本發(fā)明涉及公路監(jiān)測，具體為一種基于衛(wèi)星定位的公路網智慧監(jiān)測方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著全球城市化進程的加速，公路作為城市和地區(qū)連接的核心基礎設施，扮演著越來越重要的角色。公路建設不僅需要考慮交通流暢性和安全性，還要兼顧環(huán)境保護、地質穩(wěn)定性、生態(tài)平衡等因素。因此，隨著技術的發(fā)展，公路網規(guī)劃和設計領域逐漸引入高科技手段，尤其是利用衛(wèi)星定位和遙感技術來提升規(guī)劃和設計的智能化水平。進一步具體地說，公路走向和橋梁選址優(yōu)化是公路網建設中的核心問題，涉及到如何選擇合適的路線、選址以及如何處理復雜的地質、環(huán)境和水文條件。

2、現(xiàn)階段當前公路走向和橋梁選址主要依賴于傳統(tǒng)的現(xiàn)場勘查、地質調查、氣象監(jiān)測和人工經驗。然而，這些傳統(tǒng)方法面臨許多挑戰(zhàn)。首先，傳統(tǒng)勘查方式依賴大量的人力和時間成本，尤其在地理條件復雜或偏遠地區(qū)，施工周期長，成本高，且容易受人為因素的影響。其次，傳統(tǒng)方法常常無法及時捕捉到實時變化的環(huán)境和氣候條件，導致規(guī)劃和選址過程中對突發(fā)問題的預判不足。再次，傳統(tǒng)設計方法較少結合智能數(shù)據(jù)分析，可能未能充分考慮多維度數(shù)據(jù)的交互影響，導致設計結果的準確性和靈活性較差。傳統(tǒng)方法無法全面集成地質、環(huán)境和水文等多方面的數(shù)據(jù)，往往存在方案調整頻繁、施工風險較大的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種基于衛(wèi)星定位的公路網智慧監(jiān)測方法及系統(tǒng)，解決了背景技術中提到的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：包括以下步驟：

3、s1、通過設置api應用程序接口接入定位系統(tǒng)，進行實時提取當前公路預期規(guī)劃的所有區(qū)域的衛(wèi)星遙感影像、地質數(shù)據(jù)和水文氣候數(shù)據(jù)，再將衛(wèi)星遙感影像、地質數(shù)據(jù)和水文氣候數(shù)據(jù)傳輸至選址服務器中，并在選址服務器中對衛(wèi)星遙感影像進行特征提取獲取遙感影像數(shù)據(jù)；

4、s2、基于所獲取的遙感影像數(shù)據(jù)、地質數(shù)據(jù)和水文氣候數(shù)據(jù)，進行分別計算輸出地質穩(wěn)定性指標g、環(huán)境適宜性指標e和水文條件指標w；

5、s3、在將所獲取的地質穩(wěn)定性指標g和環(huán)境適宜性指標e，進行綜合計算輸出綜合適宜度評分sy，同時設置環(huán)境適宜閾值s1，在將環(huán)境適宜閾值s1與綜合適宜度評分sy進行初步對比評估，分析當前公路預期規(guī)劃區(qū)域的環(huán)境適宜度情況；

6、s4、再初步對比評估出環(huán)境適宜后，則基于公路所有區(qū)域的地質穩(wěn)定性指標g、環(huán)境適宜性指標e和水文條件指標w，進行計算輸出路徑可行性指標pscore，同時對公路橋墩選址位置進行計算輸出橋墩選址指標bscore；

7、s5、再基于所獲取的路徑可行性指標pscore和橋墩選址指標bscore，進行綜合計算輸出公路規(guī)劃的總路徑指標stotal，再設置路徑適宜閾值sth，再將路徑適宜閾值sth與總路徑指標stotal進行二次對比評估，分析公路預期規(guī)劃路徑的合理性。

8、優(yōu)選的，所述s1包括s11、s12和s13；

9、s11、通過設置api應用程序接口，實時接入定位系統(tǒng)，實時采集衛(wèi)星遙感影像、地質數(shù)據(jù)和水文氣候數(shù)據(jù)；

