激光扫描在沥青路面平整度检测中的应用研究

白志辉

摘要：伴随着城市化发展进程的不断加快，路面交通成為了社会各界关注的焦点，要借助有效的检测机制和手段对平整度进行测试，从而一定程度上提高路面质量管理水平。本文简要分析了路面平整度检测的重要性，并对检测方法展开了讨论，最后结合案例对激光扫描在沥青路面平整度检测中的应用过程予以研究，仅供参考。

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.

关键词：激光扫描;沥青路面;平整度检测;方法;应用

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

中图分类号：U416.2                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2018）35-0272-03

0  引言

在路面平整度检测工作开展后，要结合实际情况建立健全完整的数据处理机制，确保汇总相应信息数据，有效建立完整的建模体系，着重关注路面质量和路面破坏程度，结合路面建设工作建立完整的养护质量控制方案，实现检测评价的目标，也为后续数据处理工作的全面践行奠定基础。

1  路面平整度检测的重要性

对于路面施工项目而言，路面平整度是非常关键的技术指标，不仅能体现出路面横纵面、剖面的曲线平整度，也是路面施工质量检验的关键参数。曲线相对平滑就表示路面平整度较好，相反就表示路面平整度并不满足质量标准。因为路面平整度直接反映了车辆驾驶的舒适度以及路面安全性，基于此，要对路面平整度予以关注，完善施工质量信息的监管和控制，为质量评定创设良好的发展平台。综上所述，只有建立完整的路面平整度检测机制和规划，才能从根本上创设良好的施工管理环境，实现质量管理工作的可持续发展。

2  路面平整度检测的方法

2.1 传统技术  在对路面平整度进行检测的过程中，传统技术方法多依靠人工。其中，3m直尺测量应用范围较为广泛，主要是在测试时将3m直尺（图1）直接放在路面上，借助画图仪器推向另一端，在这个过程中若是路面出现平整度不足的现象，画图仪器的侧轮带动画针就会出现上下运动，带动纸带移动，这种运动符合几何量的记录要求，借助计量操作就能对路面平整度数值进行测算和分析。3m直尺能有效对距离路表面最大间隙的位置进行集中测定，并且以毫米计量相应的参数关系。更加适用于已经压实成型的路面，对各个层表面进行平整度测试，有效评定路面施工质量和基础质量，合理性确定路基表面成型后的施工平整度，一定程度上提高测试工作质量的科学性。这种方式较为简单且容易操作，但是，这种方式仅仅能间接测算出凹凸的位置，并不能进行整体量测定和分析，且断面图记录过程也会受到限制，测量中的随意性较大，质量控制效果也会受到影响。另外，连续性平整仪器进行测量的应用几率也较大，这种处理体系能有效对路面不平造成的上下摆动进行集中记录，能带动设备位移传感器测杆在传感器小孔槽内实现上下滑动，结合传感器输出电位正负数值等判定路面的平整度[1]。

2.2 新型技术  伴随着科学技术的不断发展和进步，激光技术的应用成为了顺应时代发展的必然选择，主要是在激光路面平整度测定设备上安装激光传感器和加速度计等，能在有效建立数据收集和处理系统的基础上，保证测试工作的合理性，也为路面传感测试工作的开展奠定基础。最重要的是，在信号处理系统中要利用激光传感器将模拟信号转变为数字信号予以记录。

第一，激光路面平整度测试仪器中配备了激光传感器、加速度设备、螺旋仪器测定车辆等。在实际工作中，工作测试车要以一定的速度在路面上行驶，并且在汽车底盘固定激光传感器，有效进行测试激光束分析，将数据反射到读数器中就能对路面进行测试，整合距离信号完成互差分析后，消除测试车自身颠簸造成的数据差值，有效输出真实路面的断面信号，并且转化为数字信号完成记录。

第二，MATLAB软件处理技术，利用编辑器和数字库完成实时数据的处理，有效转变代码，并且允许用户对数据进行编写，完善C语言管控工作效果。在MATLAB软件处理技术中，网页服务程序也要进行数学和图形程序的处理，确保能应用子程序完成基础操作，读取沥青路面ASC文件数据，编写三维模型，见图2。

