[发明专利]一种基于三维线激光技术的道路积水区识别方法

权利要求书

1.一种基于三维线激光技术的道路积水区识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：选择基准路面，执行平面校准，将所测基准路面视为基准平面，测取路面的位置坐标及高程数据并保存作为三维点云数据；

步骤2：使用四点平均法对高程数据异常值及零值数据进行修复；

步骤3：将三维点云数据区域划分为若干面积相同的单元方格，在单元方格内拟合高程数据的趋势线来计算横坡和纵坡，并求合成坡度，进而得到合成坡度与行车方向之间的夹角；

步骤4：计算每个单元方格的流出水量；具体包括：

步骤4.1：采用积分的方法计算单元方格内的平均构造深度MTD，如下式所示：

式中：H_(x，y)为点(x，y)点的深度；D为包含M×N个点的完整或者网格面积，M为行数，N为列数；H₀为每个区域D的最大峰值；K为网格内的试验样本个数；

步骤4.2：根据不同合成坡度下的方格渗透实验得到表面水渗入路面结构的渗透量Q_s；

步骤4.3：根据合成坡度的方向、平均构造深度MTD以及路面的渗透量Q_s计算单元方格流向其他方格的水量，如下式所示：

Q_l＝Q-Q_y-Q_s

Q_y＝MTD×S

Q_h＝Q_l×sinθ

Q_z＝Q_l×cosθ

式中：S为方格面积；Q为整个方格内的降雨量；Q_l为流向其他方格的水量；Q_y为余留在该方格路面表面的水量；Q_s为该方格中路面渗透的水量；Q_h、Q_z分别为方格沿横纵两个方向向临近方格流向的水量；θ为合成坡度与行车方向之间的夹角；

步骤5：计算整体路段积水量；

步骤6：计算汇水区面积与深度。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维线激光技术的道路积水区识别方法，其特征在于，步骤2中的四点平均法具体为：取高程数据异常值及零值数据上下左右四个临近点的有效值求平均值，如下式所示：

式中：A_t、A_b、A_l、A_r分别为异常值或零值相邻上、下、左、右的四点的值，α₁、α₂分别为纵向和横向与数据点间距相关的修正系数，当所取四个点中包含有异常值或零值时则向该方向延伸到下一点取值，以此类推。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维线激光技术的道路积水区识别方法，其特征在于，步骤3中将三维点云数据区域划分为若干20cm×20cm的单元方格。

4.根据权利要求1所述的一种基于三维线激光技术的道路积水区识别方法，其特征在于，步骤3中求合成坡度具体为：

式中：i为合成坡度大小；i_h、i_z分别为横坡和纵坡；θ为合成坡度与行车方向之间的夹角。

5.根据权利要求1所述的一种基于三维线激光技术的道路积水区识别方法，其特征在于，步骤5具体为：建立直角坐标系，行车方向即为y轴正方向，对每个方格内的水量在x与y两个方向分别进行叠加并汇总，当遇到符号不同的流量分配时则不再进行水流量沿合成坡度的分配：

Q_j＝Q_y+Q_H

式中：Q_j为该方格中总积水量；Q_H为该方格接收的其他方格流向的水量。

6.根据权利要求1所述的一种基于三维线激光技术的道路积水区识别方法，其特征在于，步骤6具体为：建模计算出不同等高线所对应的积水区体积，结合积水量得到相应等高线围成的积水区的最大高度、平均高度以及积水体积：

H_m＝|Min(H_i)|

式中：H_m为积水最大高度；H_i为所求区域任一点的高程；V为积水体积；m为区域内划分的方格数；Q_ji为第i个方格的积水量；为积水的平均高度；S为所测区域的面积。