[发明专利]一种沥青路面车辙三维形貌自动生成方法

说明书

本发明公开了一种沥青路面车辙三维形貌自动生成方法，包括构建标准车辙横断面表征模型，对车辙类型分类，获取沥青路面车辙路段检测数据，沿道路纵向等距选取不同的车辙横断面，然后对各车辙横断面进行去噪平滑处理，根据车辙横断面几何波动特性选取特征点，基于车辙变形演变规律连接特征点并拟合断面曲线，对多组重构的车辙横断面进行融合，实现车辙三维形貌的自动生成和可视化。本发明能够保留车辙横断面关键几何特征，解决现有车辙数字化建模中建模效率低、存储空间占用大的问题；应用范围广，可灵活匹配实现工程中的复杂车辙横断面形态。另外，本发明能构建车辙横断面表征模型，为车辙数字化建模提供理论基础。

技术领域

本发明涉及道路基础设施数字化领域，特别是一种沥青路面车辙三维形貌自动生成方法。

背景技术

道路基础设施数字化是指将道路空间属性、状态属性等复杂多变的信息转变为可以度量的特征数据，并依托数字孪生、BIM等技术建立相适应的数字化模型，实现道路实体在虚拟世界中的映射。目前，道路线形、车道布设、标志标线等静态要素的数字化建模已取得一定进展。然而，道路通车后会劣化出现各种具有明显时空演变特性的路面病害，关于这类动态要素的数字化建模则鲜有文献报道。

车辙作为沥青路面的主要病害之一，受到业内的广泛关注。早期车辙多采用人工巡检的方式进行检测，难以批量采集车辙横断面形状数据。近年来随着自动化检测技术和检测设备的快速发展，逐步实现了车辙横断面数据的连续、高精度采集，其中包含路段名称、车辙空间属性、时间属性、预测发展情况、养护措施等内容。然而这些数据无法直接应用于车辙的数字化建模，究其原因在于：

1、海量检测数据中的冗余信息和无效信息占用大量的存储空间，需要提取可以抽象化描述车辙的关键属性，保留车辙横断面主要特征，提高建模效率。

2、在物理实体中，车辙表现为沿道路纵向的带状凹槽，除深度、宽度特征外还具有一定纵向长度，需要对多组横断面数据进行融合，构建三维车辙数字化模型。

在此背景下，部分学者和技术人员开始考虑对车辙进行参数化建模，但往往过度简化，忽略了车辙横断面的几何波动特征。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种沥青路面车辙三维形貌自动生成方法，该沥青路面车辙三维形貌自动生成方法能根据车辙横断面几何波动特性选取特征点，基于车辙变形演变规律连接特征点并拟合断面曲线，进而对多组重构的车辙横断面进行融合，实现车辙三维形貌的自动生成和可视化。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种沥青路面车辙三维形貌自动生成方法，包括如下步骤。

步骤1、构建标准车辙横断面表征模型：以路面基准线为基准，从左至右依次布设7个特征点A、B、C、D、E、F和G，并将7个特征点依次曲线连接，形成两侧隆起的W型形态的标准车辙横断面表征模型；其中，特征点A和G均与路面基准线相交，分别称为左边缘点和右边缘点；特征点B和F均位于路面基准线上方，分别称为左侧隆起点和右侧隆起点；特征点C、D和E均位于路面基准线下方，且特征点D向上隆起，分别称为槽底左谷点、槽底隆起点和槽底右谷点；标准车辙横断面表征模型与路面基准线围合形成若干个封闭区；将位于路面基准线上方的封闭区称为正区段，将位于路面基准线下方的封闭区称为负区段。

步骤2、车辙类型分类：根据现有车辙横断面的曲线形态，将车辙类型分为9类，分别为：U型边缘无隆起车辙、U型单侧隆起车辙、U型双侧隆起车辙、W-Ⅰ型边缘无隆起车辙、W-Ⅰ型单侧隆起车辙、W-Ⅰ型双侧隆起车辙、W-Ⅱ型边缘无隆起车辙、W-Ⅱ型单侧隆起车辙和W-Ⅱ型双侧隆起车辙；9类车辙类型均能通过调整步骤1中标准车辙横断面表征模型中7个特征点的空间位置，匹配得到；W-Ⅰ型和W-Ⅱ型的区别点在于，W-Ⅰ型中的槽底隆起点D位于负区段，W-Ⅱ型中的槽底隆起点D位于正区段。