激光掃描在瀝青路面平整度檢測中的應(yīng)用研究

白志輝

摘要：伴隨著城市化發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，路面交通成為了社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)，要借助有效的檢測機(jī)制和手段對平整度進(jìn)行測試，從而一定程度上提高路面質(zhì)量管理水平。本文簡要分析了路面平整度檢測的重要性，并對檢測方法展開了討論，最后結(jié)合案例對激光掃描在瀝青路面平整度檢測中的應(yīng)用過程予以研究，僅供參考。

Abstract： With the accelerating development of urbanization， road traffic has become the focus of attention from all walks of life. It is necessary to test the level of flatness with effective detection mechanisms and means to improve the quality management of roads to a certain extent. This paper briefly analyzes the importance of pavement flatness detection and discusses the detection methods. Finally， the application of laser scanning in asphalt pavement flatness detection is studied based on cases.

關(guān)鍵詞：激光掃描;瀝青路面;平整度檢測;方法;應(yīng)用

Key words： laser scanning;asphalt pavement;flatness detection;method;application

中圖分類號：U416.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）35-0272-03

0? 引言

在路面平整度檢測工作開展后，要結(jié)合實(shí)際情況建立健全完整的數(shù)據(jù)處理機(jī)制，確保匯總相應(yīng)信息數(shù)據(jù)，有效建立完整的建模體系，著重關(guān)注路面質(zhì)量和路面破壞程度，結(jié)合路面建設(shè)工作建立完整的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制方案，實(shí)現(xiàn)檢測評價(jià)的目標(biāo)，也為后續(xù)數(shù)據(jù)處理工作的全面踐行奠定基礎(chǔ)。

1? 路面平整度檢測的重要性

對于路面施工項(xiàng)目而言，路面平整度是非常關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)，不僅能體現(xiàn)出路面橫縱面、剖面的曲線平整度，也是路面施工質(zhì)量檢驗(yàn)的關(guān)鍵參數(shù)。曲線相對平滑就表示路面平整度較好，相反就表示路面平整度并不滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)槁访嫫秸戎苯臃从沉塑囕v駕駛的舒適度以及路面安全性，基于此，要對路面平整度予以關(guān)注，完善施工質(zhì)量信息的監(jiān)管和控制，為質(zhì)量評定創(chuàng)設(shè)良好的發(fā)展平臺(tái)。綜上所述，只有建立完整的路面平整度檢測機(jī)制和規(guī)劃，才能從根本上創(chuàng)設(shè)良好的施工管理環(huán)境，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理工作的可持續(xù)發(fā)展。

2? 路面平整度檢測的方法

2.1 傳統(tǒng)技術(shù)? 在對路面平整度進(jìn)行檢測的過程中，傳統(tǒng)技術(shù)方法多依靠人工。其中，3m直尺測量應(yīng)用范圍較為廣泛，主要是在測試時(shí)將3m直尺（圖1）直接放在路面上，借助畫圖儀器推向另一端，在這個(gè)過程中若是路面出現(xiàn)平整度不足的現(xiàn)象，畫圖儀器的側(cè)輪帶動(dòng)畫針就會(huì)出現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)紙帶移動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)符合幾何量的記錄要求，借助計(jì)量操作就能對路面平整度數(shù)值進(jìn)行測算和分析。3m直尺能有效對距離路表面最大間隙的位置進(jìn)行集中測定，并且以毫米計(jì)量相應(yīng)的參數(shù)關(guān)系。更加適用于已經(jīng)壓實(shí)成型的路面，對各個(gè)層表面進(jìn)行平整度測試，有效評定路面施工質(zhì)量和基礎(chǔ)質(zhì)量，合理性確定路基表面成型后的施工平整度，一定程度上提高測試工作質(zhì)量的科學(xué)性。這種方式較為簡單且容易操作，但是，這種方式僅僅能間接測算出凹凸的位置，并不能進(jìn)行整體量測定和分析，且斷面圖記錄過程也會(huì)受到限制，測量中的隨意性較大，質(zhì)量控制效果也會(huì)受到影響。另外，連續(xù)性平整儀器進(jìn)行測量的應(yīng)用幾率也較大，這種處理體系能有效對路面不平造成的上下擺動(dòng)進(jìn)行集中記錄，能帶動(dòng)設(shè)備位移傳感器測桿在傳感器小孔槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)上下滑動(dòng)，結(jié)合傳感器輸出電位正負(fù)數(shù)值等判定路面的平整度[1]。