10、所述定位系統(tǒng)包括衛(wèi)星定位系統(tǒng)gnss、地質系統(tǒng)和水文氣象系統(tǒng)；

11、所述地質數(shù)據(jù)包括第i個位置的巖層抗壓強度yci、第i位置的巖石孔隙率poi和第i個位置的地震帶等級sei；

12、所述水文氣候數(shù)據(jù)包括第i個位置的年降水量rai和第i個位置的土壤滲透率ini；

13、s12、基于所獲取的衛(wèi)星遙感影像，利用圖像處理技術，分析衛(wèi)星遙感影像中所有公路路徑區(qū)域內的山體坡度、經緯數(shù)據(jù)、植被覆蓋和水系分布，進行提取遙感影像數(shù)據(jù)；

14、通過所述經緯數(shù)據(jù)進行定位公路路徑區(qū)域位置i；

15、所述遙感影像數(shù)據(jù)包括第i位置的海拔高度hi、第i位置的植被指數(shù)ndvii和第i位置的地表溫度lsti；

16、s13、構建選址服務器，通過api應用程序接口將選址服務器與定位系統(tǒng)進行集成，將實時提取的遙感影像數(shù)據(jù)、地質數(shù)據(jù)和水文氣候數(shù)據(jù)，傳輸至選址服務器中，并在選址服務器中對遙感影像數(shù)據(jù)、地質數(shù)據(jù)和水文氣候數(shù)據(jù)進行標準化處理，消除量綱影響。

17、優(yōu)選的，所述s2包括s21、s22和s23；

18、s21、再選址服務器中，提取地質數(shù)據(jù)和衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)中的第i位置的海拔高度hi，進行計算輸出每個公路路徑區(qū)域的地質穩(wěn)定性指標g，監(jiān)測公路路徑上每個位置的地質穩(wěn)定情況；

19、

20、式中，gi表示第i位置的地質穩(wěn)定性指標g，exp表示指數(shù)函數(shù)，τi表示第i位置的土壤的黏結性。

21、優(yōu)選的，s22、提取遙感影像數(shù)據(jù)中的第i位置的植被指數(shù)ndvii和第i位置的地表溫度lsti，同時結合第i個位置的年降水量rai進行計算輸出環(huán)境適宜性指標e，監(jiān)測植被與氣候的交互影響；

22、所述環(huán)境適宜性指標e通過以下算法公式計算輸出；

23、

24、式中，ei表示第i位置的環(huán)境適宜性指標，sin表示正弦函數(shù)。

25、優(yōu)選的，s23、提取遙感影像數(shù)據(jù)中的第i位置的地表溫度lsti，結合水文氣候數(shù)據(jù)中的第i個位置的年降水量rai和第i個位置的土壤滲透率ini，進行計算輸出水文條件指標w，監(jiān)測當前公路路徑位置的水土流失風險；

26、所述水文條件指標w通過以下算法公式計算輸出；

27、

28、式中，wi表示第i位置的水文條件指標w。

29、優(yōu)選的，所述s3包括s31和s32；

30、s31、基于所獲取的地質穩(wěn)定性指標g和環(huán)境適宜性指標e，進行綜合計算輸出綜合適宜度評分sy，進行量化公路路徑預規(guī)劃的所有區(qū)域的環(huán)境適宜性情況；

31、所述綜合適宜度評分sy通過以下算法公式計算輸出；

32、syi＝α·gi+β·ei；

33、式中，syi表示第i位置的綜合適宜度評分，α和β表示地質穩(wěn)定性指標g和環(huán)境適宜性指標e的調整參數(shù)；

34、s32、基于公路建設環(huán)境標準，由用戶進行設置環(huán)境適宜閾值s1，在將所述環(huán)境適宜閾值s1與所述綜合適宜度評分sy進行初步對比評估，監(jiān)測公路路徑預規(guī)劃的所有區(qū)域的環(huán)境適宜性情況，具體評估內容如下；

