本项目是陕西省交通运输厅省级二类科研项目,20-24K

该项目研究成果主要应用于高速公路路面病害养护领域，本项目研究可以实现对道路变形类病害数据采集的全覆盖，为预防性养护和精细化养护决策提供科学、可靠的技术支撑。

我国高速公路养护管理方式还存在简单粗放问题，不仅浪费了大量的人力和财力，而且养护质量也得不到保障。因此，为了满足高速公路养护管理高速度、高标准、高质量的要求，精细化养护管理成为一种必然的发展趋势。高速公路精细化养护管理的目标是在保证养护质量的前提下，节约养护成本，提高养护效率，使高速公路的技术状况常处于最佳的状态，向社会公众提供满意的服务产品。

路面破损既有二维平面类破损如线裂、网裂、碎裂、泛油、麻面等，更有三维变形类破损如车辙、沉陷、拥包、坑槽等，不同损坏在路面上表现出不同几何和灰度等特征。目前，现有的二维检测技术一直无法对三维变形类破损进行准确识别，对于车辙和拥包等表面没有明显裂缝的破损类型出现采集盲区，遗漏掉了实际存在的破损类型。对于沉陷或坑槽等本属于严重的破损类型，二维采集往往将它们误判为裂缝类破损类型，降低了路面破损的程度，直接影响了路况评价的准确性，影响了养护决策的及时性和科学性。

通过三维路面可视化重构可以查看路况以及道路轨迹，精确地定位路况信息并给出准确的数字信息( 经纬度、高程、里程、车辙、平整度、容积、体积等) ，尤其可以对路面车辙、坑槽、沉陷和拥包等三维破损进行准确定位，为计算破损体积提供了依据，为进一步制定养护方案提供重要的数据信息。本项目研究可以实现对道路破损数据采集的全覆盖，为预防性养护和精细化养护决策提供科学、可靠的技术支撑。

本项目的主要的技术性能指标：

（1）横断面采样间隔为1mm，纵断面采样间隔为1cm~10cm，高程精度1mm，可实现对变形类病害的精确检测。

（2）提出了基于RANSAC算法的路面基准提取方法和基于法向量距离的路面变形类病害提取方法，可精确给出变形类病害的长度、宽度、面积、体积等指标。

（3）融合卫星定位和图像识别技术，实现路面病害公分级精准定位。

本项目与国内外同类技术比较成果的创造性和先进性：

（1）目前国内外的激光检测车由于采样间隔较大，满足不了精细化养护的需求。本项目创新性提出了1路线激光+3路开窗相机的检测方案，同时满足了检测精度和检测速度的要求。

（2）首次提出基于无人机、激光检测车、高精度路面病害采集的三维融合建模方式，实现道路环境的多尺次度多层次检测，可以长期、准确地观测路面病害的发展变化。

（3） 首次提出基于卫星定位、深度学习和光电编码器的路面病害定位方法，实现变形类病害的精细化定位，所构建的公里桩+百米桩-卫星定位信息表，在道路养护、道路管理、道路安全等多领域具备较高的应用价值。

（4）采用被项目开发的精密路面检测设备，通过对实验路段的长期观测，建立了路面病害的衰变曲线，为精细化养护提供准确的数据基础。

（5）项目成果应用于G85实验路段，编制了《基于路面三维的精细化养护技术指南》,发布了陕西省地方标准《沥青路面坑槽维修技术规范》。

创新点：

（1）开发了基于1路线激光+3路开窗面阵相机的路面三维病害快速采集方法，构建了基于多目无人机、激光道路检测车、高精度路面网格检测的多尺度路面病害三维检测系统。

（2）首次提出基于无人机、激光检测车、高精度路面病害采集的三维融合建模方法，实现道路环境的多尺次度多层次检测，可以长期、准确地观测路面病害的发展变化。

（3）基首次提出基于卫星定位、深度学习和光电编码器的路面病害定位方法，实现变形类病害的精细化定位，所构建的公里桩+百米桩-卫星定位信息表，在道路养护、道路管理、道路安全等多领域具备较高的应用价值。

  本项目设计并实现了基于高速激光扫描的路面扫描设备及三维病害检测及特征计算的关键技术，已申请受理的发明专利3项，取得发明专利1项；实用新型专利4项，取得4项软件著作权，发布实施3项地方标准，发表学术论文8篇，其中核心期刊论文7篇，测试路段面积超过25万平方米，通车运营1年后经检测路用性能良好。其中部分成果已经推广应用于试验路工程。

将三维建模技术和高速激光路面扫描设备应用到道路养护工程中，实现了高新技术在养护作业中的应用，提升了养护工程的智能化水平，降低了人工的参与度，减少了误判、误识别，而造成的大量无用作业，进而实现节能减排，推动了交通智能化、精细化。可见，路面三维建模的精细化养护评价具备显著的经济效益和环保节能效益，这将促使其成为未来道路养护工程的发展方向。本项目成果荣获2023年陕西省企业“三新三小”创新竞赛项目二等奖、2023年陕西省交通运输科学技术奖一等奖。