基于三维技术的道路综合检测车

里程巨大，传统人工检测效率低，无法及时获取路 面病害数据，近年来，运用自动化检测设备开展道 路检测已成为行业发展方向。将多种检测设备集成 到同一辆汽车上，使之能在正常车速下同时检测路 面损坏、车辙、平整度、纹理等多项路面性能指标 并给出分析结果，从而能及时掌握道路服务水平。
根据 《公路技术状况 评 定 标 准 》［２］， 路 面 性 能 评价主要包含路面损坏、车辙、平整度、抗滑及结
［关 键 词 ］道 路 综 合 检 测 车 ；三 维 技 术 ；车 辙 ；平 整 度 ；裂 缝 ；道 路 资 产 管 理 ［中图分类号］Ｕ４９１ ［文献标志码］Ａ ［文章编号］１６７４— ０６１０ （２０１９） ０３— ００６１— ０４
ＲｏａｄＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎＶｅｈｉｃｌｅＢａｓｅｄｏｎ３Ｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
［摘 要］研发了基于三维检测技术的道路综合检测车，该检测车可同时开展 路 面 损 坏、 车 辙、 平 整 度、 纹 理、道路景观等检测任务。路面损坏模块能采集路面灰度图像和横断面三维高程数据并自动识别裂缝、车辙、 坑槽等常见病害；独创性地研发了非惯性平整度检测模块，可不受车速变化、车辆振动等因素干扰，准确采集 道路纵断面高程并计算国际平整度指数 （ＩＲＩ），当模块纵 向 安 装 时 还 能 精 确 采 集 道 路 横 断 面 纹 理 数 据 并 导 出 平 均断面深度 （ＭＰＤ）。此外，该模块还可检测混凝土路面的错台情况。三维立体相机和激光雷达 （ＬＩＤＡＲ） 构 成 的道路景观图像模块可采集道路周边环境图像和三维激光点云数据，以实现道路资产的精细化管理。
［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ ｒｏａｄ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｖｅｈｉｃｌｅ； ３Ｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ｒｕｔ； ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ； ｃｒａｃｋ； ｒｏａｄ ａｓｓｅｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
１ 概 论
自第一条高速 公 路 沪 嘉 高 速 于 １９８８年 建 成 通 车以来，我国高等级公路的建设便驶入了快车道。 截止到 ２０１６年底，我国已建成 ４６９６３万 ｋｍ公路， 其中高速公路 里 程 达 １３１０万 ｋｍ， 二 者 均 居 世 界 第一 。 ［１］ 在公路 养 护 管 理 过 程 中， 及 时 准 确 地 获 取路面病害数据是养护工作开展的前提。我国公路
［收 稿 日 期 ］２０１８－０４－０３ ［作 者 简 介 ］周 游 佳 （１９９２－），男 ，重 庆 人 ，硕 士 研 究 生 。 ［引 文 格 式 ］周 游 佳 ，呙 润 华 ．基 于 三 维 技 术 的 道 路 综 合 检 车 ［Ｊ］．公 路 工 程 ，２０１９，４４（３）：６１－６４．
ＺＨＯＵ Ｙ Ｊ，ＧＵＯ Ｒ Ｈ．Ｒｏａｄｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｖｅｈｉｃｌｅｂａｓｅｄｏｎ３Ｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１９，４４（３）：６１－６４．
２ 国 内 外 研 究 现 状
道路检测经历了从人工检测到半自动化检测再 到自动检测 ３个阶段。道路综合检测车的研究， 始 于路面损坏检测系统的 研 究。２０世 纪 ７０年 代， 法 国研发 了 第 一 台 路 面 损 坏 检 测 车 ＧＥＲＰＨＯ， 该 车 通过高速摄影机记录道路病害情况并通过分析路面 损坏图像 进 行 道 路 检 测 评 价 。 ［３］ ２０世 纪 ８０年 代， 基于模拟摄像技术的路面快速检测设备得到了广泛 应用，其 中 日 本 的 Ｋｏｍａｔｓｕ系 统、 英 国 的 ＨＡＲＩＳ 系统、ＰＡＶＳＣＡＮ系 统 均 ［４］ 具 有 相 当 的 知 名 度。 到 ２０世纪 ９０年代中期，依托 数 字 摄 像 技 术 的 路 面 检 测设备开始得到公路技术人员的广泛关注，其中加 拿大 ＦＵＧＲＯＲＯＡＤＷＡＲＥ、澳大利亚 ＡＲＲＢ、美 国 ＰＡＴＨＷＡＹ等公司 的 产 品 颇 受 欢 迎。２０００年 以 后， 基于线扫描相机的路面损坏检测系统成为了主流产 品。在对路面损坏检测开展研究的同时，人们对车 辙、平整度、纹理等路面性能指数的采集也同步开 展研究。车辙检测有激光断面法、激光三角法等多 种检测 方 法 ， ［５］ 平 整 度 主 要 有 反 应 类 检 测 和 断 面 类检测 ２种方法。实践证明，断面检测方法测得 的 平整度精度更高。当前平整度快速检测主要采用点 激光断面仪进行。考虑到现有路面损坏、车辙、平 整度及纹理检测原理的相似性，基于效益最大化的 原则，可将上述 ４类检测任务分类集成并统一开展 设备及软件的研发工作。如：路面损坏和车辙由同 一模块采集、平整度与纹理集成至同一模块，或可 将车辙、平整度及纹理 ３项任务均集成到同一模块 等。由此可减少大量的软硬件研发工作，大大节省 时间和金钱成本。