35、當綜合適宜度評分sy≥環(huán)境適宜閾值s1時，表示當前公路路徑預規(guī)劃位置環(huán)境適宜；

36、當綜合適宜度評分sy＜環(huán)境適宜閾值s1時，表示當前公路路徑預規(guī)劃位置環(huán)境不適宜，此時通過選址服務器提示設計師重新規(guī)劃路徑區(qū)域。

37、優(yōu)選的，所述s4包括s41和s42；

38、s41、在初步對比評估出公路路徑預規(guī)劃位置環(huán)境適宜后，則依據(jù)所獲取的地質穩(wěn)定性指標g、環(huán)境適宜性指標e和水文條件指標w結合路徑長度，進行計算輸出路徑可行性指標pscore；

39、所述路徑可行性指標pscore通過以下算法公式計算輸出；

40、

41、式中，△di表示第i位置的路徑長度；

42、s42、在對公路預規(guī)劃的路徑的可行性分析完畢后，同時對公路橋墩位置進行計算輸出橋墩選址指標bscore，進行分析橋墩選址位置的可行性；

43、所述橋墩選址指標bscore通過以下算法公式計算輸出；

44、

45、式中，gb表示第b橋墩位置的地質穩(wěn)定性指標，seb表示第b橋墩位置的地震帶等級，inb表示第b橋墩位置的土壤滲透率，rab表示第b橋墩位置的年降水量，hb表示第b橋墩位置的海拔高度。

46、優(yōu)選的，所述s5包括s51和s52；

47、s51、基于所獲取的路徑可行性指標pscore和橋墩選址指標bscore，進行綜合計算輸出公路規(guī)劃的總路徑指標stotal，全面分析公路預規(guī)劃的可行性；

48、所述總路徑指標stotal通過以下算法公式計算輸出；

49、

50、式中，m表示橋梁位置總數(shù)，pscorei表示第i位置的路徑可行性指標，bscoreb表示第b橋墩位置的橋墩選址指標。

51、優(yōu)選的，s52、基于公路路徑和橋墩選址的目標需求，由用戶進行設置路徑適宜閾值sth，在將所述路徑適宜閾值sth與所獲取的總路徑指標stotal，進行二次對比評估，分析公路的路徑和橋墩選址規(guī)劃的合理性，具體評估內容如下；

52、當總路徑指標stotal＞路徑適宜閾值sth時，表示當前公路路徑與橋墩選址規(guī)劃的總和適宜性符合標準，此時通過選址服務器提示選址合理，進入施工階段；

53、當總路徑指標stotal≤路徑適宜閾值sth時，表示當前公路路徑與橋墩選址規(guī)劃的總和適宜性不符合標準，此時通過選址服務器提示選址不合理重新規(guī)劃。

54、一種基于衛(wèi)星定位的公路網智慧監(jiān)測系統(tǒng)，包括衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)采集模塊、地質與環(huán)境分析模塊、綜合適宜性分析模塊、路徑與橋墩選址可行性分析模塊和預規(guī)劃綜合分析模塊；

55、所述衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)采集模塊通過設置api應用程序接口接入定位系統(tǒng)，進行實時提取當前公路預期規(guī)劃的所有區(qū)域的衛(wèi)星遙感影像、地質數(shù)據(jù)和水文氣候數(shù)據(jù)，再將衛(wèi)星遙感影像、地質數(shù)據(jù)和水文氣候數(shù)據(jù)傳輸至選址服務器中，并在選址服務器中對衛(wèi)星遙感影像進行特征提取獲取遙感影像數(shù)據(jù)；

56、所述地質與環(huán)境分析模塊通過基于所獲取的遙感影像數(shù)據(jù)、地質數(shù)據(jù)和水文氣候數(shù)據(jù)，進行分別計算輸出地質穩(wěn)定性指標g、環(huán)境適宜性指標e和水文條件指標w；

57、所述綜合適宜性分析模塊通過在將所獲取的地質穩(wěn)定性指標g和環(huán)境適宜性指標e，進行綜合計算輸出綜合適宜度評分sy，同時設置環(huán)境適宜閾值s1，在將環(huán)境適宜閾值s1與綜合適宜度評分sy進行初步對比評估，分析當前公路預期規(guī)劃區(qū)域的環(huán)境適宜度情況；

