一种道路路面施工数据管理系统的制作方法

1.本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种道路路面施工数据管理系统。


背景技术：

2.随着城市化进程的不断推进，道路建设越来越重要，高速公路、城市快速道路等诸多道路工程不断涌现。同时，道路建设工程的规模与复杂性也在不断增加，带来了数据量与数据处理的挑战。在道路施工过程中，需要记录大量的数据，包括施工进度、材料使用情况等等。这些数据的存储和管理需要占用大量的存储空间和计算资源，给数据处理带来了很大的压力。
3.为了解决这种问题，传统意义上的解决方法是通过数据压缩技术对海量数据进行压缩存储，减少了大量的存储空间。现有的传统压缩编码：霍夫曼编码对于频率分布越不均匀的数据压缩效果越好，而在道路路面施工数据中，有很多出现频率大致相同的数据，这些数据利用霍夫曼编码进行压缩时，压缩率不能达到一个比较好的效果。


技术实现要素：

4.本发明提供一种道路路面施工数据管理系统，以解决现有的问题。
5.本发明的一种道路路面施工数据管理系统采用如下技术方案：本发明一个实施例提供了一种道路路面施工数据管理系统，该方法包括以下步骤：数据采集模块：获取道路路面施工数据；数据分析模块：根据道路路面施工数据得到道路路面施工数据中所有字符的重复项数量以及单个重复项的字符长度；根据所有字符的频率构建字符频率排序图；获取字符最优压缩量模块：根据字符频率排序图得到所有字符中的可压缩字符及其目标频率区间；根据可压缩字符的重复项数量以及单个重复项的字符长度得到可压缩字符的最大可压缩量；根据可压缩字符的目标频率区间得到可压缩字符的最小所需压缩量；根据可压缩字符的最大可压缩量和最小所需压缩量确定道路路面施工数据中所有需要进行压缩的字符，记为必需压缩字符；根据必需压缩字符的最大可压缩量得到必需压缩字符的最优压缩量；数据压缩模块：根据必需压缩字符的最优压缩量对道路路面施工数据进行选择性压缩得到压缩后的数据，再对压缩后的数据进行重压缩，得到重压缩后的数据；将重压缩后的数据存储在道路路面施工管理系统中。
6.优选的，所述获取道路路面施工数据，包括的具体步骤如下：通过人为记录路面施工数据，所述路面施工数据包括了路面材料、施工工艺、施工时间、施工人员、施工设备数据。
7.优选的，所述根据道路路面施工数据得到道路路面施工数据中所有字符的重复项数量以及单个重复项的字符长度，包括的具体步骤如下：
遍历道路路面施工数据，获取道路路面施工数据中的存在重复项的字符、重复项的字符的重复项数量以及单个重复项的字符长度。
8.优选的，所述根据所有字符的频率构建字符频率排序图，包括的具体步骤如下：获取道路路面施工数据中各个字符的频率，根据频率从小到大将字符依次排列，当出现频率相等的字符时按照其出现顺序排列，得到字符频率排序图。
9.优选的，所述根据字符频率排序图得到所有字符中的可压缩字符及其目标频率区间，包括的具体步骤如下：对于根据道路路面施工数据中字符频率构建出的字符频率排序图中的第个字符，判断第个字符是否可以进行压缩，具体为：当字符频率排序图中的第个字符前面的第个字符的频率大于等于第个字符前面所有字符频率之和的二倍时，将第个字符的频率和第个字符的频率组成的区间，记为目标频率区间；由此获得第个字符的所有目标频率区间和目标频率区间数量，若目标频率区间数量大于等于1，则第个字符可以进行压缩，将第个字符记为可压缩字符。
10.优选的，所述根据可压缩字符的重复项数量以及单个重复项的字符长度得到可压缩字符的最大可压缩量，包括的具体步骤如下：将道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符记为可压缩字符，则可压缩字符的最大可压缩量的计算表达式如下：式中，表示可压缩字符的最大可压缩量；表示可压缩字符的重复项总数；表示可压缩字符的第个重复项的字符长度。
11.优选的，所述根据可压缩字符的目标频率区间得到可压缩字符的最小所需压缩量，包括的具体步骤如下：将道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符记为可压缩字符，获取最邻近可压缩字符的目标频率区间，将最邻近可压缩字符的目标频率区间的左边界在字符频率排序图中的索引记为；将最邻近可压缩字符的目标频率区间的右边界记为；则可压缩字符最小所需压缩量计算表达式为：式中，表示可压缩字符的最小所需压缩量；表示可压缩字符的频率；表示可压缩字符在字符频率排序图中第个字符的频率。
