JP2019070254A - 路面性状調査装置及び路面性状調査システム - Google Patents

Abstract

【課題】舗装された路面の性状を適切に調査、分析するための路面性状調査装置及び路面性状調査システムを提供する。【解決手段】路面（２０）を自走しながら路面性状の調査を行う路面性状調査装置であって、路面（２０）の凹凸を所定の間隔で計測して点群データを収集する光学計測手段（２）と、路面（２０）に水平方向から可視光線を照射する投光手段（４）と、投光手段（４）によって照らし出された路面（２０）の陰影画像を撮像する可視陰影画像撮像手段（３）と、光学計測手段（２）によって収集された点群データと、可視陰影画像撮像手段（３）によって撮像された路面（２０）の陰影画像とを重畳して路面（２０）に存在する隆起部および／または陥没部の少なくとも位置、形状、寸法を特定する路面性状分析手段とを有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、舗装された路面の性状を調査する、路面性状調査装置及び路面性状調査システムに関する。

供用開始後、繰り返し車両等が通行することにより、舗装表面にはわだち掘れやひび割れの発生、平たん性の低下等の欠陥が生じてくる。このような路面の欠陥に対して適切な修繕を施すために、従来から、車両に搭載された路面性状を調査するための装置により、調査対象舗装面の路面性状の調査が行われていた。

例えば、特許文献１には、舗装面に生じたひび割れやブリスタリングの発生箇所を調査する装置が開示され、特に、段落００５５〜００６５には、スリットレーザによって計測されたデータから舗装面の高さ画像を生成、解析し、舗装面の可視画像と合成してブリスタリング発生部分を確認する構成が開示されている。

特開２０１４−０９５６２７号公報

上記特許文献１に記載されているような従来の技術によれば、スリットレーザにより検出された突出箇所を全てブリスタリングの発生箇所として表示してしまう可能性がある。すなわち、図６（ａ）に示されるように、路面２０の横断方向にグルービング２１が施されているような場合、図示Ａの部分が突出箇所として検出されることとなり、ブリスタリングによる隆起箇所と選別することができない。さらに、舗装面に生じた隆起部分がコルゲーションであるのか、それともブリスタリングであるのかを選別する手段も従来の技術は備えていない。つまり、従来の技術は、ブリスタリングやコルゲーション、グルービングによる凹凸等を選別して調査、分析する手段を有していない状況にある。

そこで、本願発明は、舗装された路面の性状を適切に調査、分析するための路面性状調査装置及び路面性状調査システムを提供することを目的とする。

（１）路面（路面２０）を自走しながら路面性状の調査を行う路面性状調査装置であって、前記路面（路面２０）の凹凸を所定の間隔で計測して点群データを収集する光学計測手段（高密度レーザスキャナ２）と、前記路面（路面２０）に水平方向から可視光線を照射する投光手段（路面照明器４）と、前記投光手段（路面照明器４）によって照らし出された前記路面（路面２０）の陰影画像を撮像する可視陰影画像撮像手段（可視画像撮像カメラ３）と、前記光学計測手段（高密度レーザスキャナ２）によって収集された前記点群データと、前記可視陰影画像撮像手段（可視画像撮像カメラ３）によって撮像された前記路面（路面２０）の陰影画像とを重畳して前記路面（路面２０）に存在する隆起部および／または陥没部の少なくとも位置、形状、寸法を特定する路面性状分析手段（データ解析システム）と、を有することを特徴とする路面性状調査装置。

（２）前記路面性状分析手段（データ解析システム）は、前記路面（路面２０）に存在する隆起部のうち、少なくともブリスタリングを抽出して当該ブリスタリングの少なくとも位置、形状、寸法を特定し得る上記（１）に記載の路面性状調査装置。

