一种基于走廊区域价值评估的山地施工环境智能分级方法与流程

本发明属于山地施工环境评价与分级，尤其涉及一种基于走廊区域价值评估的山地施工环境智能分级方法。

背景技术：

1、山地输电线路、公路及管线等线性工程沿山地连续展开时，施工便道、材料堆放、机械作业及安全避让等措施需要结合沿线条件统一安排规划；现有技术一般以单个边坡、施工场地或道路节点为对象进行规划安排，规划结果不能准确反映走廊各区段之间的连续关系，也不便于组织开展沿线施工。

2、现有山地施工环境评价指标体系主要用于坡体稳定、施工难度、工程造价及生态防护方案比选，对道路通达、作业面条件、材料运输、临时设施布设及后期检修等施工需求考虑不足。因此，评价结果通常只能说明局部条件的优劣，并不能直接表征走廊区段的施工利用价值。

3、而且部分评价指标需要依赖专家评分或现场经验，评价结果容易受到评价人员、数据完整程度和项目条件的影响。与此同时降雨、施工扰动、滑坡及泥石流等因素会改变道路通行和风险状态，如果仅仅采用一次性静态评价难以及时反映施工环境的变化。

4、在评估过程中，所需的遥感影像、数字高程模型（dem）、道路、气象、地质灾害和施工状态等数据来源不同及量纲不一，现有技术缺少统一的数据处理和数据融合；评价结果又多以综合得分或方案排序表示，导致施工单位仍需另行判断优先施工、限制施工或避让区段。

5、此外沿线坡度、地形起伏、植被覆盖、道路条件和灾害风险等会连续变化，如果将各评价单元相互独立处理局部异常值容易造成等级频繁跳变，所得分级结果难以满足连续通行、连续作业和分段管控的要求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供一种基于走廊区域价值评估的山地施工环境智能分级方法，以解决现有技术针对评价对象局部化、指标与施工组织需求衔接不足、不同来源数据难以统一处理、评价结果不能直接转换为施工等级以及分级结果空间连续性较差等技术问题。

2、本发明技术方案为：

3、一种基于走廊区域价值评估的山地施工环境智能分级方法，包括：

4、步骤1、构建山地施工走廊区域，将山地施工走廊区域划分为  个评价单元；

5、步骤2、按评价单元构建评价指标，包括地形适宜性指标、道路通达性指标、灾害风险约束指标、生态敏感性指标、施工组织便利性指标和运维支撑价值指标；

6、步骤3、将指标标准化；

7、步骤4、评价体系包括目标层、准则层和指标层，计算准则层评价值；

8、步骤5、采用加权融合得到第  个走廊评价单元的初始综合施工价值；

9、步骤6、利用相邻单元的综合施工价值对初始综合施工价值进行修正；

10、步骤7、根据修正后的综合施工价值将山地施工环境进行等级划分；

11、步骤8、根据施工反馈更新参数；

12、步骤9、输出分级结果。

13、构建山地施工走廊区域，将山地施工走廊区域划分为  个评价单元的方法为：以拟建工程线路、施工便道、塔位连线或管线中心线作为走廊中心线 ，根据施工机械作业半径、材料运输影响范围、地形影响范围和安全控制边界确定缓冲半径，生成山地施工走廊区域 ；

14、；

15、 表示山地施工走廊区域； 表示空间位置点； 表示走廊中心线； 表示位置点  到走廊中心线  的最短距离； 表示走廊区域的缓冲半径；

16、按照固定距离、地形突变点、道路节点、塔位区间或自然沟谷边界将山地施工走廊区域  划分为  个评价单元，记为 ； 表示第  个走廊评价单元；表示评价单元序号； 表示走廊评价单元总数；评价单元采用规则栅格或沿走廊方向设置的带状分段。

17、所述地形适宜性指标包括海拔、坡度、坡向、地表起伏度和地形粗糙度；

18、所述道路通达性指标包括距现有道路距离、道路等级、道路坡度、可通行宽度和机械进场难度；

19、所述灾害风险约束指标包括滑坡、崩塌、泥石流、采空区、软弱地层和强降雨诱发风险；

20、所述生态敏感性指标包括植被覆盖度、水源保护区、基本农田、自然保护区、生态红线和水土流失敏感性；

21、所述施工组织便利性指标包括材料堆放条件、临时设施布设条件、作业面开阔程度和施工机械转场条件；

22、所述运维支撑价值指标包括后期检修可达性、应急抢修便利性和长期通道保留价值；

23、第  个走廊评价单元的原始指标向量表示为：

24、；

25、其中， 表示第  个走廊评价单元的原始指标向量； 表示第  个走廊评价单元在第  个评价指标下的原始特征值； 表示评价单元序号； 表示评价指标序号；表示评价指标总数。

26、指标标准化方法包括：

27、对于正向指标采用下式标准化：

28、；

29、对于负逆向指标采用下式标准化：

30、；

31、上述两式中表示第 个走廊评价单元第 个评价指标的标准化值；表示第个走廊评价单元第个评价指标的原始特征值； 表示第 个评价指标在全部评价单元中的最大值；表示第 个评价指标在全部评价单元中的最小值； 表示防止分母为零而设置的极小正数。