12.优选的，所述根据可压缩字符的最大可压缩量和最小所需压缩量确定道路路面施工数据中所有需要进行压缩的字符，包括的具体步骤如下：若可压缩字符的最大可压缩量大于等于可压缩字符的最小所需压缩量，则该字符为需要进行压缩的字符；若可压缩字符的最大可压缩量小于可压缩字符的最小所需压缩
量，则该字符不需要进行压缩，获得道路路面施工数据中所有需要进行压缩字符。
13.优选的，所述根据必需压缩字符的最大可压缩量得到必需压缩字符的最优压缩量，包括的具体步骤如下：必需压缩字符的最优压缩量的计算表达式为：必需压缩字符的最优压缩量的计算表达式为：表示必需压缩字符的最优压缩量；表示最邻近必需压缩字符的目标频率区间的左边界；表示必需压缩字符的最大压缩量。
14.优选的，所述根据必需压缩字符的最优压缩量对道路路面施工数据进行选择性压缩得到压缩后的数据，再对压缩后的数据进行重压缩，得到重压缩后的数据，包括的具体步骤如下：获取道路路面施工数据中所有需要进行压缩的字符，根据所述字符的最优压缩量利用游程编码对道路路面施工数据进行选择性压缩得到压缩后的数据，再对压缩后的数据通过霍夫曼编码进行重压缩，得到重压缩后的数据。
15.本发明的技术方案的有益效果是：针对道路路面施工数据中，有很多出现频率大致相同的数据，这些数据利用霍夫曼编码进行压缩时，压缩率不能达到一个比较好的效果的问题，本发明通过对道路路面施工数据中的重复项利用游程编码选择性压缩，使各个字符的出现频率尽可能分布不均匀，再利用霍夫曼编码重压缩后达到的更好的压缩效果，优化了道路路面施工数据的存储空间，减小数据处理的压力。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明一种道路路面施工数据管理系统的模块框架图；图2为本发明一种道路路面施工数据管理系统的字符频率排序图；图3为本发明一种道路路面施工数据管理系统的最优霍夫曼树型和最劣霍夫曼树型示意图。
具体实施方式
18.为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种道路路面施工数据管理系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
19.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
20.下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种道路路面施工数据管理系统的具
体方案。
21.请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种道路路面施工数据管理系统的模块框架图，该系统包括以下模块：数据采集模块：采集道路路面施工数据。
22.需要说明的是，道路路面施工数据是指在道路建设或维护过程中，对路面材料、施工工艺、施工时间、施工人员、施工设备等方面所进行记录和统计的数据。这些数据包括施工前的路面检查数据、施工过程中的实时监测数据以及预计施工后的验收数据。通过对所述的这些数据进行分析和处理，可以更好地掌握道路施工的进度和质量情况，为后续的道路管理和维护提供参考依据。
23.具体的，通过人为记录道路路面施工数据，包括了路面材料、施工工艺、施工时间、施工人员、施工设备等方面的数据，并将所述数据上传系统，通过系统对所述数据进行存储。
24.至此，完成道路路面施工数据的采集。
25.数据分析模块：获取数据中各个字符的频率和重复项，根据数据中各个字符的频率进行排列得到字符频率排序图。
26.需要说明的是，由于道路路面施工数据的特殊性，在数据存在许多重复项且，这些重复项的出现频率也接近，当对这些重复项利用霍夫曼编码进行压缩时，由于频率较为接近，所以道路路面施工数据中每一个字符所对应的编码长度都较长，压缩效果不理想。若想要使压缩效果较为理想，则需要更改各个字符的频率，使其满足道路路面施工数据中字符频率分布不均匀的特点。因此，需要对道路路面施工数据中的重复项字符利用游程编码进行选择性压缩。
27.进一步需要说明的是，霍夫曼编码对于字符出现频率越不均匀的数据的压缩效果越好，即相同编码长度的字符越少越好，而在道路路面施工数据中，数据中存在许多重复项，且这些重复项的出现频率较为接近，需要对道路路面施工数据中的重复项以及各个字符的出现频率入手，对道路路面施工数据中的重复项进行选择性压缩，使道路路面施工数据中的各个字符的频率尽可能满足字符频率分布不均匀的特点。