（３）路面性状の調査を行う路面性状調査システムであって、路面（路面２０）の凹凸を所定の間隔で計測して点群データを収集する光学計測手段（高密度レーザスキャナ２）と、前記路面に水平方向から可視光線を照射する投光手段（路面照明器４）と、前記投光手段（路面照明器４）によって照らし出された前記路面（路面２０）の陰影画像を撮像する可視陰影画像撮像手段（可視画像撮像カメラ３）と、前記光学計測手段（高密度レーザスキャナ２）によって収集された前記点群データと、前記可視陰影画像撮像手段（可視画像撮像カメラ３）によって撮像された前記路面（路面２０）の陰影画像とを重畳して前記路面（路面２０）に存在する隆起部および／または陥没部の少なくとも位置、形状、寸法を特定する路面性状分析手段（データ解析システム）と、を有することを特徴とする路面性状調査システム。

（４）前記路面性状分析手段（データ解析システム）は、前記路面（路面２０）に存在する隆起部のうち、少なくともブリスタリングを抽出して当該ブリスタリングの少なくとも位置、形状、寸法を特定し得る上記（３）に記載の路面性状調査システム。

上記（１）および（３）の構成によれば、光学計測手段（高密度レーザスキャナ２）によって収集された点群データと、可視陰影画像撮像手段（可視画像撮像カメラ３）によって撮像された路面（路面２０）の陰影画像は、路面性状分析手段（データ解析システム）に収集、記録され、上記点群データと陰影画像とが重畳されるように構成されている。これにより、路面（路面２０）に存在する隆起部および／または陥没部の正確な位置（座標位置）、形状および寸法（立体的形状、寸法）を、上記陰影画像と共に特定することが可能となっている。

上記（２）および（４）の構成によれば、上記（１）および（３）の構成で得られる効果に加えて、撮像された陰影画像に現われた影の形状等を分析することによって、隆起部分として検出された点群データがブリスタリングであるのか、それともコルゲーションであるのか、あるいはまた、グルービングの影響によるものであるのかを判別することが可能となり、正確に路面（路面２０）上に存在するブリスタリングの位置（座標位置）、形状および寸法（立体的形状、寸法）を特定することが可能となっている。

本発明における、路面性状調査装置の一例を示す、側面図、正面図及び後面図である。 本発明の実施例における、路面性状の調査範囲の一例を示す平面図である。 本発明の実施例における、路面性状調査の作業フローの一例を示す図である。 本発明の実施例における、調査範囲の走行ガイダンスの設定態様を説明する平面図である。 本発明の実施例において取得した、可視陰影画像の一例と、点群データと可視陰影画像とを重畳した画像の一例を示す図である。 従来技術における課題を説明する図である。

本発明の路面性状調査装置および路面性状調査システムについて、以下では、空港の滑走路における夜間の路面性状調査を実施例として図面を参照しつつ説明する。

（路面性状調査装置）
図１には、本実施例の路面性状調査装置１００のデバイス構成が図示され、図１（ａ）には当該路面性状調査装置１００の側面図が、図１（ｂ）には正面図が、図１（ｃ）には後面図が示されている。

本実施例の路面性状調査装置１００は、自走しながら路面性状の調査が可能となっており、図１に示されるように、ベースとなる車両１の後部上方には、毎秒２００回転して約１００万点の点群データを取得する能力を有する高密度レーザスキャナ２が搭載され、路面２０の横断方向に約３ｍｍの間隔で、時速１５ｋｍで自走した場合は路面２０の縦断方向に約２ｃｍの間隔で点群データを取得することが可能となっている。そして、図１（ａ）において破線矢印で示されるように、当該高密度レーザスキャナ２から路面２０に対して垂直方向にレーザ光が受発光されている。

また、車両１の前部上方には、当該車両１の進行方向前方の路面２０の可視陰影画像を撮像する可視画像撮像カメラ３が搭載されている。なお、本実施例ではカラーで５００万画素の画像を毎秒１０枚程度撮像することが可能となっている。

