝青路面工程質(zhì)量變異性的特征[J].公路交通科技，2006(02).