基于此，利用技术处理机制和管控流程就能將离散的信息进行汇总，从而保证绘制出三维模型，维护数据拟合效果，得出相应的曲线。基本流程见图3。

第三，激光扫描技术，主要是借助激光扫描装置完成自动控制、系统控制以及快速控制等，有效对获取对象进行三维坐标测量管理。在实际测定体系中，要依托三维激光扫描技术，能有效对一些环境因素进行统筹监督，直接实现数据处理，发挥实景三维数据优势的基础上，就能构建完整的三维模型，有效建立线、面、体以及空间等。与此同时，要对采集的三维激光点云数据展开后期处理，合理性完成测绘工作、计量工作和分析模拟工作，完成三维点云数据以及三维建模结果，在不同格式之间形成转换模式，维护输出信息的完整性。相较于传统的技术手段，利用激光扫描技术能有效建立自动、连续以及快速性数据采集结构，为信息穿透管理以及三维技术应用提供保障[2]。

3  激光扫描在沥青路面平整度检测中的应用

在沥青路面平整度检测中应用激光扫描技术，要结合实际情况建立完整的规划，确保能提高数据测定的稳定性和合理性，优化处理工序的准确程度，也为后续建立完整的测试指标奠定基础。

3.1 案例  本文以某实验路段作为试验区，路面长度为15米、宽度为10米，路段的基础组成成分分别为水泥材质和沥青材质，两种材质中间要利用分割线进行分割处理。利用激光扫描仪器进行数据收集，以2毫米的扫描精度对试验路面进行集中扫描，从而得出相应的点云数据，应用相应的技术机制就能对数据予以汇总和处理。

3.2 应用过程  在判定试验区域后，就要按照标准化流程完成沥青路面平整度检测工作，提高整体测试项目的基本质量，保证数据处理和应用效果的最优化。

3.2.1 数据处理  在沥青路面平整度检测中应用激光扫描技术，最基础的工作就是对数据进行收集、汇总和处理。激光雷达提供的是较为原始的信息，相关技术人员要利用随机商用软件获得坐标系的三维坐标数据，从而确保数据应用过程的完整性。因为数据悬浮在空中，且本身是没有属性的离散型点阵数据，因此将其称为点云数据。加之数据没有进行较为精细化的处理和汇总控制，就会出现大量的粗差现象和系统误差问题，不能直接作为使用。另外，在没有进行处理的数据体系中，冗余信息较为常见，后续数据分析的辅助性也较小，却会占据较多的存储空间，若是要对其进行处理就要花费较多的计算时间。基于此，全面落实数据处理对于沥青路面平整度检测工作而言具有重要的意义。

第一，要对粗差进行集中剔除处理，原始的点云数据中粗差信息、误差信息以及无关冗余信息，会对后期数据处理造成影响，技术人员要利用人工交互操作对其进行分析和判定。在实际操作过程中，要借助仪器供应商提供的数据处理软件完善交互编辑环境，确保能集中剔除粗差，完善考察对象管理水平的同时，提升信息弥补效果。

第二，要进行数据重采样处理，道路平整度参考面的选择对于采样处理具有重要意义和价值，结合道路设计书中的定值进行对比研究。也就是说，任何数据控制和管控流程都要将实际路况作为基础，完善基准面对比研究工作。文章中主要是借助基准面进行对比，将研究区域采集的道路点云数据按照高程数值进行排序处理，选取适宜的高程数值，能对水泥材质路面基准进行控制，并且完善点云数据高程值统计工作。

第三，要建立DEM差分运算体系，为了有效提升数据处理过程的综合水平，技术人员要对扫描过程和重采样过程予以关注，并且提升点云数据内插处理水平，建构DEM模型。在实际模型管理工作中，要将水泥材质路面和沥青材质路面作为基准建立DEM差分预算的关键，从而绘制差分图，依托颜色选择就能对高程数值的变化予以集中管理，为后续研究工作的深入奠定基础[3]。

3.2.2 结果分析  在对不同情况进行对比分析后发现，DEM差分结果本身就能精确到毫米级别，直观效果图能有效反映出平整状态，为后期建立完整的修补计划奠定基础，提升整体应用质量和操作流程的合理性。

4  结束语

总而言之，在沥青路面平整度检测中应用激光扫描机制，能有效建立高精度、高密度以及检测较快的处理机制，且能为决策者提供重要的信息，并且为路面维修工作的全面优化奠定基础。最重要的是，要准确对施工质量信息进行统计，合理性完成路面平整度质量评定客观指标，维护应用价值的同时，促进路面施工项目的可持续发展，实现经济效益和社会效益的共赢。

参考文献：

[1]张豪杰.采动区高等级公路变形三维激光扫描监测方法研究[D].中国矿业大学，2016.

[2]陈广辉.矿料组成对沥青路面宏观纹理及抗滑性能的影响研究[D].北京工业大学，2015.

[3]李娟，李智，刘健，等.SMA沥青路面抗滑轮廓构造及施工质量评价[J].广东公路交通，2018，44（2）：13-17.