ＺＨＯＵ Ｙｏｕｊｉａ，ＧＵＯ Ｒｕｎｈｕａ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｏｎａｒｏａｄｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｖｅｈｉｃｌｅｂａｓｅｄｏｎ３ＤｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｔｃａｎｉｎｓｐｅｃｔ ｒｏａｄｄｉｓｔｒｅｓｓ，ｒｕｔ，ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ，ｔｅｘｔｕｒｅ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｍａｇｅａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ３Ｄ ｄｉｓｔｒｅｓｓａｎｄ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｐｒｏｆｉｌｅｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｒｅｃｏｇｎｉｚｅｃｒａｃｋｓ， ｒｕｔｓ， ｐｏｔｈｏｌｅｓｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｐｒｏｆｉｌｅｆｒｏｍ ｅａｃｈｓｃａｎｎｅｄｌｉｎｅＩｎｎｏｖａｔｉｖｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｒｏａｄｐｒｏｆｉｌｅｒａｎｄｔｅｘｔｕｒｅｓｙｓｔｅｍ ｃａｎｍｅａｓｕｒｅｒｉｄｅ ｑｕａｌｉｔｙａｎｄｔｅｘｔｕｒｅＷｈｅｎｉｎｓｔａｌｌｉｎｇｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｌｙ，ｉｔｃａｎｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｅｌｅｖａｔｉｏｎｏｆｒｏａｄａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅＩＲＩ （ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＲｏｕｇｈｎｅｓｓＩｎｄｅｘ） ｆｒｅｅ ｆｒｏｍ ｓｐｅｅｄ ｃｈａｎｇｅｓａｎｄ ｖｅｈｉｃｌｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｕｒｂｉｎｇ Ｗｈｅｎ ｉｎｓｔａｌｌｉｎｇｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｌｙ，ｉｔｃａｎｍｅａｓｕｒｅｒｏａｄｔｅｘｔｕｒｅａｎｄｇｅｔＭＰＤ （ＭｅａｎＰｒｏｆｉｌｅＤｅｐｔｈ） Ｂｅｓｉｄｅｓ， ｆａｕｌｔｉｎｇｏｆｃｅｍｅｎｔｃｏｎｃｒｅｔｅｓｌａｂｓｃａｎａｌｓｏｂｅｉｎｓｐｅｃｔｅｄＬＩＤＡＲ （ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎＡｎｄＲａｎｇｉｎｇ）ａｎｄ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ３Ｄｉｍａｇｅｓｙｓｔｅｍ ｃａｎｇｅｔ３Ｄｐｉｃｔｕｒｅｓａｎｄｃｌｏｕｄｂａｓｅｄｍａｔｒｉｘｏｆｒｏａｄｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓｔｏｃｏｎｄｕｃｔ ｒｏａｄａｓｓｅｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐｒｅｃｉｓｅｌｙ
２第０４４１卷９，年第
３期 ６月
公路工程 ＨｉｇｈｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｄｏｉ：１０．１９７８２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７４－０６１０．２０１９．０３．０１１
Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．，２０１９
基于三维技术的道路综合检测车
周 游 佳 ，呙 润 华
（清华大学 土木工程系，北京 １０００８４）
６２
公路工程
４４卷
构强度等 ５项评价指标。其中，路面损坏、车辙及 平整度 ３项指标通常可集成到一台多功能检测车上 同步开展检测工作，而道路抗滑性及结构强度由于 检测要求 的 特 殊 性， 需 单 独 配 置 设 备 进 行 数 据 采 集。本文主要讨论可同时检测路面损坏、车辙、平 整度等指标的多功能道路综合检测车。此外，作为 道路资产管理的重要内容，道路景观图像亦纳入研 究范畴。