32、计算准则层评价值方法包括：

33、目标层为第  个走廊评价单元的初始综合施工价值

34、准则层包括地形适宜性、交通通达性、风险安全性、生态约束性、施工便利性和运维支撑性；

35、指标层为各项可量化指标，第 个评价单元的第 个准则层评价值记为 ；

36、当该准则层包含个可相互补偿的标准化指标时，采用均值聚合：

37、；

38、表示第 个走廊评价单元的第 个准则层评价值； 表示第  个准则层包含的标准化指标数量； 表示第  个走廊评价单元第 个评价指标的标准化值；表示评价单元序号；表示评价指标序号；表示准则层序号；表示求和运算；

39、当同一准则层内的指标属于灾害风险、生态红线或道路中断不可补偿的约束指标时，采用短板约束：

40、；

41、其中， 表示该准则层所含各评价指标的标准化值； 表示第 个准则层包含的标准化指标数量； 表示评价单元序号； 表示准则层序号；

42、当某一准则层包含四个控制变量 ，且各控制变量相互补偿时，准则层评价值为：

43、；

44、当四个控制变量属于不可补偿的约束指标时，准则层评价值为：

45、；

46、上述两式中， 表示第 个走廊评价单元的第 个准则层评价值；分别表示控制变量 的归一化值；表示评价单元序号；表示准则层序号； 表示取最小值运算。

47、第  个走廊评价单元的初始综合施工价值的计算方法包括：

48、；

49、各权重满足：

50、；

51、 表示准则层数量； 表示第  个准则层的权重； 表示第  个走廊评价单元的第  个准则层评价值； 表示准则层序号； 表示求和运算。

52、利用相邻单元的综合施工价值对初始综合施工价值进行修正的方法为：

53、第  个评价单元修正后的综合施工价值表示为：

54、；

55、 表示第  个走廊评价单元修正后的综合施工价值； 表示第  个走廊评价单元的初始综合施工价值； 表示空间修正系数，取值范围为 ； 表示与第  个评价单元相邻或空间连通的评价单元集合； 表示集合  中的评价单元数量； 表示相邻评价单元序号； 表示第  个相邻评价单元的初始综合施工价值； 表示求和运算。

56、将山地施工环境进行等级划分的方法为：

57、将山地施工环境划分为一级优先施工区、二级适宜施工区、三级一般管控区、四级限制施工区和五级高风险避让区，判定方法方法为：

58、；

59、 表示第  个走廊评价单元的施工环境等级；等级值 1、2、3、4 和 5 分别表示一级优先施工区、二级适宜施工区、三级一般管控区、四级限制施工区和五级高风险避让区； 表示第  个走廊评价单元修正后的综合施工价值； 表示由高到低设置的四个分级阈值，并满足：

60、。

61、根据施工反馈更新参数的方法为：将修正后的综合施工价值  与实际施工反馈值进行比较，修正误差表示为：

62、；

63、其中， 表示第  个走廊评价单元的修正误差； 表示根据实际施工反馈得到的真实评价值或经验等级量化值； 表示第  个走廊评价单元修正后的综合施工价值； 表示评价单元序号；

64、根据  调整指标权重、分级阈值或空间修正系数，采用权重自适应更新时表示为：

65、；

66、 表示第  次迭代时第  个准则层的权重； 表示第  次迭代时第  个准则层的权重； 表示模型更新迭代序号； 表示权重更新学习率； 表示第 个走廊评价单元的第  个准则层评价值；权重更新后进行非负约束和归一化处理，使更新后的权重仍满足约束条件；

67、对于生态红线、重大地质灾害隐患、泥石流通道和禁止施工区强约束条件进行单独判定，在触发强约束条件时直接判定为限制施工区或高风险避让区，不参与空间平滑修正；在参与修正时只允许等级降低不允许等级提升。

68、本发明有益效果：

69、本发明以拟建线路、施工便道、塔位连线或管线中心线为基准构建连续走廊并将其划分为可计算的评价单元，使评价对象与线性工程的施工组织范围相对应。

70、本发明构建评价指标包括地形适宜性指标、道路通达性指标、灾害风险约束指标、生态敏感性指标、施工组织便利性指标和运维支撑价值指标，以解决评价对象局部化、指标与施工组织需求衔接不足等缺陷。

71、对地形、道路、灾害、生态、施工组织和运维支撑等指标进行同向标准化，消除量纲和取值范围差异，便于比较不同走廊单元的施工条件。

72、本发明采用互补聚合和短板约束处理可补偿指标及不可补充指标，可避免局部有利条件掩盖重大灾害风险生态约束或道路中断等不利因素。

73、本发明利用相邻评价单元对综合施工价值进行空间连续修正以减少单点异常造成的等级频繁跳变；本发明将综合施工价值转换为施工环境等级为不同等级配置相应的施工组织和安全管控措施。

74、本发明通过历史施工数据对指标权重、分级阈值或空间修正系数进行迭代更新，避免长期采用固定经验参数造成的偏差。

75、本发明解决了现有技术针对评价对象局部化、指标与施工组织需求衔接不足、不同来源数据难以统一处理、评价结果不能直接转换为施工等级以及分级结果空间连续性较差等技术问题。