路面損壞智能檢測技術研究

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摘要：筆者總結了路面損壞智能檢測技術的重要研究成果，分析了該領域關鍵技術的研究進展，從路表數字圖像技術和激光位移技術兩個方面展開，研究了路面損壞智能檢測技術的不足與未來研究方向。研究結果表明，提高路面損壞檢測精度，降低各種影響因素造成的檢測誤差，擴大檢測技術的適用范圍與使用條件是目前的研究重點，提高其自動化與智能化程度則是未來的發展方向。

關鍵詞：道路工程；智能檢測；路面損壞

隨著交通運輸基礎設施的大規模建設，公路運營與管理工作也日益重要，目前中國高速公路的發展階段已經從過去的大規模建設階段轉變為現在的大規模養護階段，通過路面檢測技術可以確定道路的技術狀況及剩余壽命，為道路的運營管理和養護提供支撐。本文從路面損壞的智能檢測技術出發，總結了近些年國內外路面損壞智能檢測技術的最新成果，從路表數字圖像技術和激光位移技術兩個方面展開，研究了目前路面損壞智能檢測技術的現狀、不足及未來的研究方向。

1路面損壞檢測及評價內容

根據2019年5月1日實施的《公路技術狀況評定標準》(JTG5210-2018)，路面損壞檢測和評價的主要內容有：

1.1瀝青路面損壞檢測和評價主要內容

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。

1.2水泥混凝土路面損壞檢測和評價主要內容

1）裂縫類：破碎板，裂縫及板角斷裂；2）接縫類：錯臺，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。

2路面損壞智能檢測系統

路面損壞檢測技術可以分為兩類：通過拍攝高清晰度的路表數字圖像并利用數字圖像處理技術來分析路面損傷信息；運用激光位移技術獲取三維立體圖像，用于測量路面的破損和變形，如車轍、裂縫等[1]。根據路面損壞圖像采集原理的不同，將現有的路面損壞智能檢測系統分為以下幾類。

2.1二維光學圖像技術的路面圖像快速采集系統

該系統利用高速攝像機進行路面損壞二維光學圖像的采集，并對膠卷進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。其缺點為自動化程度不高，檢測效率較低。

2.2模擬視頻技術的路面圖像快速采集系統

該系統通過電視攝像儀采集路面損壞數據，并存儲在錄像帶中，但在采集圖像時需利用車輛兩側的燈光照明[2]，自動化程度較低且必須在夜間環境下工作。

2.3CCD相機的路面圖像快速采集系統

該系統采集圖像主要使用CCD圖像傳感器，并通過全球定位系統和慣性導航系統采集道路線形數據，并對采集到的路面圖像進行實時壓縮[3]，該系統的局限性是拍照效果受環境照度影響較大，需增加人工照明，才能獲得清晰度高的圖像。

2.4雙線陣相機的路面圖像快速檢測系統

該系統通過紅外光進行照明，利用線掃描相機采集路面圖像，并通過線激光檢測車轍，圖像質量、檢測精度及穩定性都得到了提高。

2.5紅外熱輻射成像技術的路面圖像采集系統

該系統主要依靠紅外熱成像相機進行圖像采集，通過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激光掃描技術的路面損壞檢測系統

路面精細的3D輪廓可由3D激光掃描獲取[4]，該系統首先獲取線激光直射路面時生成的投影圖像，然后基于圖像處理算法對路面圖像上每一個點的高程值進行計算。其缺點是檢測數據量大，且設備成本較高，可靠性有待提高，但該系統是未來路面損壞智能檢測系統的發展方向。

3存在的問題與展望

隨著中國公路建設已逐漸進入大規模養護階段，未來路面損壞檢測工作量也會急劇增大，快速智能的路面損壞檢測技術將會在未來交通行業中得到廣泛應用，現有路面損壞智能檢測技術在路面損壞圖像識別和分類方法方面還需改進，如何提高檢測精度，降低各種影響因素造成的檢測誤差，擴大檢測技術的適用范圍與使用條件是目前的研究重點，而基于物聯網及云計算等技術來提高其自動化與智能化程度則是未來的發展方向。

參考文獻：

[1]WANGLinbing，王含笑，趙千，等．智能路面發展與展望[J]．中國公路學報，2019，32(4)：50-72．

[3]馬建，趙祥模，賀拴海，等．路面檢測技術綜述[J]．交通運輸工程學報，2017，17(5)：121-137．

作者：周鵬飛 單位：重慶交通大學土木工程學院