CN110954074B - 一种基于三维激光扫描技术的公路施工质量检测方法 - Google Patents

一种基于三维激光扫描技术的公路施工质量检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于三维激光扫描技术的公路施工质量检测方法，包括把被检测公路划分成节段，选择和布置三维激光扫描仪测站位置和数量，设置三维激光扫描标靶球位置和数量，对公路进行检测和检测结果的处理。本发明将三维激光扫描技术应用到公路施工质量检测中，对公路施工的全过程进行质量检测和监控；获得公路铺筑层任意位置的高程；能够检测路基、路面各层任意位置的平整度、横坡度、宽度及路基、路面每一层任意位置铺筑的厚度，检测路基边坡的坡度，确定各检测指标是否满足相关规范和设计要求。帮助施工、检测及监理人员对路基、路面施工全过程进行掌控，及时发现可能存在的问题，为问题整改提供依据，提高公路工程施工质量。

Description

一种基于三维激光扫描技术的公路施工质量检测方法
技术领域
本发明属于公路施工技术领域，具体涉及公路施工质量的检测方法。
背景技术
公路施工质量的检测是公路施工过程中一项十分重要的工作，由于公路施工具有重复性的特点，前一阶段的工作常常被后一阶段的工作所隐蔽，因而，及时、全面、准确的质量检测是保证公路施工质量的重要手段。
传统的公路质量检测方法主要是使用经纬仪、水准仪、钢尺检测路基路面高程、铺筑厚度、宽度，使用直尺或者平整度检测车检查路面平整度。这些检测手段只能针对少量的个别的测点进行检测，无法得到整个路面范围内所有位置的数据，对于路面整体质量状况的检查是十分欠缺的。
因此，很有必要在现有技术的基础之上，设计研发一种能够对路基路面施工质量做出全面检测的方法，实现在路基路面施工过程中，对路基路面的平整度、横坡度和宽度是否符合规范要求，路基边坡的坡度是否满足设计规定，每层铺筑厚度是否满足施工技术标准做出快速、全面、准确的检测。
发明内容
本发明的目的在于避免现有检测技术的欠缺，提供一种能够对公路施工质量进行快速、全面、准确检测的方法。
本发明运用三维激光扫描技术建立公路施工质量检测方法，对公路施工全过程进行检测和监控，能够大幅度提高检测的密度、效率和精度，使得质量检测结果更为全面、准确。
为了实现以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于三维激光扫描技术的公路施工质量检测方法，包括以下步骤：
a、划分节段：选定检查路段，测量放样出道路中心线和路肩位置，用白灰划出道路中心线，在每隔设定距离的整桩号位置用白灰划出公路横断面标识线；以相邻两条整桩号公路横断面标识线为界限，把路面分成若干个节段；
b、设置水准点并测量高程：在公路两侧路基坡脚以外设定距离的原地面上分别设置水准点，把高程分别放样到路基两侧的水准点处，用水准仪测量出节段内整桩号横断面标识线上的路面中心点和路肩位置处的高程；
c、选择和布置三维激光扫描仪测站位置和数量：共设置4个测站；公路节段两侧路基坡脚以外设定距离的原地面上分别设置1个测站；该节段两侧路肩附近的路面上分别设置1个测站，具体位置为：在公路纵向上，设置在相邻两条公路横断面标识线中间的位置；在公路横向上，设置在两侧路肩边缘向内设定距离的位置；原地面上的测站和路肩附近的测站，要能够分别扫描到相应临近的水准点；
