路面損壞智能檢測(cè)技術(shù)研究

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摘要：筆者總結(jié)了路面損壞智能檢測(cè)技術(shù)的重要研究成果，分析了該領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)展，從路表數(shù)字圖像技術(shù)和激光位移技術(shù)兩個(gè)方面展開(kāi)，研究了路面損壞智能檢測(cè)技術(shù)的不足與未來(lái)研究方向。研究結(jié)果表明，提高路面損壞檢測(cè)精度，降低各種影響因素造成的檢測(cè)誤差，擴(kuò)大檢測(cè)技術(shù)的適用范圍與使用條件是目前的研究重點(diǎn)，提高其自動(dòng)化與智能化程度則是未來(lái)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：道路工程；智能檢測(cè)；路面損壞

隨著交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)，公路運(yùn)營(yíng)與管理工作也日益重要，目前中國(guó)高速公路的發(fā)展階段已經(jīng)從過(guò)去的大規(guī)模建設(shè)階段轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的大規(guī)模養(yǎng)護(hù)階段，通過(guò)路面檢測(cè)技術(shù)可以確定道路的技術(shù)狀況及剩余壽命，為道路的運(yùn)營(yíng)管理和養(yǎng)護(hù)提供支撐。本文從路面損壞的智能檢測(cè)技術(shù)出發(fā)，總結(jié)了近些年國(guó)內(nèi)外路面損壞智能檢測(cè)技術(shù)的最新成果，從路表數(shù)字圖像技術(shù)和激光位移技術(shù)兩個(gè)方面展開(kāi)，研究了目前路面損壞智能檢測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀、不足及未來(lái)的研究方向。

1路面損壞檢測(cè)及評(píng)價(jià)內(nèi)容

根據(jù)2019年5月1日實(shí)施的《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG5210-2018)，路面損壞檢測(cè)和評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容有：

1.1瀝青路面損壞檢測(cè)和評(píng)價(jià)主要內(nèi)容

1）裂縫類：龜裂，塊狀裂縫，縱向裂縫，橫向裂縫；2）變形類：沉陷，車轍，波浪擁抱；3）松散類：坑槽與松散；4）其他類：泛油與修補(bǔ)。

1.2水泥混凝土路面損壞檢測(cè)和評(píng)價(jià)主要內(nèi)容

1）裂縫類：破碎板，裂縫及板角斷裂；2）接縫類：錯(cuò)臺(tái)，拱起，接縫料損壞，唧泥，邊角剝落；3）層類：露骨及表坑洞；4）其他類：修補(bǔ)。

2路面損壞智能檢測(cè)系統(tǒng)

路面損壞檢測(cè)技術(shù)可以分為兩類：通過(guò)拍攝高清晰度的路表數(shù)字圖像并利用數(shù)字圖像處理技術(shù)來(lái)分析路面損傷信息；運(yùn)用激光位移技術(shù)獲取三維立體圖像，用于測(cè)量路面的破損和變形，如車轍、裂縫等[1]。根據(jù)路面損壞圖像采集原理的不同，將現(xiàn)有的路面損壞智能檢測(cè)系統(tǒng)分為以下幾類。

2.1二維光學(xué)圖像技術(shù)的路面圖像快速采集系統(tǒng)

該系統(tǒng)利用高速攝像機(jī)進(jìn)行路面損壞二維光學(xué)圖像的采集，并對(duì)膠卷進(jìn)行沖洗得到路面損壞圖像，最后采取人工的方式分析路面損壞圖像。其缺點(diǎn)為自動(dòng)化程度不高，檢測(cè)效率較低。

2.2模擬視頻技術(shù)的路面圖像快速采集系統(tǒng)

該系統(tǒng)通過(guò)電視攝像儀采集路面損壞數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在錄像帶中，但在采集圖像時(shí)需利用車輛兩側(cè)的燈光照明[2]，自動(dòng)化程度較低且必須在夜間環(huán)境下工作。

2.3CCD相機(jī)的路面圖像快速采集系統(tǒng)

該系統(tǒng)采集圖像主要使用CCD圖像傳感器，并通過(guò)全球定位系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)采集道路線形數(shù)據(jù)，并對(duì)采集到的路面圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)壓縮[3]，該系統(tǒng)的局限性是拍照效果受環(huán)境照度影響較大，需增加人工照明，才能獲得清晰度高的圖像。

2.4雙線陣相機(jī)的路面圖像快速檢測(cè)系統(tǒng)

該系統(tǒng)通過(guò)紅外光進(jìn)行照明，利用線掃描相機(jī)采集路面圖像，并通過(guò)線激光檢測(cè)車轍，圖像質(zhì)量、檢測(cè)精度及穩(wěn)定性都得到了提高。

2.5紅外熱輻射成像技術(shù)的路面圖像采集系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要依靠紅外熱成像相機(jī)進(jìn)行圖像采集，通過(guò)路面不同位置的反光率和表面溫度差異，分辨路面損壞類型，但紅外熱成像相機(jī)成本較高，圖像采集速率和分辨率還需提高。

2.63D激光掃描技術(shù)的路面損壞檢測(cè)系統(tǒng)

路面精細(xì)的3D輪廓可由3D激光掃描獲取[4]，該系統(tǒng)首先獲取線激光直射路面時(shí)生成的投影圖像，然后基于圖像處理算法對(duì)路面圖像上每一個(gè)點(diǎn)的高程值進(jìn)行計(jì)算。其缺點(diǎn)是檢測(cè)數(shù)據(jù)量大，且設(shè)備成本較高，可靠性有待提高，但該系統(tǒng)是未來(lái)路面損壞智能檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展方向。

3存在的問(wèn)題與展望

隨著中國(guó)公路建設(shè)已逐漸進(jìn)入大規(guī)模養(yǎng)護(hù)階段，未來(lái)路面損壞檢測(cè)工作量也會(huì)急劇增大，快速智能的路面損壞檢測(cè)技術(shù)將會(huì)在未來(lái)交通行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)有路面損壞智能檢測(cè)技術(shù)在路面損壞圖像識(shí)別和分類方法方面還需改進(jìn)，如何提高檢測(cè)精度，降低各種影響因素造成的檢測(cè)誤差，擴(kuò)大檢測(cè)技術(shù)的適用范圍與使用條件是目前的研究重點(diǎn)，而基于物聯(lián)網(wǎng)及云計(jì)算等技術(shù)來(lái)提高其自動(dòng)化與智能化程度則是未來(lái)的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]WANGLinbing，王含笑，趙千，等．智能路面發(fā)展與展望[J]．中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2019，32(4)：50-72．

[3]馬建，趙祥模，賀拴海，等．路面檢測(cè)技術(shù)綜述[J]．交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2017，17(5)：121-137．

作者：周鵬飛 單位：重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院