CN115902884A - 基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法，属于三维探地雷达检测技术领域，包括：对沥青路面进行三维无损检测，对采集到的路面结构层数据进行信号处理；对病害进行分类标记表述其特征并确定其位置与尺寸；根据检测路面的长宽和所述病害情况计算沥青路面结构内部状况评价指数；获得病害典型振幅值并进行归一化处理，确定病害的严重程度；最后基于典型振幅值、沥青路面结构内部状况评价指数和钻芯取样结果，综合评价沥青路面内部状况。本发明能够有效的解决现有三维探地雷达技术在沥青路面内部状况评价方面的问题。
Description
技术领域
本发明属于三维探地雷达检测技术领域，特别是涉及一种基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法。
背景技术
三维探地雷达检测技术是一种无损检测的技术，相较于二维探地雷达，三维探地雷达由多个收发天线构成，可将三维探地雷达图像、图像坐标位置、标记等多种信息同步采集，可对道路进行全覆盖式扫描。但目前的三维探地雷达数据的分析大都基于增益后的图像，没有对振幅数据进行分析系统研究，缺少对病害严重程度的客观认识，不能准确的利用探地雷达检测和评价沥青路面结构内部病害与状况。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法，包括：
获取待测路面结构层数据，对所述结构层数据进行处理，获得路面三维灰度图谱；通过三维灰度图谱获得病害情况；
基于病害情况与待测路面面积计算路面结构内部状况评价指数；
获取病害典型振幅值，对所述病害典型振幅值进行归一化处理，根据归一化处理后的典型振幅值获得病害严重程度；
获得病害所在位置的路面芯样，基于所述路面芯样、所述病害严重程度与所述路面结构内部状况评价指数对沥青路面内部状况进行评价。
可选的，信号处理的过程包括：通过三维雷达处理软件对所述路面结构层数据进行零偏去除、零点调节、增益调节以及带通滤波和背景消除。
可选的，根据不同病害的图谱特征对三维灰度图谱中的病害进行类型划分，并通过三维雷达处理软件，在所述三维灰度图谱上将病害情况进行标记；
其中，
病害情况包括病害的类型、尺寸、桩号；
病害的类型包括裂缝、层间脱空、层间粘结不良和松散；
可选的，基于图谱特征中的同相轴连续情况，单道波形情况判断病害的类型，并通过层与层之间空隙的产生情况及振幅强度进一步判断是否为所述层间脱空与所述层间粘结不良，基于垂直方向的影响范围判断区分所述层间脱空与所述层间粘结不良。
可选的，所述路面结构内部状况评价指数的获取过程包括：不同病害类型分别将面积与权重预设值相乘，获得不同病害类型的乘积，取所述待测路面面积与所述乘积的加和的比值再乘以一百，获得沥青路面内部破损率，基于所述沥青路面内部破损率获得路面结构内部破损状况指数，公式如下：
式中，PCIRIS为路面结构内部破损状况指数，DRRIS为路面内部破损率，a0、a1为常数。
可选的，获取病害典型振幅值的过程包括：若病害类型为裂缝病害，则取此病害所在所有通道的灰度图抛物线顶点所在道号数据的平均值作为此裂缝振幅曲线，并取曲线的最大绝对值的作为此裂缝典型振幅值；若病害类型为层间脱空病害、层间粘结不良病害、松散病害取其病害所在中间位置的3测线通道灰度图异常区域左右边缘等间距5个点所在道号数据的平均值作为其振幅曲线，并取曲线的最大绝对值的作为其典型振幅值。
可选的，将路面结构内部破损状况指数计算结果作为评分，基于病害的评分获得病害的PCI评价，PCI评价分为优、良、中、差。
可选的，对沥青路面内部状况进行评价的过程包括：
若路面芯样完整连续，PCI评价为优或良，病害严重程度为轻，则判定为良好；
若路面芯样相对完好，存在细微裂缝或者局部孔洞，PCI评价为良或中，病害严重程度为中，则判定为一般；
若路面芯样破损、不完整，存在集料脱落现象，PCI评价为次或差，基病害严重程度为重，则判定为较差；
其中，病害严重程度基于归一化后的典型振幅值进行划分，分为重、中、轻。
本发明的技术效果为：
本发明的一种基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法，对沥青路面进行三维无损检测，对采集到的路面结构层数据进行信号处理；对病害进行分类标记表述其特征并确定其位置与尺寸；进而根据检测路面的长宽和所述病害情况计算沥青路面结构内部状况评价指数；接着获得病害典型振幅值并进行归一化处理，确定病害的严重程度；最后基于典型振幅值、沥青路面结构内部状况评价指数和钻芯取样结果，综合评价沥青路面内部状况；本发明能够有效的解决现有三维探地雷达技术在沥青路面内部状况评价方面的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中的基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法流程图；