d、设置三维激光扫描标靶球位置和数量：共设置8个标靶球，在对应检测路段，公路节段两侧路基坡脚以外设定距离的原地面上分别设置1个标靶球，公路路肩附近的测站要能够扫描到该标靶球；公路节段两侧路肩附近分别设置2个标靶球，具体位置为：在公路纵向上，分别设置在相邻两条公路横断面标识线的同一侧，距离公路横断面标识线0.5m；在公路横向上，设置在紧靠近路肩的位置；原地面上的测站要能够扫描到该标靶球；节段的道路中心线附近设置2个标靶球，具体位置为：在公路纵向上，分别设置在相邻两条公路横断面标识线的同一侧，距离公路横断面标识线0.5m；在公路横向上，设置在靠近道路中心点的位置；公路路面上的测站要能够扫描到该标靶球；
e、对公路节段进行检测：设定测站检测的先后顺序，分别对路面和边坡进行扫描和检测；在检测过程中，所有的标靶球保持固定不动；
f、更换节段检测：本节段扫描结束后，把检测设备搬迁到下一个相邻节段进行扫描、检测，其中，相邻两节段共用公路横断面标识线附近的标靶球保持固定不动；如此反复，直到整个检查路段检测完毕；
g、对检测结果进行处理：具体方法是将扫描的结果通过配准、拼接、降噪的后处理手段，形成路面和路基边坡的三维点云数据，把三维点云数据与路基路面设计资料进行对比分析，确定本层路基路面的平整度、横坡度、宽度、路基边坡的坡度和铺筑的厚度是否符合规范要求；
h、本层质量检测合格后，进行下一层路基路面的施工，施工完毕后，再进行检测，如此反复，直到整个公路施工完毕。
进一步优选的，步骤a中，所述的设定距离为25m。
进一步优选的，步骤b中，所述的设定距离为8-10m。
进一步优选的，步骤c中，所述的路基坡脚以外设定距离为8-10m，所述路肩边缘向内设定距离为1.5-2m。
进一步优选的，步骤d中，所述的设定距离为8-10m。
本发明和现有技术相比具有以下优点和有益效果：
1、本发明提出了一种分节段扫描方法和标靶球设置方法，使用三维激光扫描仪对公路节段进行扫描检测时，所有标靶球保持固定不动，能够有效避免由于标靶球的位置改变而引起的累积误差。
2、本发明提出了一种使用三维激光扫描检测路基路面施工质量的方法，对公路路基路面和边坡分节段进行扫描，能够实现对路基路面的平整度、横坡度、宽度和路基边坡的坡度进行快速、全面、准确的全方位检测。
3、本发明提出了一种使用三维激光扫描检测路基路面铺筑厚度的方法，可以得到公路铺筑层任意位置的高程，能够对公路每一铺筑层任意位置的铺筑厚度进行高精度测量，实现对公路施工铺筑厚度进行有效监控。
附图说明
图1为本发明的公路施工质量检测中检测仪器布置图。
图中，1为公路路基路面工程；2为路基边坡；3为路面；3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6为路面节段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ；4为路基路面各铺筑层；5为路面中心线；6为公路横断面标识线；7-1、7-2、7-3、7-4、7-5、7-6为高程放样点Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ；8-1、8-2、8-3、8-4为三维激光扫描仪测站Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ；9-1、9-2、9-3、9-4、9-5、9-6、9-7、9-8为标靶球位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ；10-1、10-2为水准点Ⅰ、Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例：
如附图1所示，为本发明的一种基于三维激光扫描技术的公路施工质量检测方法，其包括以下内容和步骤：
