激光掃描在瀝青路面平整度檢測中的應用研究

白志輝

摘要：伴隨著城市化發展進程的不斷加快，路面交通成為了社會各界關注的焦點，要借助有效的檢測機制和手段對平整度進行測試，從而一定程度上提高路面質量管理水平。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，最后結合案例對激光掃描在瀝青路面平整度檢測中的應用過程予以研究，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.

關鍵詞：激光掃描;瀝青路面;平整度檢測;方法;應用

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

中圖分類號：U416.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：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，要結合實際情況建立健全完整的數據處理機制，確保匯總相應信息數據，有效建立完整的建模體系，著重關注路面質量和路面破壞程度，結合路面建設工作建立完整的養護質量控制方案，實現檢測評價的目標，也為后續數據處理工作的全面踐行奠定基礎。

1? 路面平整度檢測的重要性

對于路面施工項目而言，路面平整度是非常關鍵的技術指標，不僅能體現出路面橫縱面、剖面的曲線平整度，也是路面施工質量檢驗的關鍵參數。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量標準。因為路面平整度直接反映了車輛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注，完善施工質量信息的監管和控制，為質量評定創設良好的發展平臺。綜上所述，只有建立完整的路面平整度檢測機制和規劃，才能從根本上創設良好的施工管理環境，實現質量管理工作的可持續發展。

2? 路面平整度檢測的方法

2.1 傳統技術? 在對路面平整度進行檢測的過程中，傳統技術方法多依靠人工。其中，3m直尺測量應用范圍較為廣泛，主要是在測試時將3m直尺（圖1）直接放在路面上，借助畫圖儀器推向另一端，在這個過程中若是路面出現平整度不足的現象，畫圖儀器的側輪帶動畫針就會出現上下運動，帶動紙帶移動，這種運動符合幾何量的記錄要求，借助計量操作就能對路面平整度數值進行測算和分析。3m直尺能有效對距離路表面最大間隙的位置進行集中測定，并且以毫米計量相應的參數關系。更加適用于已經壓實成型的路面，對各個層表面進行平整度測試，有效評定路面施工質量和基礎質量，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量的科學性。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，并不能進行整體量測定和分析，且斷面圖記錄過程也會受到限制，測量中的隨意性較大，質量控制效果也會受到影響。另外，連續性平整儀器進行測量的應用幾率也較大，這種處理體系能有效對路面不平造成的上下擺動進行集中記錄，能帶動設備位移傳感器測桿在傳感器小孔槽內實現上下滑動，結合傳感器輸出電位正負數值等判定路面的平整度[1]。

2.2 新型技術? 伴隨著科學技術的不斷發展和進步，激光技術的應用成為了順應時代發展的必然選擇，主要是在激光路面平整度測定設備上安裝激光傳感器和加速度計等，能在有效建立數據收集和處理系統的基礎上，保證測試工作的合理性，也為路面傳感測試工作的開展奠定基礎。最重要的是，在信號處理系統中要利用激光傳感器將模擬信號轉變為數字信號予以記錄。

第一，激光路面平整度測試儀器中配備了激光傳感器、加速度設備、螺旋儀器測定車輛等。在實際工作中，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，有效進行測試激光束分析，將數據反射到讀數器中就能對路面進行測試，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據差值，有效輸出真實路面的斷面信號，并且轉化為數字信號完成記錄。

第二，MATLAB軟件處理技術，利用編輯器和數字庫完成實時數據的處理，有效轉變代碼，并且允許用戶對數據進行編寫，完善C語言管控工作效果。在MATLAB軟件處理技術中，網頁服務程序也要進行數學和圖形程序的處理，確保能應用子程序完成基礎操作，讀取瀝青路面ASC文件數據，編寫三維模型，見圖2。

基于此，利用技術處理機制和管控流程就能將離散的信息進行匯總，從而保證繪制出三維模型，維護數據擬合效果，得出相應的曲線。基本流程見圖3。

第三，激光掃描技術，主要是借助激光掃描裝置完成自動控制、系統控制以及快速控制等，有效對獲取對象進行三維坐標測量管理。在實際測定體系中，要依托三維激光掃描技術，能有效對一些環境因素進行統籌監督，直接實現數據處理，發揮實景三維數據優勢的基礎上，就能構建完整的三維模型，有效建立線、面、體以及空間等。與此同時，要對采集的三維激光點云數據展開后期處理，合理性完成測繪工作、計量工作和分析模擬工作，完成三維點云數據以及三維建模結果，在不同格式之間形成轉換模式，維護輸出信息的完整性。相較于傳統的技術手段，利用激光掃描技術能有效建立自動、連續以及快速性數據采集結構，為信息穿透管理以及三維技術應用提供保障[2]。