28.具体的，(1)遍历数据，获取道路路面施工数据中的存在重复项的字符、重复项的字符的重复项数量以及单个重复项的字符长度（在本实施例中，仅考虑连续的单个字符相同的数量，不考虑连续字符串相同）；(2)遍历数据，获取道路路面施工数据中各个字符的频率，根据频率从小到大将字符依次排列，当出现频率相等的字符时按照其出现顺序排列，得到字符频率排序图，如图2所示，并构建霍夫曼树。
29.所述的图2中：表示道路路面施工数据中各个字符的频率，且频率从到为从小到大排列，表示道路路面施工数据中字符频率最小的，表示道路路面施工数据中字符种类数量。
30.至此，获得道路路面施工数据存在重复项的字符，根据频率从小到大将字符依次排列得到字符频率排序图。
31.获取字符最优压缩量模块：根据字符频率排序图中的各个字符频率差异，得到各个字符的压缩必要性；根据压缩必要性对数据进行选择性压缩，得到需要压缩字符的最优
压缩量。
32.需要说明的时，由于道路路面施工数据中会出现频率相差不大的字符，所述字符会导致字符编码长度相同，因此，需要考虑对道路路面施工数据中的重复项字符进行压缩，破坏字符的频率，使各个字符的频率分布尽可能的大，从而使编码长度相同的字符尽可能的少，编码长度相同的字符越少，利用霍夫曼编码的压缩效果越好。在构建道路路面施工数据霍夫曼树时，更期望霍夫曼树每一层的字符越少越好，即更期望霍夫曼树为最优霍夫曼树型，其中，如图3所示，左图为最优霍夫曼树；右图为最劣霍夫曼树。
33.进一步需要说明的是，若要对道路路面施工数据中的任意字符利用游程编码进行压缩时，则需要将该字符的频率压缩在一个合理的范围，所以需要判断比该字符频率小的所有字符的频率分布情况。即若要对该字符进行压缩，需要考虑的因素有：该字符在道路路面施工数据中的连续重复长度、若该字符是否需要压缩，需要压缩的长度为多少。
34.1.获取道路路面施工数据中各个字符的压缩必要性。
35.具体的，对于根据道路路面施工数据中字符频率构建出的字符频率排序图中的第个字符，判断第个字符是否可以进行压缩，具体方法为：当字符频率排序图中的第个字符前面的第个字符的频率大于等于第个字符前面所有字符频率之和的二倍时，说明在字符频率排序图中第个字符频率和第个字符频率之间可加入新的字符频率，则将第个字符的频率和第个字符的频率组成的区间，记为目标频率区间，其中 ；由此获得第个字符的所有目标频率区间和目标频率区间数量，若目标频率区间数量大于等于1，则第个字符可以进行压缩。
36.至此，获得道路路面施工数据中所有可以进行压缩的字符。
37.2.获取道路路面施工数据中可以进行压缩的字符的最大可压缩量。
38.需要说明的是，在对可压缩的字符进行压缩时，是通过对字符利用游程编码对数据进行压缩使霍夫曼树的树型向最优霍夫曼树型进行转变。在压缩过程中，压缩量的不同会导致最终的压缩效果不同，因此，需要计算最优压缩量，在最优霍夫曼树的基础上，尽可能的使压缩的字符的频率变小，使其在利用霍夫曼编码压缩时的压缩率最小。
39.具体的，根据道路路面施工数据中可以进行压缩的字符的重复项数量以及单个重复项的字符长度，得到道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符的最大可压缩量的计算表达式为：式中，表示道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符的最大可压缩量；表示道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符的重复项总数；表示道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符的第个重复项的字符长度。
40.其中，需要进行压缩的字符的重复项的数量越多、重复长度越长，则需要进行压缩的字符的最大可压缩量越大；需要进行压缩的字符的重复项越少、重复长度越短，则需要进行压缩的字符的最大可压缩量越小。
41.至此，获得道路路面施工数据中可以进行压缩的字符的最大可压缩量。
42.3. 获取道路路面施工数据中可以进行压缩的字符的最小所需压缩量。