图2为本发明实施例中裂缝的典型振幅值取值示意图；
图3为本发明实施例中脱空的典型振幅值取值示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例一
如图1-3所示，本实施例中提供一种基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法，包括：
步骤1：对沥青路面进行三维无损检测，对采集到的路面结构层数据进行信号处理；
对沥青路面正式开始检测之前要确定测线，雷达天线频率、时窗等参数，然后使用三维探地雷达对路面进行无损检测。对所采集到的路面结构层数据通过三维雷达处理软件进行零偏去除、零点调节、增益调节以及带通滤波和背景消除，得到易于观察病害的三维灰度图谱。
所述三维探地雷达为14通道的三维阵列雷达，天线主频为1200MHz。
步骤2：对病害进行分类标记表述其特征并确定其位置与尺寸；
所述病害分类包括为裂缝、层间脱空、层间粘结不良和松散。
所述裂缝病害雷达图谱特征为：
裂缝病害所处位置路面介电常数小于正常路面介电常数，同相轴不连续，裂缝位置波形上凸，条形强反射区域，如裂缝为空气，从沥青路面进入裂缝，相位为负，少见明显负峰。
所述层间脱空雷达与层间粘结不良图谱病害为：
层间脱空和层间粘结不良都会在层与层之间产生空隙，在雷达图谱上表现为层界面具有强振幅，与层间粘结不良相比，脱空在垂直方向上的影响范围更大，反映更强烈。
所述松散病害雷达图谱特征为：
松散病害所处位置路面介电常数小于正常路面介电常数，同相轴不连续，波形杂乱，不规则，波形杂乱程度随松散程度加大而加剧，且介电常数变化导致振幅增大。
通过三维雷达处理软件标记出病害的类型、尺寸、桩号并把数据导出。
步骤3：根据检测路面的长宽和所述病害情况计算沥青路面结构内部状况评价指数；
根据三维雷达处理软件标记的路面内部病害情况，计算沥青路面内部破损率DRRIS，再根据沥青路面结部破损率计算沥青路面结构内部状况指数PCIRIS。
所述沥青路面内部破损率DRRIS通过以下公式进行计算：
式中DRRIS为路面内部破损率(％)，S为检测路面的总面积(m2)，wi为第i类路面结构内部病害的权重，Si为第i类路面结构内部病害的面积(m2)，i0为路面结构内部损坏程度的损坏类型总数，沥青路面取4；沥青路面结构内部病害包括：裂缝、层间粘结不良、松散、脱空四种类型，他们所占权重分别为0.1、0.6、0.8、1。
路面结构内部破损状况指数通过下列公式获得
式中，PCIRIS为路面结构内部破损状况指数，DRRIS为路面内部破损率，沥青路面a0取16.66，a1取0.375。
根据路面结构内部破损状况指数PCIRIS计算结果，评分，评分不低于90分为优，低于90而不低于80为良，低于80而不低于70为中，低于70而不低于60为次，低于60分为差。
步骤4：获得病害典型振幅值并进行归一化处理，确定病害的严重程度；
三维雷达处理软件在对采集到的振幅数据进行增益调节时，会对振幅曲线中较小振幅数据进行补偿增益，这有效的弥补了电磁波能量衰减对振幅数据造成的影响，因此对于裂缝病害可取其病害所在所有通道的灰度图抛物线顶点所在道号数据的平均值作为其典型振幅值。
根据图2具体实施例所示，选取裂缝病害所在位置的1-14道通道的数据13043道号数据的平均值作为此裂缝的振幅曲线，并取曲线的最大绝对值的作为此裂缝典型振幅值。
对于层间脱空、层间粘结不良、松散病害取其病害所在中间位置的3测线通道灰度图异常区域左右边缘等间距5个点所在道号数据的平均值代表其典型振幅值。
根据图3具体实施例所示，选取层间脱空所在病害8、9、10三个测线的9760、9785、9810、9835、9860道号数据的平均值作为此脱空的振幅曲线，并取曲线的最大绝对值的作为此层间脱空典型振幅值。
通过MATLAB提取三维探地雷达数据，并对雷达数据进行归一化处理，确定其典型振幅值，典型振幅值高于0.7代表病害严重程度为重，高于0.3低于0.7为代表病害严重程度为中，低于0.3代表病害严重程度为轻。
步骤5：基于典型振幅值、沥青路面结构内部状况评价指数和钻芯取样结果，综合评价沥青路面内部状况；
所述沥青路面内部状况包括：
良好：芯样完整连续，PCI评价为优或良，基于典型振幅值的病害的严重程度为轻。
一般：芯样相对完好，存在细微裂缝或者局部孔洞，PCI评价为良或中，基于典型振幅值的病害的严重程度为中。
较差：芯样破损、不完整，存在集料脱落现象，PCI评价为次或差，基于典型振幅值的病害严重程度为重。