3? 激光掃描在瀝青路面平整度檢測中的應用

在瀝青路面平整度檢測中應用激光掃描技術，要結合實際情況建立完整的規劃，確保能提高數據測定的穩定性和合理性，優化處理工序的準確程度，也為后續建立完整的測試指標奠定基礎。

3.1 案例? 本文以某實驗路段作為試驗區，路面長度為15米、寬度為10米，路段的基礎組成成分分別為水泥材質和瀝青材質，兩種材質中間要利用分割線進行分割處理。利用激光掃描儀器進行數據收集，以2毫米的掃描精度對試驗路面進行集中掃描，從而得出相應的點云數據，應用相應的技術機制就能對數據予以匯總和處理。

3.2 應用過程? 在判定試驗區域后，就要按照標準化流程完成瀝青路面平整度檢測工作，提高整體測試項目的基本質量，保證數據處理和應用效果的最優化。

3.2.1 數據處理? 在瀝青路面平整度檢測中應用激光掃描技術，最基礎的工作就是對數據進行收集、匯總和處理。激光雷達提供的是較為原始的信息，相關技術人員要利用隨機商用軟件獲得坐標系的三維坐標數據，從而確保數據應用過程的完整性。因為數據懸浮在空中，且本身是沒有屬性的離散型點陣數據，因此將其稱為點云數據。加之數據沒有進行較為精細化的處理和匯總控制，就會出現大量的粗差現象和系統誤差問題，不能直接作為使用。另外，在沒有進行處理的數據體系中，冗余信息較為常見，后續數據分析的輔助性也較小，卻會占據較多的存儲空間，若是要對其進行處理就要花費較多的計算時間。基于此，全面落實數據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，要對粗差進行集中剔除處理，原始的點云數據中粗差信息、誤差信息以及無關冗余信息，會對后期數據處理造成影響，技術人員要利用人工交互操作對其進行分析和判定。在實際操作過程中，要借助儀器供應商提供的數據處理軟件完善交互編輯環境，確保能集中剔除粗差，完善考察對象管理水平的同時，提升信息彌補效果。

第二，要進行數據重采樣處理，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值，結合道路設計書中的定值進行對比研究。也就是說，任何數據控制和管控流程都要將實際路況作為基礎，完善基準面對比研究工作。文章中主要是借助基準面進行對比，將研究區域采集的道路點云數據按照高程數值進行排序處理，選取適宜的高程數值，能對水泥材質路面基準進行控制，并且完善點云數據高程值統計工作。

第三，要建立DEM差分運算體系，為了有效提升數據處理過程的綜合水平，技術人員要對掃描過程和重采樣過程予以關注，并且提升點云數據內插處理水平，建構DEM模型。在實際模型管理工作中，要將水泥材質路面和瀝青材質路面作為基準建立DEM差分預算的關鍵，從而繪制差分圖，依托顏色選擇就能對高程數值的變化予以集中管理，為后續研究工作的深入奠定基礎[3]。

3.2.2 結果分析? 在對不同情況進行對比分析后發現，DEM差分結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，為后期建立完整的修補計劃奠定基礎，提升整體應用質量和操作流程的合理性。

4? 結束語

總而言之，在瀝青路面平整度檢測中應用激光掃描機制，能有效建立高精度、高密度以及檢測較快的處理機制，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化奠定基礎。最重要的是，要準確對施工質量信息進行統計，合理性完成路面平整度質量評定客觀指標，維護應用價值的同時，促進路面施工項目的可持續發展，實現經濟效益和社會效益的共贏。

參考文獻：

[1]張豪杰.采動區高等級公路變形三維激光掃描監測方法研究[D].中國礦業大學，2016.

[2]陳廣輝.礦料組成對瀝青路面宏觀紋理及抗滑性能的影響研究[D].北京工業大學，2015.

[3]李娟，李智，劉健，等.SMA瀝青路面抗滑輪廓構造及施工質量評價[J].廣東公路交通，2018，44（2）：13-17.