高速公路運維過程中,路面沉陷是影響行車安全的關(guān)鍵,傳統(tǒng)多采用水準(zhǔn)測量等技術(shù)方法,存在工作量大、周期長、易受外界條件影響等缺點。提出一種通過地面三維激光掃描點云自動判別路面沉陷的算法和分析方法,該方法先采用基于幾何特征與迭代最鄰近點算法相結(jié)合的方法進行點云配準(zhǔn),配準(zhǔn)數(shù)據(jù)經(jīng)過點云分類識別后,基于滑動窗口法提取道路特征線,建立高速公路的路面模型,并通過分析該模型得到沉陷區(qū)域、位置和沉陷深度等指標(biāo)。為驗證算法的可靠性與準(zhǔn)確性,以一段運營維護階段的高速公路為研究對象進行分析實驗。通過算法處理與實測路面模型分析,發(fā)現(xiàn)距離高速公路實驗段起點45 m處存在深度達40 cm的沉陷區(qū)。分析結(jié)果表明,采用提出的對激光點云數(shù)據(jù)處理算法和路面模型分析方法,可以高效、準(zhǔn)確分析高速公路路面的沉陷情況。該方法的成功應(yīng)用,對三維激光掃描技術(shù)的在交通領(lǐng)域的深度應(yīng)用和有效推廣有重要意義。

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【部分圖文】：

圖7配準(zhǔn)后的高速公路點云

圖6某站原始點云2.2實驗結(jié)果分析

圖1道路沉陷量提取流程

首先對地面三維激光掃描的各站初始點云進行拼接配準(zhǔn)，利用點云空間分布特征（高程、方差等），采用移動窗口進行點云的分類識別。最后根據(jù)路面點云的幾何特征，基于滑動窗口法提取道路特征線，構(gòu)建路面模型：基于構(gòu)建的路面模型與理論路面模型，分析得到道路沉陷量。該方法的具體流程如圖1。1.1路....

圖2高速公路剖面點云分布

由于高速公路環(huán)境復(fù)雜，難以直接提取精確的道路點云。因此，要先對高速道路點云分類，精確識別出路面點云和非路面點云，其中非路面點云包括樹木點、車輛點、高速公路護欄以及周圍的農(nóng)田、植被、房屋等噪聲。高速公路剖面點云分布見圖2。從點云空間分布規(guī)律可以看出：地面點云一般位于掃描線的中間部分....

圖3道路特征線提取

鑒于道路點云密度與道路本身的特征，采用基于滑動窗口法進行高速公路特征線提取，如圖3。筆者共提取N條特征線，不失一般性，以提取其中的某一條特征線為例進行說明。假設(shè)第j條特征線上第i個滑動窗口Si所有激光點中坐標(biāo)最大值、最小值分別為ximax、yimax，則滑動窗口Si的中心點平面坐....

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