地面三维激光扫描应用于路面平整度检测的研究

摘要

传统的路面平整度检测方法测量误差大、效率低，已经难以满足现代社会对道路检测和公路养护的需求。非接触式检测方法—车载式激光平整度检测方法受路面施工限制，并且其精度受道路颠簸影响而下降，易因突发事件终止，造价昂贵，使用用途单一，负担较大。地面三维激光扫描系统获取的点云数据精度高、密度大、信息量丰富，能详细描述道路的细节特征。因此，本文研究应用地面三维激光扫描系统进行路面平整度检测，研究内容包括： （1）研究点云数据处理方法。首先进行点云预处理。再使用最小二乘法，对点云数据进行二次曲面拟合滤波，保留地面点云数据和近地植被点云数据。最后，使用RANSAC算法拟合平面提取路面点云数据。 （2）研究国际平整度计算方法的影响因素，即初值和统计间隔的影响。分析初值为“0”、初值为“11m坡度”和初值连续对计算结果的影响，发现初值连续的方法可以彻底消除初值的影响。分析不同统计间隔10m、30m、50m和100m对计算结果的影响，发现不同的统计间隔展现的侧重点不同，可以根据实际需要选择。 （3）研究地面三维激光扫描系统应用于路面平整度的可靠性，即重复性试验和相关性试验。在完全相同的试验位置、试验环境、试验方法和试验设备下进行重复性试验，计算变异系数，满足变异系数2.564%<5%的要求。本文采用精密电子水准仪作为标准检测方法进行相关性试验，计算相关性系数r 2?0.9988?0.98 ，符合相关性试验要求。 （4）研究不同因素对地面三维激光扫描系统进行路面平整度检测的影响。研究发现路面不同纵断面、不同扫描密度对平整度检测基本没有影响；采样间隔超过0.03mm时，IRI计算结果偏差超过1%；噪声对计算路面国际平整度指数的影响较大。 （5）选择中国矿业大学内一段长约为1.2km的路段作为实例路段，研究地面三维激光扫描系统路面平整度检测。根据实例路段和地面三维激光扫描仪的扫描特点，设置扫描方案，计算实例路段的国际平整度指数。

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