[发明专利]一种采用三维激光扫描仪测量桥头引道不均匀沉降的方法

说明书

本发明公开了一种采用三维激光扫描仪测量桥头引道不均匀沉降的方法，其包括以下步骤：利用运动载体搭载三维激光扫描仪在待检测道路上进行走停式扫描，获取多站、多期的待检测道路的点云数据；利用交通标志物分别对多站、多期的点云数据进行平面配准和高程配准；在配准后的每期点云数据中均匀选取平面位置相同的若干变形检测点，根据变形检测点的平面位置分别计算、对比不同期的点云数据中变形检测点的高程数据，从而获取待检测道路的不均匀沉降信息。本发明的优点是：利用运动载体搭载三维激光扫描仪进行扫描可快速、全面、精确地获取桥头引道的不均匀沉降信息，同时作业人员可在运动载体上进行测量作业，有效提高了测量的安全系数。

技术领域

本发明涉及三维激光成像及测量领域，具体涉及一种采用三维激光扫描仪测量桥头引道不均匀沉降的方法。

背景技术

高速公路的桥头引道在使用过程中易发生不均匀沉降，当车辆高速行驶通过时会出现跳车现象，严重影响行车安全。因此需定期对公路的桥头引道处进行沉降监测。

目前传统的桥头引道沉降监测采用精密水准测量方法，传统的水准测量方法精度高，但需作业人员在应急车道进行架站、扶尺、测量等作业，危险系数高，作业人员的人身安全无法得到保障。

三维激光扫描技术是一种非接触测量方法，具有测量速度快、测量精度高等优点，因此三维激光扫描技术在桥头引道的沉降监测中有明显的技术优势。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供了一种采用三维激光扫描仪测量桥头引道不均匀沉降的方法，该方法利用运动载体搭载三维激光扫描仪在待检测道路上进行走停式扫描获取多站、多期的待检测道路的点云数据；利用交通标志线分别对多站、多期的点云数据进行平面配准和高程配准；在配准后的每期点云数据中均匀选取平面位置相同的若干变形检测点，根据变形检测点的平面位置分别计算、对比不同期的点云数据中变形检测点的高程数据，从而获取待检测道路的不均匀沉降信息。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种采用三维激光扫描仪测量桥头引道不均匀沉降的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：使搭载有三维激光扫描仪的运动载体在待检测道路上前行的过程中每隔一段距离停止一次，每次静止期间利用所述三维激光扫描仪扫描所述待检测道路以获取包括交通标志物在内的该站道路的点云数据，直至完成所述待检测道路的多站扫描；每间隔一段时间重复上述各步骤，实现对所述待检测道路的多期扫描；利用所述交通标志物分别对每期中多站的点云数据、多期的点云数据进行平面配准和高程配准；在配准后的每期点云数据中均匀选取平面位置相同的若干变形检测点，根据所述变形检测点的平面位置分别计算、对比不同期的点云数据中所述变形检测点的高程数据，从而获取所述待检测道路的不均匀沉降信息。

进行多站、多期的点云数据的配准前对获取的点云数据进行去噪、压缩等预处理。

所述方法还包括以下步骤：采用不同的颜色对所述待检测道路的不均匀沉降量进行三维显示，生成所述待检测道路的不均匀沉降三维偏差色谱图。

利用所述交通标志物分别对每期中多站的点云数据、多期的点云数据进行平面配准和高程配准包括以下步骤：利用点云数据的强度信息生成所述待检测道路的灰度影像；基于所述灰度影像采用图像识别技术识别其中的所述交通标志物；提取相邻两站、相邻两期的点云数据中的所述交通标志物，对相邻两站、相邻两期的点云数据进行平面配准和高程配准；重复上述各步骤以完成每期多站以及多期的点云数据的配准。

当所述交通标志物为矩形交通标志线时，对相邻两站、相邻两期的点云数据进行平面配准的具体过程包括以下步骤：

（1）提取点云数据中的所述矩形交通标志线的四个角点的平面坐标：；

（2）计算相邻两站/相邻两期平面坐标转换旋转角，计算公式为：，，，其中，为前一站/前一期中所述矩形交通标志线的两条长边的斜率，后一站/后一期中所述矩形交通标志线的两条长边的斜率；