さらに、車両１の前方バンパー部には、当該車両１の進行方向前方の路面２０を水平方向から照らし出す、路面照明器４が搭載されている。これにより、図５（ａ）の可視陰影画像の一例に示されるように、路面上に路面の隆起部分や陥没部分の影Ｓを生じさせることができる。本実施例では、高照度のＬＥＤを使用した路面照明器４を図１（ｂ）に示されるように４台設置しているが、設置台数や照度については適宜設定することが可能である。

また、車両１の上部には、上記高密度レーザスキャナ２および可視画像撮像カメラ３による取得データに位置情報（座標）を与えるための測定機器用ＧＮＳＳ受信装置７が搭載されている。

さらに、本実施例では、路面性状の調査対象範囲における路面性状調査装置１００の走行位置を精密に特定するため、既知のリアルタイムキネマティックＧＰＳ（ＲＴＫ−ＧＰＳ／ＧＮＳＳ）による走行ガイダンスシステムを適用しており、車両１の上部には、走行ガイダンス用ＧＮＳＳ受信装置５および路面性状の調査対象範囲の近傍に設置されたＧＮＳＳ固定局１０からの位置情報をリアルタイムに受信するための無線受信装置６が搭載されている。

なお、本実施例では上記走行ガイダンス用ＧＮＳＳ受信装置５および無線受信装置６で得られた位置情報から空港座標（所謂ローカル座標）が取得され、前述の測定機器用ＧＮＳＳ受信装置７によって受信した位置情報（座標）とリンクしている。このような構成により、前述の高密度レーザスキャナ２および可視画像撮像カメラ３による取得データに対して、より精度の高い空港座標を与えて記録することが可能となる。

（路面性状調査の方法）
以下では、本発明の路面性状調査装置１００を使用して、空港の滑走路の路面性状を調査する方法について説明する。図２には、空港の滑走路５０における調査範囲５０ａの平面図が示されている。滑走路５０の幅員Ｗは非常に大きいため、路面性状調査装置１００を使用して精度良く路面性状を調査するためには、図示されるように調査範囲５０ａを横断方向に複数区切り、各区画の縦断方向に路面性状調査装置１００を走行させて路面性状の調査を行う必要がある。なお、本実施例では９区画に区分して、路面性状調査装置１００の走行レーンが設定されている。

１回の路面性状調査装置１００の走行によって、路面性状を調査できる横断方向の調査範囲は概ね１５〜２０ｍであるが、より緻密に高密度レーザスキャナ２によって路面上の点群データを取得するために、本実施例では、路面性状調査装置１００の走行レーン幅Ｗ１を５〜７．５ｍに設定している。なお、走行レーン幅Ｗ１の値は、必ずしも本実施例に限られるものではなく、任意に設定することが可能である。

そして、路面性状調査装置１００によって路面性状の調査を行う際は、図２に示されるように（１）から（９）の矢印に従って当該路面性状調査装置１００を走行させて路面性状の調査を行う。これによって、調査範囲５０ａの全幅にわたって精密な路面性状の調査を可能にしている。

以下に、本実施例における路面性状調査の作業フローについて、図３に示されたフロー図にもとづいて説明する。

（１−走行ガイダンス設定 Ｓ１００）
本実施例では、非常に大きな幅員Ｗを有する滑走路５０の路面性状を精密に調査するために、前述の図２に示されるように、横断方向に路面性状調査装置１００による走行レーンを複数設定している。しかしながら、滑走路における夜間調査は目印となるものが少なく、走行中に走行レーンを逸脱してしまうと調査漏れの箇所が発生してしまう。そこで、本実施例では既知のリアルタイムキネマティックＧＰＳ（ＲＴＫ−ＧＰＳ／ＧＮＳＳ）による走行ガイダンスシステムを適用することによって、精密な路面性状調査装置１００の走行位置が車両１の運転者に対してリアルタイムにナビゲートされ、設定された走行レーンを逸脱しないように構成されている。