本发明的一种基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法，对沥青路面进行三维无损检测，对采集到的路面结构层数据进行信号处理；对病害进行分类标记表述其特征并确定其位置与尺寸；进而根据检测路面的长宽和所述病害情况计算沥青路面结构内部状况评价指数；接着获得病害典型振幅值并进行归一化处理，确定病害的严重程度；最后基于典型振幅值、沥青路面结构内部状况评价指数和钻芯取样结果，综合评价沥青路面内部状况；本发明能够有效的解决现有三维探地雷达技术在沥青路面内部状况评价方面的问题。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取待测路面结构层数据，对所述结构层数据进行处理，获得路面三维灰度图谱；通过三维灰度图谱获得病害情况；
基于病害情况与待测路面面积计算路面结构内部状况评价指数；
获取病害典型振幅值，对所述病害典型振幅值进行归一化处理，根据归一化处理后的典型振幅值获得病害严重程度；
获得病害所在位置的路面芯样，基于所述路面芯样、所述病害严重程度与所述路面结构内部状况评价指数对沥青路面内部状况进行评价。
2.根据权利要求1所述的基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法，其特征在于，
信号处理的过程包括：通过三维雷达处理软件对所述路面结构层数据进行零偏去除、零点调节、增益调节以及带通滤波和背景消除。
3.根据权利要求1所述的基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法，其特征在于，
根据不同病害的图谱特征对三维灰度图谱中的病害进行类型划分，并通过三维雷达处理软件，在所述三维灰度图谱上将病害情况进行标记；
其中，
病害情况包括病害的类型、尺寸、桩号；
病害的类型包括裂缝、层间脱空、层间粘结不良和松散。
4.根据权利要求3所述的基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法，其特征在于，
基于图谱特征中的同相轴连续情况，单道波形情况判断病害的类型，并通过层与层之间空隙的产生情况及振幅强度进一步判断是否为所述层间脱空与所述层间粘结不良，基于垂直方向的影响范围判断区分所述层间脱空与所述层间粘结不良。
5.根据权利要求1所述的基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法，其特征在于，
所述路面结构内部状况评价指数的获取过程包括：不同病害类型分别将面积与权重预设值相乘，获得不同病害类型的乘积，取所述待测路面面积与所述乘积的加和的比值再乘以一百，获得沥青路面内部破损率，基于所述沥青路面内部破损率获得路面结构内部破损状况指数，公式如下：
式中，PCIRIS为路面结构内部破损状况指数，DRRIS为路面内部破损率，a0、a1为常数。
6.根据权利要求3所述的基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法，其特征在于，
获取病害典型振幅值的过程包括：若病害类型为裂缝病害，则取此病害所在所有通道的灰度图抛物线顶点所在道号数据的平均值作为此裂缝振幅曲线，并取曲线的最大绝对值的作为此裂缝典型振幅值；若病害类型为层间脱空病害、层间粘结不良病害、松散病害取其病害所在中间位置的3测线通道灰度图异常区域左右边缘等间距5个点所在道号数据的平均值作为其振幅曲线，并取曲线的最大绝对值的作为其典型振幅值。
7.根据权利要求5所述的基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法，其特征在于，
将路面结构内部破损状况指数计算结果作为评分，基于病害的评分获得病害的PCI评价，PCI评价分为优、良、中、差。
8.根据权利要求7所述的基于三维雷达典型振幅值的沥青路面内部状况评价方法，其特征在于，
对沥青路面内部状况进行评价的过程包括：
若路面芯样完整连续，PCI评价为优或良，病害严重程度为轻，则判定为良好；
若路面芯样相对完好，存在细微裂缝或者局部孔洞，PCI评价为良或中，病害严重程度为中，则判定为一般；
若路面芯样破损、不完整，存在集料脱落现象，PCI评价为次或差，基病害严重程度为重，则判定为较差；
其中，病害严重程度基于归一化后的典型振幅值进行划分，分为重、中、轻。
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|---|---|---|---|---|
| CN117518281A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-06 | 山东高速集团有限公司 | 一种基于三维探地雷达量化评价路面隐形病害的方法 |
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| CN117518281A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-06 | 山东高速集团有限公司 | 一种基于三维探地雷达量化评价路面隐形病害的方法 |
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