[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

说明书

本发明公开了一种基于三维线激光技术的道路积水区识别方法，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方格，在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；步骤4：计算每个单元方格汇水量；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。本发明可以对道路的积水区域进行预测，能避免在出现积水时对行车和行人产生的影响和危害。

技术领域

本发明属于道路检测技术领域，具体涉及一种基于三维线激光技术的道路积水区识别方法。

背景技术

雨水在重力作用沿着道路表面最大坡度方向产生坡面径流，在道路排水能力不能应对降水带来的水流时，就会在沉陷、车辙、坑槽路段容易形成汇水区域。路表积水会导致轮胎与路面的附着系数急剧下降，导致车辆失去可控性能，制动发生困难，容易形成滑水；路表的积水溅起形成的水雾和水面反射的光线会影响驾驶员的视野以及对道路状况的判断，使驾驶员心理压力加重，对外界的综合判断力下降；在寒冷天气下易积水区域更易形成积冰区，极大危害车辆通行安全。因此，全面、准确的识别路面积水区为高等级公路的车辆安全通行提供保障。

目前对道路积水区域的识别主要依靠道路管理人员现场观察降水过后路段积水状况，主观判读积水深度和范围。这种方法不仅工作强度大，同时受人的主观经验影响，无法准确识别积水区深度和面积，无法准确掌握降雨强度变化对积水区域的影响；使得公路管理部门无法全面、准确掌握道路易积水路段，无法进行及时的养护处治，导致车辆行驶的安全性降低。

三维线激光检测技术因可以高速度、高精度、高解析率地构建路表三维形貌特征而成为未来路面检测的主要发展方向。三维线激光分辨率最高可达0.5mm扫描速率最高可达5000Hz，每条剖面轮廓线索包含的数据点数最多可达4096个，先已逐步在路面工程的施工监控及质量评估等方面有广泛的应用。

综上所述，利用三维线激光技术进行路面积水区域的识别，对于路面积水路段防治，保障行车安全与道路通行能力具有重要作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三维线激光技术的道路积水区识别方法，以解决现有铣刨质量评价方法上存在的缺陷，本发明可以对道路的积水区域进行预测，能避免在出现积水时对行车和行人产生的影响和危害。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于三维线激光技术的道路积水区识别方法，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；

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。

进一步地，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。