a、当路基路面1每一层4铺筑施工完成后，使用三维激光扫描仪对路面3和路基边坡2进行质量检查。选择确定检查的路段，用经纬仪测量放样出检查路段的道路中心线和路肩位置，用白灰划出道路中心线5，每隔25m整桩号的位置用白灰划出公路横断面标识线6。以相邻两条25m整桩号公路横断面标识线6为界限，把路面3分成若干个节段，分节段扫描、检查施工质量。本实施例中，选择的检查路段长为150m，划分成节段Ⅰ3-1、节段Ⅱ3-2、节段Ⅲ3-3、节段Ⅳ3-4、节段Ⅴ3-5和节段Ⅵ3-6，共6个节段，每个节段长25m。本实施例中，以节段Ⅲ3-3检测为例，进行详细说明；
b、在公路两侧路基坡脚以外8-10m的原地面上分别设置水准点Ⅰ10-1和水准点Ⅱ10-2，把高程分别放样到路基两侧的水准点Ⅰ10-1和水准点Ⅱ10-2处，用水准仪测量出节段Ⅲ3-3内25m整桩号横断面上路面中心点(高程放样点Ⅴ7-5和高程放样点Ⅵ7-6)和路肩(高程放样点Ⅰ7-1、高程放样点Ⅱ7-2、高程放样点Ⅲ7-3和高程放样点Ⅳ7-4)位置处的高程；
c、选择三维激光扫描仪8测站位置，共设置4个测站。测站Ⅰ8-1和测站Ⅳ8-4设置在原地面上，具体位置为：在对应检测路段，公路两侧路基坡脚以外8-10m的位置。测站Ⅱ8-2和测站Ⅲ8-3设置在公路路面上，具体位置为：在公路纵向上，设置在相邻两条公路横断面标识线中间的位置。在公路横向上，设置在两侧路肩边缘向内1.5-2m的位置。在测站Ⅰ8-1和测站Ⅱ8-2要能够扫描到水准点Ⅰ10-1，在测站Ⅲ8-3和测站Ⅳ8-4要能够扫描到水准点Ⅱ10-2；
d、选择合适的位置设置三维激光扫描标靶球9，共设置8个标靶球。标靶球Ⅰ9-1和标靶球Ⅱ9-2设置在原地面上，具体位置为：在对应检测路段，公路两侧路基坡脚以外8-10m的位置，在测站Ⅰ8-1和测站Ⅱ8-2处，要能够扫描到标靶球Ⅰ9-1；在测站Ⅲ8-3和测站Ⅳ8-4处，要能够扫描到标靶球Ⅱ9-2。标靶球Ⅲ9-3、标靶球Ⅴ9-5、标靶球Ⅵ9-6和标靶球Ⅷ9-8设置在公路路肩附近，具体位置为：在公路纵向上，分别设置在相邻两条公路横断面标识线的同一侧，距离公路横断面标识线0.5m；在公路横向上，设置在紧靠近路肩的位置。在测站Ⅰ8-1和测站Ⅱ8-2处，要能够扫描到标靶球Ⅲ9-3和标靶球Ⅷ9-8；在测站Ⅲ8-3和测站Ⅳ8-4处，能够扫描到标靶球Ⅴ9-5和标靶球Ⅵ9-6。标靶球Ⅳ9-4和标靶球Ⅶ9-7设置在道路中心线附近，具体位置为：在公路纵向上，分别设置在相邻两条公路横断面标识线的同一侧，距离公路横断面标识线0.5m；在公路横向上，设置在靠近道路中心点(高程放样点Ⅴ7-5和高程放样点Ⅵ7-6)的位置。在测站Ⅱ8-2和测站Ⅲ8-3处，要能够扫描到标靶球Ⅳ9-4和标靶球Ⅶ9-7；
e、按照测站Ⅰ8-1、测站Ⅱ8-2、测站Ⅲ8-3和测站Ⅳ8-4的先后顺序，分别对路面和边坡进行扫描和检测。在检测过程中，所有的标靶球保持固定不动，能够有效避免由于标靶球的位置改变而导致的累积误差；
f、节段Ⅲ3-3扫描结束后，把整个检测系统搬迁到下一个节段Ⅳ3-4进行扫描、检测。其中，在节段Ⅲ3-3和节段Ⅳ3-4共用公路横断面标识线附近的3个标靶球(标靶球Ⅵ9-6、标靶球Ⅶ9-7和标靶球Ⅷ9-8)保持固定不动，以便不同节段检测的结果进行拼接。如此反复，直到整个检查路段检测完毕；
g、扫描的结果经过配准、拼接、降噪的后处理手段，形成路面3和路基边坡2的三维点云数据，可以获得路基路面任意一点的三维空间坐标，得到公路铺筑层任意位置的高程。把三维点云数据与路基路面设计资料进行对比分析，可以确定本层路基、路面的平整度、横坡度和宽度是否符合规范要求，可以确定路基边坡的坡度是否满足设计规定。在公路同一位置，相邻上下两层路面经过检测后，根据两层的点云数据，可以得到上层铺筑的厚度，验证铺筑厚度是否满足施工技术标准；
