基于数字图像技术的沥青路面变异系数相关性评价及预测

随着现代科学技术的发展，越来越多的高科技被应用到公路工程建设领域。而数字图像技术作为其中的一项，也被广泛应用于工程质量的检测、分析和评价。该技术可方便快捷地获取数据，并完成分析、评价以及结果反馈，显著提高了公路的施工效率和检测效率，大幅降低以往须工程技术人员人工采集和检测相关技术指标的工作量和现场工作的危险程度。

沥青混合料离析是路面工程常见的一类工程问题，离析导致的路面病害问题层出不穷。关于沥青混合料离析的无损检测方法、导致离析的原因以及减少离析的措施，沈金安从定性角度作出了比较全面的分析，但缺乏定量的评价和判定。随着数字图像技术的兴起和发展，越来越多的研究人员将该技术用于沥青混合料均匀性的定量化分析和评价，并为此进行了大量的研究和探索。其中，有用静矩离散法来判定沥青路面是否离析，用多重分形谱来定量评价沥青路面表面离析，也有采用路面数字纹理深度变异系数或者图像颗粒面积分布变异系数和面积控制系数两个指标来表征沥青混合料颗粒分布的均匀性。

该文采用文献中提出的均匀性评定方法，利用数字图像技术对沥青路面摊铺均匀性的指标进行 相关性分析 ，从中探究不同区域等分法之间的关联，确定适宜的等分方法，建立沥青路面数字纹理深度变异系数预测公式，以便降低计算机的计算量，同时为指导路面施工争取宝贵时间，及早发现沥青混合料摊铺过程中发生的离析现象，及时调整摊铺方式，减少沥青路面施工能耗，保护环境。

从表2、图1中可以看出:7号照片的沥青混合料较为均匀，其对应的5种等分法下的变异系数值为1.8~3.15；11号照片对应的变异系数值处于3.37~4.12，相较于7号照片，沥青混合料更为均匀；20号和46号照片的沥青混合料存在明显的集料离析，其对应的5种等分法下的变异系数值分别为9.95~12.37和9.95~10.52，显著大于7号和20号照片的变异系数值。

由此可见，变异系数CV可用于表征沥青路面摊铺时集料分布的均匀程度，CV值越大，则沥青路面 构造深度 分布越不均匀，路面越有可能发生集料离析。

通过对表1不同等分法下的变异系数值进行观察可以发现该数值与等分份数之间存在某种关联。为此，对2×2，3×3，4×4，5×5，10×10共5种等分区域方法得到的CV值进行相关性分析，最终根据相关性分析的结果，从这5种方法中选择一种较为稳定、具有代表性等分法作为沥青路面变异系数的计算标准，以提升离析判定的工作效率。

首先对CV4与CV9、CV16、CV25、CV100的相关性进行分析。以CV4为自变量，CV9、CV16、CV25、CV100分别作为因变量，绘制相关性分析图(图2)，并进行公式拟合。

从表4可知CV16与CVn(n=4，9，16，25，100)之间的预测系数A16，B16均与等分份数相关。对此进行分析，得到图4、5。

则对应的预测系数A16，B16见式(9)~(10):

(1)采用2×2，3×3，4×4，5×5，10×10共5种等分法，对不同等分法下的路面数字纹理深度变异系数CV值与对应的路面摊铺照片对比明确了CV值判定沥青路面是否发生集料离析的可行性。

(2)通过对比分析2×2，3×3，4×4，5×5，10×10共5种等分法下两两相关系数可知，4×4等分法下的变异系数值与其他等分法下的变异系数值相关性最好，最具有代表性。

(3)以4×4等分区域法作为基础，采用公式CVn=0.78079+0.07928×ln(n-0.57479)]×CV16+[1.18339-0.43004×ln(n-0.96987)]，n=4，9，16，25，100来对5种不同等分区域方法下的变异系数进行预测，且据此得到高达83.60%占比的对比数据，其预测值与实测值相对误差的绝对值在10%以内。

(4)通过建立变异系数的快速预测公式，可减少计算机的计算量，为指导路面施工争取宝贵时间，及早发现沥青混合料摊铺过程中发生的离析现象，有利于节能减排、保护环境。