43.具体的，根据道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符的目标频率区间得到道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符的最小所需压缩量计算表达式：式中，表示道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符的最小所需压缩量；表示道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符的频率；表示道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符在字符频率排序图第个字符的频率；表示道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符的最邻近目标频率区间的左边界在字符频率排序图中的索引；表示道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符的最邻近目标频率区间的右边界；表示道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符的最邻近目标频率区间。
44.至此，获得道路路面施工数据中可以进行压缩的字符的最小所需压缩量。
45.4.获取道路路面施工数据中需要进行压缩的字符的最优压缩量。
46.需要说明的是，通过道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符的邻近该字符的目标频率区间的频率差计算出该区间的最小所需压缩量，通过比较字符的最小所需压缩量和字符的最大可压缩量判断可以进行压缩的字符是否为需要压缩的字符。
47.具体的，若，则说明最大可压缩量可以满足最小所需压缩量的需求，说明可以对该字符需要进行压缩；若，则说明最大可压缩量不能满足最小所需压缩量的需求，该字符不能进行压缩。重复上述步骤，即可得到道路路面施工数据中所有需要进行压缩字符。
48.进一步，根据道路路面施工数据中需要进行压缩字符的最大可压缩量得到道路路面施工数据中需要进行压缩的字符的最优压缩量的计算表达式为：式中，表示道路路面施工数据中任意一个需要进行压缩的字符的最优压缩量；表示道路路面施工数据中任意一个需要进行压缩的字符的最邻近目标频率区间的左边界；表示道路路面施工数据中任意一个需要进行压缩的字符的最大压缩量。
49.至此，获得道路路面施工数据中需要进行压缩的字符的最优压缩量。
50.数据压缩模块：根据需要压缩的字符的最优压缩量，对数据利用游程编码进行压缩得到压缩后的数据；对压缩后的数据利用霍夫曼编码进行重压缩。
51.根据上述方法获取道路路面施工数据中所有需要进行压缩的字符，根据所述字符的最优压缩量利用游程编码对道路路面施工数据进行选择性压缩得到压缩后的数据，再对压缩后的数据通过霍夫曼编码进行重压缩，得到重压缩后的数据。
52.将重压缩后的数据存储在道路路面施工管理系统中。
53.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种道路路面施工数据管理系统，其特征在于，该系统包括以下模块：数据采集模块：获取道路路面施工数据；数据分析模块：根据道路路面施工数据得到道路路面施工数据中所有字符的重复项数量以及单个重复项的字符长度；根据所有字符的频率构建字符频率排序图；获取字符最优压缩量模块：根据字符频率排序图得到所有字符中的可压缩字符及其目标频率区间；根据可压缩字符的重复项数量以及单个重复项的字符长度得到可压缩字符的最大可压缩量；根据可压缩字符的目标频率区间得到可压缩字符的最小所需压缩量；根据可压缩字符的最大可压缩量和最小所需压缩量确定道路路面施工数据中所有需要进行压缩的字符，记为必需压缩字符；根据必需压缩字符的最大可压缩量得到必需压缩字符的最优压缩量；数据压缩模块：根据必需压缩字符的最优压缩量对道路路面施工数据进行选择性压缩得到压缩后的数据，再对压缩后的数据进行重压缩，得到重压缩后的数据；将重压缩后的数据存储在道路路面施工管理系统中。2.根据权利要求1所述一种道路路面施工数据管理系统，其特征在于，所述获取道路路面施工数据，包括的具体步骤如下：通过人为记录路面施工数据，所述路面施工数据包括了路面材料、施工工艺、施工时间、施工人员、施工设备数据。3.根据权利要求1所述一种道路路面施工数据管理系统，其特征在于，所述根据道路路面施工数据得到道路路面施工数据中所有字符的重复项数量以及单个重复项的字符长度，包括的具体步骤如下：遍历道路路面施工数据，获取道路路面施工数据中的存在重复项的字符、重复项的字符的重复项数量以及单个重复项的字符长度。