2.2 新型技術(shù)? 伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，激光技術(shù)的應(yīng)用成為了順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的必然選擇，主要是在激光路面平整度測定設(shè)備上安裝激光傳感器和加速度計(jì)等，能在有效建立數(shù)據(jù)收集和處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，保證測試工作的合理性，也為路面?zhèn)鞲袦y試工作的開展奠定基礎(chǔ)。最重要的是，在信號處理系統(tǒng)中要利用激光傳感器將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號予以記錄。

第一，激光路面平整度測試儀器中配備了激光傳感器、加速度設(shè)備、螺旋儀器測定車輛等。在實(shí)際工作中，工作測試車要以一定的速度在路面上行駛，并且在汽車底盤固定激光傳感器，有效進(jìn)行測試激光束分析，將數(shù)據(jù)反射到讀數(shù)器中就能對路面進(jìn)行測試，整合距離信號完成互差分析后，消除測試車自身顛簸造成的數(shù)據(jù)差值，有效輸出真實(shí)路面的斷面信號，并且轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號完成記錄。

第二，MATLAB軟件處理技術(shù)，利用編輯器和數(shù)字庫完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理，有效轉(zhuǎn)變代碼，并且允許用戶對數(shù)據(jù)進(jìn)行編寫，完善C語言管控工作效果。在MATLAB軟件處理技術(shù)中，網(wǎng)頁服務(wù)程序也要進(jìn)行數(shù)學(xué)和圖形程序的處理，確保能應(yīng)用子程序完成基礎(chǔ)操作，讀取瀝青路面ASC文件數(shù)據(jù)，編寫三維模型，見圖2。

基于此，利用技術(shù)處理機(jī)制和管控流程就能將離散的信息進(jìn)行匯總，從而保證繪制出三維模型，維護(hù)數(shù)據(jù)擬合效果，得出相應(yīng)的曲線。基本流程見圖3。

第三，激光掃描技術(shù)，主要是借助激光掃描裝置完成自動(dòng)控制、系統(tǒng)控制以及快速控制等，有效對獲取對象進(jìn)行三維坐標(biāo)測量管理。在實(shí)際測定體系中，要依托三維激光掃描技術(shù)，能有效對一些環(huán)境因素進(jìn)行統(tǒng)籌監(jiān)督，直接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，發(fā)揮實(shí)景三維數(shù)據(jù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，就能構(gòu)建完整的三維模型，有效建立線、面、體以及空間等。與此同時(shí)，要對采集的三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)展開后期處理，合理性完成測繪工作、計(jì)量工作和分析模擬工作，完成三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)以及三維建模結(jié)果，在不同格式之間形成轉(zhuǎn)換模式，維護(hù)輸出信息的完整性。相較于傳統(tǒng)的技術(shù)手段，利用激光掃描技術(shù)能有效建立自動(dòng)、連續(xù)以及快速性數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)，為信息穿透管理以及三維技術(shù)應(yīng)用提供保障[2]。

3? 激光掃描在瀝青路面平整度檢測中的應(yīng)用

在瀝青路面平整度檢測中應(yīng)用激光掃描技術(shù)，要結(jié)合實(shí)際情況建立完整的規(guī)劃，確保能提高數(shù)據(jù)測定的穩(wěn)定性和合理性，優(yōu)化處理工序的準(zhǔn)確程度，也為后續(xù)建立完整的測試指標(biāo)奠定基礎(chǔ)。

3.1 案例? 本文以某實(shí)驗(yàn)路段作為試驗(yàn)區(qū)，路面長度為15米、寬度為10米，路段的基礎(chǔ)組成成分分別為水泥材質(zhì)和瀝青材質(zhì)，兩種材質(zhì)中間要利用分割線進(jìn)行分割處理。利用激光掃描儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，以2毫米的掃描精度對試驗(yàn)路面進(jìn)行集中掃描，從而得出相應(yīng)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，應(yīng)用相應(yīng)的技術(shù)機(jī)制就能對數(shù)據(jù)予以匯總和處理。

3.2 應(yīng)用過程? 在判定試驗(yàn)區(qū)域后，就要按照標(biāo)準(zhǔn)化流程完成瀝青路面平整度檢測工作，提高整體測試項(xiàng)目的基本質(zhì)量，保證數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用效果的最優(yōu)化。