h、本层质量检测合格后，可以进行下一层路基路面的施工，施工完毕后，再进行检测，如此反复，直到整个公路施工完毕。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种基于三维激光扫描技术的公路施工质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、划分节段：选定检查路段，测量放样出道路中心线和路肩位置，用白灰划出道路中心线，在每隔设定距离的整桩号位置用白灰划出公路横断面标识线；以相邻两条整桩号公路横断面标识线为界限，把路面分成若干个节段；
b、设置水准点并测量高程：在公路两侧路基坡脚以外设定距离的原地面上分别设置水准点，把高程分别放样到路基两侧的水准点处，用水准仪测量出节段内整桩号横断面标识线上的路面中心点和路肩位置处的高程；
c、选择和布置三维激光扫描仪测站位置和数量：共设置4个测站；公路节段两侧路基坡脚以外设定距离的原地面上分别设置1个测站；该节段两侧路肩附近的路面上分别设置1个测站，具体位置为：在公路纵向上，设置在相邻两条公路横断面标识线中间的位置；在公路横向上，设置在两侧路肩边缘向内设定距离的位置；原地面上的测站和路肩附近的测站，要能够分别扫描到相应临近的水准点；
d、设置三维激光扫描标靶球位置和数量：共设置8个标靶球，在对应检测路段，公路节段两侧路基坡脚以外设定距离的原地面上分别设置1个标靶球，公路路肩附近的测站要能够扫描到该标靶球；公路节段两侧路肩附近分别设置2个标靶球，具体位置为：在公路纵向上，分别设置在相邻两条公路横断面标识线的同一侧，距离公路横断面标识线0.5m；在公路横向上，设置在紧靠近路肩的位置；原地面上的测站要能够扫描到该标靶球；节段的道路中心线附近设置2个标靶球，具体位置为：在公路纵向上，分别设置在相邻两条公路横断面标识线的同一侧，距离公路横断面标识线0.5m；在公路横向上，设置在靠近道路中心点的位置；公路路面上的测站要能够扫描到该标靶球；
e、对公路节段进行检测：设定测站检测的先后顺序，分别对路面和边坡进行扫描和检测；在检测过程中，所有的标靶球保持固定不动；
f、更换节段检测：本节段扫描结束后，把检测设备搬迁到下一个相邻节段进行扫描、检测，其中，相邻两节段共用公路横断面标识线附近的标靶球保持固定不动；如此反复，直到整个检查路段检测完毕；
g、对检测结果进行处理：具体方法是将扫描的结果通过配准、拼接、降噪的后处理手段，形成路面和路基边坡的三维点云数据，把三维点云数据与路基路面设计资料进行对比分析，确定本层路基路面的平整度、横坡度、宽度、路基边坡的坡度和铺筑的厚度是否符合规范要求；
h、本层质量检测合格后，进行下一层路基路面的施工，施工完毕后，再进行检测，如此反复，直到整个公路施工完毕。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的公路施工质量检测方法，其特征在于：步骤a中，所述的设定距离为25m。
3.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的公路施工质量检测方法，其特征在于：步骤b中，所述的设定距离为8-10m。
4.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的公路施工质量检测方法，其特征在于：步骤c中，所述路基坡脚以外设定距离为8-10m，所述路肩边缘向内一定距离为1.5-2m。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的公路施工质量检测方法，其特征在于：步骤d中，所述设定距离为8-10m。
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