4.根据权利要求1所述一种道路路面施工数据管理系统，其特征在于，所述根据所有字符的频率构建字符频率排序图，包括的具体步骤如下：获取道路路面施工数据中各个字符的频率，根据频率从小到大将字符依次排列，当出现频率相等的字符时按照其出现顺序排列，得到字符频率排序图。5.根据权利要求1所述一种道路路面施工数据管理系统，其特征在于，所述根据字符频率排序图得到所有字符中的可压缩字符及其目标频率区间，包括的具体步骤如下：对于根据道路路面施工数据中字符频率构建出的字符频率排序图中的第个字符，判断第个字符是否可以进行压缩，具体为：当字符频率排序图中的第个字符前面的第个字符的频率大于等于第个字符前面所有字符频率之和的二倍时，将第个字符的频率和第个字符的频率组成的区间，记为目标频率区间；由此获得第个字符的所有目标频率区间和目标频率区间数量，若目标频率区间数量大于等于1，则第个字符可以进行压缩，将第个字符记为可压缩字符。6.根据权利要求1所述一种道路路面施工数据管理系统，其特征在于，所述根据可压缩字符的重复项数量以及单个重复项的字符长度得到可压缩字符的最大可压缩量，包括的具体步骤如下：将道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符记为可压缩字符，则可压缩字符
的最大可压缩量的计算表达式如下：式中，表示可压缩字符的最大可压缩量；表示可压缩字符的重复项总数；表示可压缩字符的第个重复项的字符长度。7.根据权利要求1所述一种道路路面施工数据管理系统，其特征在于，所述根据可压缩字符的目标频率区间得到可压缩字符的最小所需压缩量，包括的具体步骤如下：将道路路面施工数据中任意一个可以进行压缩的字符记为可压缩字符，获取最邻近可压缩字符的目标频率区间，将最邻近可压缩字符的目标频率区间的左边界在字符频率排序图中的索引记为；将最邻近可压缩字符的目标频率区间的右边界记为；则可压缩字符最小所需压缩量计算表达式为：式中，表示可压缩字符的最小所需压缩量；表示可压缩字符的频率；表示可压缩字符在字符频率排序图中第个字符的频率。8.根据权利要求1所述一种道路路面施工数据管理系统，其特征在于，所述根据可压缩字符的最大可压缩量和最小所需压缩量确定道路路面施工数据中所有需要进行压缩的字符，包括的具体步骤如下：若可压缩字符的最大可压缩量大于等于可压缩字符的最小所需压缩量，则该字符为需要进行压缩的字符；若可压缩字符的最大可压缩量小于可压缩字符的最小所需压缩量，则该字符不需要进行压缩，获得道路路面施工数据中所有需要进行压缩字符。9.根据权利要求1所述一种道路路面施工数据管理系统，其特征在于，所述根据必需压缩字符的最大可压缩量得到必需压缩字符的最优压缩量，包括的具体步骤如下：必需压缩字符的最优压缩量的计算表达式为：必需压缩字符的最优压缩量的计算表达式为：表示必需压缩字符的最优压缩量；表示最邻近必需压缩字符的目标频率区间的左边界；表示必需压缩字符的最大压缩量。10.根据权利要求1所述一种道路路面施工数据管理系统，其特征在于，所述根据必需压缩字符的最优压缩量对道路路面施工数据进行选择性压缩得到压缩后的数据，再对压缩后的数据进行重压缩，得到重压缩后的数据，包括的具体步骤如下：获取道路路面施工数据中所有需要进行压缩的字符，根据所述字符的最优压缩量利用游程编码对道路路面施工数据进行选择性压缩得到压缩后的数据，再对压缩后的数据通过霍夫曼编码进行重压缩，得到重压缩后的数据。

技术总结
本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种道路路面施工数据管理系统，包括：采集道路路面施工数据；获取数据中各个字符的频率和重复项，根据数据中各个字符的频率进行排列得到字符频率排序图；根据字符频率排序图中的各个字符频率差异，得到各个字符的压缩必要性；根据压缩必要性对数据进行选择性压缩，得到需要压缩字符的最优压缩量；根据需要压缩的字符的最优压缩量，对数据利用游程编码进行压缩得到压缩后的数据；对压缩后的数据利用霍夫曼编码进行重压缩。本发明通过对数据中的重复项利用游程编码选择性压缩，使字符的出现频率分布不均匀，再利用霍夫曼编码重压缩后达到更好的压缩效果，优化了数据的存储空间，减小数据处理的压力。的压力。的压力。


技术研发人员：李可佳 孙楠 樊吉飞 吕宁宁 张鑫 李运勇 朱海明 卢浩雨
受保护的技术使用者：陕西交通电子工程科技有限公司
技术研发日：2023.08.04
技术公布日：2023/9/9