【摘要】針對公路路面裂縫問題，采用三維檢測技術能夠提供更豐富、更精確的路面信息，具有顯著的優(yōu)勢和應用潛力。文中簡要闡述了傳統(tǒng)路面裂縫檢測方法的局限性，并全面分析了路面裂縫三維檢測技術的優(yōu)勢、具體應用、存在的問題以及改進方向。充分發(fā)揮三維檢測技術的先進性和準確性，對于提升公路養(yǎng)護管理水平、確保道路交通安全具有重要意義。

【關鍵詞】公路路面裂縫；三維檢測技術；數(shù)據(jù)可視化

【中圖分類號】U418.6" " " "【文獻標志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2024）02-0061-03

1 傳統(tǒng)公路路面裂縫檢測方法的局限性

公路路面裂縫是指公路路面上出現(xiàn)的裂縫現(xiàn)象，常見的公路路面裂縫類型見表1。隨著城市建設和科技的發(fā)展，傳統(tǒng)公路路面裂縫檢測技術的局限性逐漸顯露出來。傳統(tǒng)的路面裂縫檢測主要依靠人工完成，耗時耗力且精度有限，常見的方法有三種，一是步行人眼觀察法，二是坐車錄像屏幕測讀法，三是攝像測量法。相比于人工檢測法，攝像測量法可以提高效率和準確性，降低人力成本。但在實際應用中，需要克服一些挑戰(zhàn)，如光線變化、攝像設備的安裝和定位等[1]。與傳統(tǒng)的檢測技術相比，三維檢測技術更有優(yōu)勢。

2 公路路面裂縫三維檢測技術的優(yōu)勢

（1）高效準確：三維檢測技術能夠通過高精度的測量和數(shù)據(jù)分析，快速準確地檢測出公路路面上的裂縫情況。相比傳統(tǒng)的人工巡查方法，檢測效率和準確性得到進一步提升。

（2）非接觸式檢測：三維檢測技術可以采用激光掃描或攝影測量等非接觸式方法進行路面裂縫檢測，無需直接接觸路面，避免了對路面造成的額外損傷和干擾。同時，大大提高了檢測的安全性和可靠性。

（3）多角度分析：三維檢測技術可以從不同的角度和視角對公路路面進行全方位掃描和測量，全面了解路面裂縫的形狀、大小和分布情況，有助于及早發(fā)現(xiàn)和定位潛在的裂縫問題，采取修復措施，提高公路的安全性和可靠性。

（4）數(shù)據(jù)可視化：三維檢測技術可以將測量得到的數(shù)據(jù)轉化為直觀的圖像或模型，方便工程師和技術人員進行分析和評估，能夠更好地理解和判斷路面裂縫的程度和影響范圍，制定更科學的維修方案[2]。

3 公路路面裂縫三維檢測技術的具體應用

3.1 三維數(shù)據(jù)獲取

在公路路面裂縫檢測中，獲取準確的路面數(shù)據(jù)是至關重要的第一步，可以采用激光掃描儀和攝像機對公路路面進行掃描或拍攝，獲取公路路面的三維點云數(shù)據(jù)或圖像序列。這些數(shù)據(jù)不僅包含了路面的幾何形態(tài)信息，還能反映出路面的表面特性和紋理，可以為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和裂縫分析提供參考[3]。

3.2 數(shù)據(jù)預處理與裂縫識別

在對公路路面進行三維掃描或拍攝后，會得到大量的三維點云數(shù)據(jù)或圖像序列。為了確保數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，預處理環(huán)節(jié)顯得尤為重要。預處理的操作包括去噪、濾波、配準等，旨在提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量，使得后續(xù)分析更加精確。其中，去噪操作可以消除數(shù)據(jù)中的冗余信息和干擾，使得數(shù)據(jù)更加干凈；濾波操作則可以進一步平滑數(shù)據(jù)，去除小的波動和誤差，增強數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性；而配準操作則是將不同來源或不同時間的數(shù)據(jù)進行對齊和整合，確保數(shù)據(jù)的一致性和可比性，經(jīng)過預處理后的數(shù)據(jù)是進行裂縫識別的關鍵。