3.2.1 數(shù)據(jù)處理? 在瀝青路面平整度檢測中應(yīng)用激光掃描技術(shù)，最基礎(chǔ)的工作就是對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、匯總和處理。激光雷達(dá)提供的是較為原始的信息，相關(guān)技術(shù)人員要利用隨機(jī)商用軟件獲得坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而確保數(shù)據(jù)應(yīng)用過程的完整性。因?yàn)閿?shù)據(jù)懸浮在空中，且本身是沒有屬性的離散型點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，因此將其稱為點(diǎn)云數(shù)據(jù)。加之?dāng)?shù)據(jù)沒有進(jìn)行較為精細(xì)化的處理和匯總控制，就會(huì)出現(xiàn)大量的粗差現(xiàn)象和系統(tǒng)誤差問題，不能直接作為使用。另外，在沒有進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)體系中，冗余信息較為常見，后續(xù)數(shù)據(jù)分析的輔助性也較小，卻會(huì)占據(jù)較多的存儲(chǔ)空間，若是要對其進(jìn)行處理就要花費(fèi)較多的計(jì)算時(shí)間?；诖?，全面落實(shí)數(shù)據(jù)處理對于瀝青路面平整度檢測工作而言具有重要的意義。

第一，要對粗差進(jìn)行集中剔除處理，原始的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中粗差信息、誤差信息以及無關(guān)冗余信息，會(huì)對后期數(shù)據(jù)處理造成影響，技術(shù)人員要利用人工交互操作對其進(jìn)行分析和判定。在實(shí)際操作過程中，要借助儀器供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)處理軟件完善交互編輯環(huán)境，確保能集中剔除粗差，完善考察對象管理水平的同時(shí)，提升信息彌補(bǔ)效果。

第二，要進(jìn)行數(shù)據(jù)重采樣處理，道路平整度參考面的選擇對于采樣處理具有重要意義和價(jià)值，結(jié)合道路設(shè)計(jì)書中的定值進(jìn)行對比研究。也就是說，任何數(shù)據(jù)控制和管控流程都要將實(shí)際路況作為基礎(chǔ)，完善基準(zhǔn)面對比研究工作。文章中主要是借助基準(zhǔn)面進(jìn)行對比，將研究區(qū)域采集的道路點(diǎn)云數(shù)據(jù)按照高程數(shù)值進(jìn)行排序處理，選取適宜的高程數(shù)值，能對水泥材質(zhì)路面基準(zhǔn)進(jìn)行控制，并且完善點(diǎn)云數(shù)據(jù)高程值統(tǒng)計(jì)工作。

第三，要建立DEM差分運(yùn)算體系，為了有效提升數(shù)據(jù)處理過程的綜合水平，技術(shù)人員要對掃描過程和重采樣過程予以關(guān)注，并且提升點(diǎn)云數(shù)據(jù)內(nèi)插處理水平，建構(gòu)DEM模型。在實(shí)際模型管理工作中，要將水泥材質(zhì)路面和瀝青材質(zhì)路面作為基準(zhǔn)建立DEM差分預(yù)算的關(guān)鍵，從而繪制差分圖，依托顏色選擇就能對高程數(shù)值的變化予以集中管理，為后續(xù)研究工作的深入奠定基礎(chǔ)[3]。

3.2.2 結(jié)果分析? 在對不同情況進(jìn)行對比分析后發(fā)現(xiàn)，DEM差分結(jié)果本身就能精確到毫米級別，直觀效果圖能有效反映出平整狀態(tài)，為后期建立完整的修補(bǔ)計(jì)劃奠定基礎(chǔ)，提升整體應(yīng)用質(zhì)量和操作流程的合理性。

4? 結(jié)束語

總而言之，在瀝青路面平整度檢測中應(yīng)用激光掃描機(jī)制，能有效建立高精度、高密度以及檢測較快的處理機(jī)制，且能為決策者提供重要的信息，并且為路面維修工作的全面優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。最重要的是，要準(zhǔn)確對施工質(zhì)量信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，合理性完成路面平整度質(zhì)量評定客觀指標(biāo)，維護(hù)應(yīng)用價(jià)值的同時(shí)，促進(jìn)路面施工項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的共贏。

參考文獻(xiàn)：

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