高速公路運(yùn)維過程中,路面沉陷是影響行車安全的關(guān)鍵,傳統(tǒng)多采用水準(zhǔn)測量等技術(shù)方法,存在工作量大、周期長、易受外界條件影響等缺點(diǎn)。提出一種通過地面三維激光掃描點(diǎn)云自動判別路面沉陷的算法和分析方法,該方法先采用基于幾何特征與迭代最鄰近點(diǎn)算法相結(jié)合的方法進(jìn)行點(diǎn)云配準(zhǔn),配準(zhǔn)數(shù)據(jù)經(jīng)過點(diǎn)云分類識別后,基于滑動窗口法提取道路特征線,建立高速公路的路面模型,并通過分析該模型得到沉陷區(qū)域、位置和沉陷深度等指標(biāo)。為驗(yàn)證算法的可靠性與準(zhǔn)確性,以一段運(yùn)營維護(hù)階段的高速公路為研究對象進(jìn)行分析實(shí)驗(yàn)。通過算法處理與實(shí)測路面模型分析,發(fā)現(xiàn)距離高速公路實(shí)驗(yàn)段起點(diǎn)45 m處存在深度達(dá)40 cm的沉陷區(qū)。分析結(jié)果表明,采用提出的對激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理算法和路面模型分析方法,可以高效、準(zhǔn)確分析高速公路路面的沉陷情況。該方法的成功應(yīng)用,對三維激光掃描技術(shù)的在交通領(lǐng)域的深度應(yīng)用和有效推廣有重要意義。

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圖7配準(zhǔn)后的高速公路點(diǎn)云

圖6某站原始點(diǎn)云2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

圖1道路沉陷量提取流程

首先對地面三維激光掃描的各站初始點(diǎn)云進(jìn)行拼接配準(zhǔn)，利用點(diǎn)云空間分布特征（高程、方差等），采用移動窗口進(jìn)行點(diǎn)云的分類識別。最后根據(jù)路面點(diǎn)云的幾何特征，基于滑動窗口法提取道路特征線，構(gòu)建路面模型：基于構(gòu)建的路面模型與理論路面模型，分析得到道路沉陷量。該方法的具體流程如圖1。1.1路....

圖2高速公路剖面點(diǎn)云分布

由于高速公路環(huán)境復(fù)雜，難以直接提取精確的道路點(diǎn)云。因此，要先對高速道路點(diǎn)云分類，精確識別出路面點(diǎn)云和非路面點(diǎn)云，其中非路面點(diǎn)云包括樹木點(diǎn)、車輛點(diǎn)、高速公路護(hù)欄以及周圍的農(nóng)田、植被、房屋等噪聲。高速公路剖面點(diǎn)云分布見圖2。從點(diǎn)云空間分布規(guī)律可以看出：地面點(diǎn)云一般位于掃描線的中間部分....

圖3道路特征線提取

鑒于道路點(diǎn)云密度與道路本身的特征，采用基于滑動窗口法進(jìn)行高速公路特征線提取，如圖3。筆者共提取N條特征線，不失一般性，以提取其中的某一條特征線為例進(jìn)行說明。假設(shè)第j條特征線上第i個滑動窗口Si所有激光點(diǎn)中坐標(biāo)最大值、最小值分別為ximax、yimax，則滑動窗口Si的中心點(diǎn)平面坐....

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