そこで、まず図４に示されるように、滑走路５０内の調査範囲５０ａ近傍にＧＮＳＳ固定局１０および無線送信装置１１を設置する。続いて、調査範囲５０ａの四隅（図示ａ、ｂ、ｃ、ｄ）の位置座標をＧＮＳＳ移動局５および無線受信装置６によって取得し、走行ガイダンスシステムの設定端末８に上記四隅（図示ａ、ｂ、ｃ、ｄ）の位置座標を入力する。そして、走行ガイダンスシステムの設定端末８において、設定する走行レーンの幅員Ｗ１を入力して、図４に示されるように（１Ｌ）〜（９Ｌ）までの走行レーンにおける走行ガイダンス設定行う。

（２−走行ガイダンスシステムの搭載 Ｓ１１０）
続いて、上記Ｓ１００で使用したＧＮＳＳ移動局５および無線受信装置６と、走行ガイダンスシステムのナビゲーションモニタ（図示せず）を路面性状調査装置１００の車両１に搭載する。

（３−走行ガイダンスによる路面性状調査の開始 Ｓ１２０）
続いて、路面性状調査装置１００を調査範囲５０ａの調査開始位置に配置し、路面性状調査装置１００の走行ガイダンスシステムを起動するとともに、路面照明器４を点灯する。当該路面照明器４を点灯したら、路面の起伏に応じて適切に影が視認できるように、路面照明器４の方向や角度の微調整等を行う。路面に隆起部分がある場合は、図６（ｂ）の模式断面図に示されるように、隆起部分Ｂの背後に影Ｓが生じ、後述する可視画像撮像カメラ３によって可視陰影画像が撮像されることで、隆起部分Ｂの存在および大まかな形状や規模を確認することが可能となる。

次に、路面性状調査装置１００の高密度レーザスキャナ２を起動して路面の点群データの取得を開始するとともに、可視画像撮像カメラ３によって、路面照明器４に照らし出された図５（ａ）に示されるような路面の可視陰影画像の撮像を開始する。その後、車両１の運転席に設けられた走行ガイダンスシステムのナビゲーションモニタ（図示せず）の走行指示に従って、図２に示されるように、調査範囲５０ａの各走行レーンを走行して路面性状の調査を行う。

本実施例では路面性状調査装置１００を時速１５ｋｍで走行させて路面の性状調査を行っており、横断方向に約３ｍｍ間隔、縦断方向に約２ｃｍ間隔で点群データを取得しているが、上記速度に限定されるものではなく、調査範囲の幅員や必要な調査精度に応じて、適宜走行速度を設定することが可能である。

（４−点群データと可視陰影画像の重畳 Ｓ１３０）
路面性状調査装置１００の高密度レーザスキャナ２によって得られた点群データと、可視画像撮像カメラ３によって撮像された路面の可視陰影画像は、路面性状調査装置１００の車両１に搭載されたデータ解析システム（図示せず）に収集、記録され、解析プログラムによって上記点群データと可視陰影画像とを重畳することが可能となっている。

（５−路面性状の解析、判定Ｓ１４０）
図５（ｂ）には、点群データと可視陰影画像とを重畳して表示された画像２１０の一例が示されている。図示されるように、路面に存在する隆起部分の可視陰影画像と点群データＴとが重畳されることにより、当該隆起部分の位置（空港座標）、形状および寸法が、可視陰影画像と対応して正確に記録されることになる。したがって、可視陰影画像に現われた影の形状等を分析することによって、隆起部分として検出された点群データがブリスタリングであるのか、それともコルゲーションであるのか、あるいはまた、グルービングの影響によるものであるのかを選別して判定することが可能となる。

なお、上記した可視陰影画像および点群データを分析するデータ解析システムにおいて、点群データおよび可視陰影画像を目視することによって、上記のように路面性状の判定を行うことも可能であるが、撮像された可視陰影画像の影を画像分析し、影の形状・寸法が所定の閾値を越えるものである場合はコルゲーションであると自動判定するようプログラミングすることも可能である。このように構成することで、コルゲーションとブリスタリングとを自動的に選別することが可能となり、併せて、隆起部分として検出された点群データの選別を自動的に行うことが可能となることから、路面性状の調査・判定を短時間で行うことが可能となる。例えば、路面に生じたコルゲーションの場合は、横断方向に横長に隆起する特徴を持っているため、隆起部分の縦横比の閾値をデータ解析システムに設定することで、コルゲーションとブリスタリングとを自動的に選別することができる。