3.3 裂縫參數(shù)提取與分析

裂縫參數(shù)提取與分析是公路路面裂縫檢測中的核心環(huán)節(jié)。在成功識別裂縫之后，需要進一步深入研究裂縫的特征和屬性，包括裂縫的長度、寬度、深度和形狀等，可以利用形態(tài)學操作、邊緣檢測、曲線擬合等技術，對裂縫進行參數(shù)提取。其中，形態(tài)學操作可以幫助分析和理解裂縫的形態(tài)結構，從而提取相關的形態(tài)參數(shù)。邊緣檢測技術能夠捕捉裂縫的邊緣信息，進而確定裂縫的邊界和尺寸。而曲線擬合技術則可以對裂縫的形態(tài)進行擬合，提取出更加精確的形態(tài)參數(shù)。最后，運用統(tǒng)計分析方法對比不同裂縫的參數(shù)分布和統(tǒng)計特征，從而更全面地了解裂縫的性質(zhì)和特點，明確裂縫的成因和發(fā)展趨勢。

《公路技術狀況評定標準》（JTG5210—2018）中對裂縫類路面破損的寬度評價指標、對深度類路面破損的深度評價指標、對路面破損的長度評價指標，提出針對裂縫三維信息的嚴重程度評估標準，見表2。參照此標準，可以對路面裂縫參數(shù)進行更準確分析，采取適當?shù)酿B(yǎng)護措施。

3.4 裂縫的三維可視化與評估

通過將裂縫的參數(shù)和三維數(shù)據(jù)進行融合，可以實現(xiàn)裂縫的三維可視化。這樣可以直觀地展示裂縫的形狀、位置和分布情況。不僅增強了裂縫表現(xiàn)的形象性，同時也提高了裂縫理解的直觀性，使得觀察者能夠從不同角度、不同維度對裂縫進行全面而深入觀察和分析。同時，利用所得的裂縫參數(shù)，并結合公路設計標準，對裂縫進行嚴重程度評估，判斷出裂縫對路面安全性的影響，從而為決策者何時以及如何進行維修提供重要參考。對于嚴重影響路面安全性的裂縫，需要立即進行修復，防止進一步惡化；對于較輕微的裂縫，可以安排定期養(yǎng)護，防止其發(fā)展成更嚴重的問題，以此確保公路的正常使用，減少因路面問題而引發(fā)的交通事故，保障公眾安全出行。例如，如果裂縫的深度和寬度超過了公路設計標準所允許的范圍，那么就可以判斷出該裂縫對路面的安全性構成了威脅，需要及時進行維修。

3.5 儀器設備操作、檢測過程中的要點

在儀器設備操作方面，需要注意以下幾方面：

（1）儀器設備的選擇：選擇合適的儀器設備對于準確地進行路面裂縫三維檢測至關重要，需要深入考慮多種因素，以確保所選設備能夠符合實際應用場景。例如，儀器的精度決定測量結果的準確性，分辨率則影響著對裂縫細節(jié)的捕捉能力，而適用范圍則決定是否適用于當前的路面環(huán)境，綜合性的考慮有助于工作人員挑選出最符合實際需求的儀器設備。

（2）儀器設備的校準：在進行檢測之前，需要對儀器設備進行校準，以確保其準確度和可靠性。在每次檢測前，應按照設備說明書的規(guī)范，對儀器進行仔細校準，包括各種參數(shù)的調(diào)整與校準，以確保設備在最佳狀態(tài)下運行，從而提供可靠且準確的數(shù)據(jù)。

（3）環(huán)境條件的考慮：在進行檢測時，需要考慮環(huán)境條件對儀器設備和檢測結果的影響。例如，天氣條件（如溫度、濕度）和光線條件（如明暗度）等因素都可能會對檢測結果產(chǎn)生影響，從而影響對裂縫的判斷，這都需要在實際操作中加以注意和控制。

在檢測過程中，需要重點注意以下問題：

（1）檢測位置的確定：選擇合適的檢測位置對于獲取準確的檢測結果至關重要。需要考慮公路路面不同部位和特點，針對性地選擇檢測位置，確保能夠全面、客觀地評估路面裂縫狀況。例如，某些部位可能由于車輛荷載、排水情況或其他環(huán)境因素而更易出現(xiàn)裂縫，選擇這些關鍵位置進行檢測，可以更精確、更全面地掌握路面狀況。