58、所述路徑與橋墩選址可行性分析模塊通過再初步對比評估出環(huán)境適宜后，則基于公路所有區(qū)域的地質穩(wěn)定性指標g、環(huán)境適宜性指標e和水文條件指標w，進行計算輸出路徑可行性指標pscore，同時對公路橋墩選址位置進行計算輸出橋墩選址指標bscore；

59、所述預規(guī)劃綜合分析模塊通過再基于所獲取的路徑可行性指標pscore和橋墩選址指標bscore，進行綜合計算輸出公路規(guī)劃的總路徑指標stotal，再設置路徑適宜閾值sth，再將路徑適宜閾值sth與總路徑指標stotal進行二次對比評估，分析公路預期規(guī)劃路徑的合理性。

60、本發(fā)明提供了一種基于衛(wèi)星定位的公路網智慧監(jiān)測方法及系統(tǒng)。具備以下有益效果：

61、(1)該方法通過設置api應用程序接口接入定位系統(tǒng)，實現(xiàn)對預期規(guī)劃區(qū)域的衛(wèi)星遙感影像、地質數(shù)據(jù)和水文氣象數(shù)據(jù)的實時采集。這些數(shù)據(jù)被實時傳輸至選址服務器，并通過先進的數(shù)據(jù)處理技術進行標準化和特征提取，從而為公路規(guī)劃提供全面的信息支持。通過集成衛(wèi)星遙感影像、地質數(shù)據(jù)和氣候數(shù)據(jù)，該方法使得規(guī)劃人員能夠實時掌握區(qū)域內的生態(tài)、地質和氣候變化等關鍵信息，增強了規(guī)劃的精度和實時響應能力。特別是在復雜地質和環(huán)境條件下，這種實時性的數(shù)據(jù)采集和處理方式，能夠幫助規(guī)劃人員在最短的時間內識別潛在風險，并進行相應調整，從而提高公路規(guī)劃的科學性和準確性，避免因前期數(shù)據(jù)不足或延遲導致的不必要誤差。

62、(2)該方法通過計算和輸出地質穩(wěn)定性指標g、環(huán)境適宜性指標e和水文條件指標w，并在此基礎上進行路徑可行性評估和橋墩選址分析。特別是在綜合適宜度評分sy和路徑可行性指標pscore的計算中，系統(tǒng)能夠精確評估每個路徑段和橋墩位置的建設風險。如果某個路徑或選址不符合預設的環(huán)境適宜閾值s1或路徑適宜閾值sth，系統(tǒng)會自動提示設計人員重新評估，從而避免在施工過程中出現(xiàn)地質災害、環(huán)境破壞或水土流失等問題。這種方法使得在規(guī)劃初期就能夠識別出不適宜的路徑或選址，避免了工程實施中的高風險區(qū)域，從而大大減少了由于突發(fā)風險造成的停工、重新規(guī)劃和額外施工成本。此外，通過減少無效路徑的規(guī)劃和橋墩位置的選址，項目能夠實現(xiàn)更高效的資源配置，避免不必要的成本浪費，進一步降低整體建設成本。

63、(3)該方法通過對地質穩(wěn)定性、環(huán)境適宜性和水文條件等多個關鍵因素的綜合計算和評估，系統(tǒng)為規(guī)劃人員提供了科學的依據(jù)。通過對綜合適宜度評分sy和環(huán)境適宜閾值s1的對比評估，設計人員可以更直觀地看到某個路徑或選址是否符合環(huán)境標準，從而優(yōu)化公路路徑的選擇。此外，路徑適宜閾值sth的設定和調整，使得規(guī)劃人員能夠根據(jù)項目目標和需求，靈活地調整設計方案，最大限度地利用現(xiàn)有資源。當總路徑指標stotal大于路徑適宜閾值sth時，方案將被認定為可行，進入施工階段；否則，系統(tǒng)將提示選址不合理，幫助決策者及時作出優(yōu)化和調整。這種基于數(shù)據(jù)和智能評估的決策支持，不僅提高了設計的合理性和效率，還能夠確保資源的最大化利用，最終實現(xiàn)高效、低風險的公路建設。