（他の実施形態）
本発明に係る路面性状調査装置及び路面性状調査システムの実施例については上記したとおりであるが、本発明の実施形態は必ずしも上記実施例に限定されるものではない。

例えば、上記実施例では空港の滑走路における実施の態様について記載したが、本発明は空港の滑走路に限定されるものではなく、橋面舗装部のほか、高速道路や一般道路、港湾施設、駐車場等に適用することが可能である。

また、上記実施例では、路面性状調査装置１００の走行にあたって、リアルタイムキネマティックＧＰＳ（ＲＴＫ−ＧＰＳ／ＧＮＳＳ）による走行ガイダンスシステムを使用したが、必ずしも当該走行ガイダンスシステムを使用することは必須ではなく、調査対象の状況に応じて適宜使用の有無を選択することができる。

また、上記実施例では、路面に生じたブリスタリングやコルゲーションを調査対象としていたが、これに限られることはなく、ポットホールの存在も同様に調査・判定することが可能である。

また、上記実施例では、データ解析システムを車両１に搭載して、解析プログラムによって点群データと可視陰影画像とを重畳する実施例について説明したが、必ずしもこのような実施例に限られるものではなく、路面性状調査装置１００で記録された点群データおよび可視陰影画像のデータを記録媒体に保存し、デスクトップＰＣなどで重畳して、路面性状の分析、判定を行うように構成してもよい。

以上、本発明の様々な実施形態について図面にもとづいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。また、上記実施例に記載された具体的な入力情報等は本発明の課題を解決する範囲において、変更が可能である。

１ 車両
２ 高密度レーザスキャナ
３ 可視画像撮像カメラ
４ 路面照明器
２０ 路面
１００ 路面性状調査装置

Claims (4)

1. 路面を自走しながら路面性状の調査を行う路面性状調査装置であって、
   前記路面の凹凸を所定の間隔で計測して点群データを収集する光学計測手段と、
   前記路面に水平方向から可視光線を照射する投光手段と、
   前記投光手段によって照らし出された前記路面の陰影画像を撮像する可視陰影画像撮像手段と、
   前記光学計測手段によって収集された前記点群データと、前記可視陰影画像撮像手段によって撮像された前記路面の陰影画像とを重畳して前記路面に存在する隆起部および／または陥没部の少なくとも位置、形状、寸法を特定する路面性状分析手段と、
   を有することを特徴とする路面性状調査装置。
2. 前記路面性状分析手段は、前記路面に存在する隆起部のうち、少なくともブリスタリングを抽出して当該ブリスタリングの少なくとも位置、形状、寸法を特定し得る
   請求項１に記載の路面性状調査装置。
3. 路面性状の調査を行う路面性状調査システムであって、
   路面の凹凸を所定の間隔で計測して点群データを収集する光学計測手段と、
   前記路面に水平方向から可視光線を照射する投光手段と、
   前記投光手段によって照らし出された前記路面の陰影画像を撮像する可視陰影画像撮像手段と、
   前記光学計測手段によって収集された前記点群データと、前記可視陰影画像撮像手段によって撮像された前記路面の陰影画像とを重畳して前記路面に存在する隆起部および／または陥没部の少なくとも位置、形状、寸法を特定する路面性状分析手段と、
   を有することを特徴とする路面性状調査システム。
4. 前記路面性状分析手段は、前記路面に存在する隆起部のうち、少なくともブリスタリングを抽出して当該ブリスタリングの少なくとも位置、形状、寸法を特定し得る
   請求項３に記載の路面性状調査システム。