（2）數(shù)據(jù)采集的規(guī)范：在進行數(shù)據(jù)采集時，需要按照規(guī)范和要求進行操作。從采集點的布置密度到采集間隔，再到采集時間的確定，每一個細節(jié)都需要根據(jù)實際情況進行深思熟慮，以確保數(shù)據(jù)的準確性和可比性。

（3）數(shù)據(jù)處理與分析：在數(shù)據(jù)處理過程中，要注意排除干擾因素，并采用合適的算法和模型進行數(shù)據(jù)分析，確保分析結果的準確性。

4 公路路面裂縫三維檢測技術應用的問題

4.1 三維數(shù)據(jù)采集設備問題

在采集路面數(shù)據(jù)時，設備運作時產(chǎn)生的震動或自身的誤差，都可能直接對采集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。除此之外，外部環(huán)境因素，如光照的變化、雨水等，也會對數(shù)據(jù)采集造成干擾，導致圖像中的某些邊緣細節(jié)丟失，進而影響數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。因此，需要對采集設備進行精細調(diào)校，最大限度減少噪聲的干擾，并保證數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。同時，也需要對數(shù)據(jù)進行及時濾波處理，以更加準確地還原路面的真實情況，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析和應用提供可靠支持[4]。

4.2 因雜物填充出現(xiàn)裂縫漏檢問題

基于三維數(shù)據(jù)的檢測方法，其核心原理在于捕捉路面表面的深度信息變化，以識別裂縫的存在。然而，實際路況復雜多變，常常存在裂縫被沙土、碎石等雜物填充的情況。當裂縫被這些雜物填充后，其表面的深度信息變化將受到干擾，難以準確捕捉裂縫的特征，可能會引發(fā)裂縫漏檢問題。因此，需要結合其他檢測手段或算法增強對復雜路況的適應能力，提高裂縫檢測的全面性，降低漏檢的風險，從而更準確地評估路面的狀況。

5 公路路面裂縫三維檢測技術應用的改進方向

5.1 優(yōu)化裂縫識別和分類算法

由于裂縫的形狀和尺寸存在多樣性，傳統(tǒng)的算法在裂縫識別中往往受到限制，只能識別出部分裂縫，而且誤判率較高。為了克服這一限制，可以引入深度學習的先進算法技術。深度學習分類能力能夠自動提取裂縫圖像中的深層特征，并學習不同裂縫類型之間的細微差異，實現(xiàn)對各種形狀和尺寸的裂縫進行更精準識別和分類?；谏疃葘W習裂縫檢測方法，能夠較大程度地提高檢測的準確性和可靠性，減少誤判率。因此，引入深度學習先進算法是提升裂縫檢測性能的有效途徑，可以為道路維護和管理提供更準確、可靠的檢測結果，助力及時發(fā)現(xiàn)和修復裂縫，保障道路的安全和通行順暢。

5.2 建立大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合與對比

公路路面裂縫檢測所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量通常龐大且分散，這對于路面維護管理的決策產(chǎn)生了一定的局限。在面對如此大量的數(shù)據(jù)時，如何有效整合、分析并利用，成為一個亟待解決的問題。因此，建立一個專門的大數(shù)據(jù)平臺勢在必行，將來自不同路段、不同時段的裂縫檢測數(shù)據(jù)進行整合，通過對比分析，從而更全面地評估各個路段在不同時間段的裂縫狀況[5]?；诖髷?shù)據(jù)平臺，決策者能夠更準確地了解各路段的裂縫情況，合理安排維護和修復工作，從而優(yōu)化資源分配，提高道路網(wǎng)絡的整體運營效率。

6 結語

綜上所述，通過對公路路面裂縫三維檢測技術的深入研究和應用分析，發(fā)現(xiàn)其在提高檢測準確性、效率及可靠性方面的優(yōu)勢。三維檢測技術不僅為公路管理和養(yǎng)護提供了科學依據(jù)，更展示了在公路維護管理領域的廣闊應用前景。隨著技術的進一步成熟和完善，相信三維檢測技術將成為公路路面裂縫檢測的主流方法，為保障道路交通安全，推動公路管理現(xiàn)代化和城市建設作出更大貢獻。

參考文獻

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[作者簡介]朱春明（1977—），男，江蘇泰州人，大專，工程師，研究方向：公路橋梁交通工程建設試驗檢測。