一种高速公路沥青摊铺施工数字化模型测量方法与流程

1.本发明涉及一种市政工程领域，具体的说是一种高速公路沥青摊铺施工数字化模型测量方法。


背景技术：

2.高速公路的路面多为沥青路面，在施工过程中，一般分成四层进行铺设，现有对铺设平整度的测量方法多为通过全站仪等进行人工测量，这样只能按照每隔一段距离选取路线中点的方法进行有限的测量，不能反应路面的真实平整状况，导致摊铺完工后，路面仍有不平整的地方，需要进行后期修补，增加了成本和材料的浪费；另外，人工测量的效率较低，时间成本较大；最后，虽然这些测量结果也会进行存档储存，但是点位数量不足，对于后期运营阶段的沥青路面维护帮助不大。


技术实现要素：

3.本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种高速公路沥青摊铺施工数字化模型测量方法，解决后期路面不平整、人力成本高、工期延长的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：一种高速公路沥青摊铺施工数字化模型测量方法，其特征在于它包括如下步骤：步骤一：设置一个有效的无人机初始地面点位，此点位为后续多次测量的初始点位，并在无人机下端设置可连续测量的激光测距仪；步骤二：在将路床清理干净后，垫层的摊铺前，通过操控无人机延高速公路边线进行匀速飞行，并记录飞行路线及无人机的三维点位、无人机和公路路床的距离；步骤三：在垫层摊铺完成后，基层摊铺前，通过操控无人机按照记录的飞行轨迹，通过往复飞行的方法，测量至公路的另外一侧；步骤四：在基层摊铺完成后，面层摊铺前，通过操控无人机按照记录的飞行轨迹，通过往复飞行的方法，测量至公路的另外一侧；步骤五：在面层摊铺完成后，通过操控无人机按照记录的飞行轨迹，通过往复飞行的方法，测量至公路的另外一侧；步骤六：将基层、垫层、基层和面层的坐标信息汇总，形成整个高速公路路面的数字化模型存档，作为路面健康监测的初始数据，或在后期运营维护的时候，随时对比取用。
5.所述的一种高速公路沥青摊铺施工数字化模型测量方法，其特征在于：步骤二中，可以按照记录的飞行轨迹，延公路宽度方向平移一定的距离，按照公路行车道宽度的1/2选取为平移距离，测量路面平整度；对数据进行处理，将无人机的三维相对坐标点的高度点位减去相对应的瞬时相对高度，可以获得基层的连续的坐标点连线，将横向的点线性连接，即可得到路床的坐标平面，通过坐标平面较为直观的进行检查路床的平整度，或通过垂直路面方向的坐标突变情况，判断路床的平整情况。
6.所述的一种高速公路沥青摊铺施工数字化模型测量方法，其特征在于：步骤三中，
对数据进行处理，将无人机的三维相对坐标点的高度点位减去相对应的瞬时相对高度，可以获得垫层的连续的坐标点连线，垫层选取级配碎石等，对垫层的竖向的坐标点进行计算优化处理，最终优化后的直线保证穿过最多的点，并对原始点位的离散情况进行核查，当出现离散较大的点位时，需要对现场进行核查；将横向的点线性连接；可以通过垫层的坐标点的高度点位减去路床的坐标点的高度点位，即可以获得垫层的摊铺厚度情况。
7.所述的一种高速公路沥青摊铺施工数字化模型测量方法，其特征在于：步骤四中，对数据进行处理，将无人机的三维相对坐标点的高度点位减去相对应的瞬时相对高度，可以获得基层的连续的坐标点连线，将横向的点线性连接，即可得到基层的坐标平面，可以通过坐标平面较为直观的进行检查基层的平整度，也可以通过垂直路面方向的坐标突变情况，判断基层的平整情况；可以通过面层的坐标点的高度点位减去垫层的坐标点的高度点位，即可以获得基层的摊铺厚度情况。
8.所述的一种高速公路沥青摊铺施工数字化模型测量方法，其特征在于：步骤五中，对数据进行处理，将无人机的三维相对坐标点的高度点位减去相对应的瞬时相对高度，可以获得面层的连续的坐标点连线，将横向的点线性连接，即可得到面层的坐标平面，可以通过坐标平面较为直观的进行检查面层的平整度，也可以通过垂直路面方向的坐标突变情况，判断面层的平整情况；可以通过面层的坐标点的高度点位减去基层的坐标点的高度点位，即可以获得面层的摊铺厚度情况。
9.本发明的有益效果是：采用无人机测量替代人工测量，节省人力成本和工期成本；可以记录更多且连续的点位；将路面的沥青摊铺施工情况数字化、模型化、可视化；形成数字化模型存档，可以作为路面健康监测的初始数据，也可以在后期运营维护的时候，随时对比取用。
具体实施方式
10.一种高速公路沥青摊铺施工数字化模型测量方法，其特征在于它包括如下步骤：步骤一：设置一个有效的无人机初始地面点位（这个点位建议选取可以长期留存的点，以方便后期运营维修进行对照），此点位为后续多次测量的初始点位，并在无人机下端设置可连续测量的激光测距仪。
11.步骤二：在将路床清理干净后，垫层的摊铺前，通过操控无人机延高速公路边线（一般为距离高速公路边线大约10cm的内侧）进行匀速飞行，并记录飞行路线及无人机的三维点位、无人机和公路路床的距离；然后，按照记录的飞行轨迹，延公路宽度方向平移一定的距离，一般按照公路行车道宽度的1/2选取为平移距离，即一个行车道满足最少测量3个飞行轨迹（分别为两侧及中间位置），如果对于路面平整度测量精度有较高要求，可以增加测量数量。对数据进行处理，即将无人机的三维相对坐标点的高度点位减去相对应的瞬时相对高度，可以获得基层的连续的坐标点连线，将横向（公路宽度方向）的点线性连接，即可得到路床的坐标平面，可以通过坐标平面较为直观的进行检查路床的平整度，也可以通过垂直路面方向的坐标突变情况，判断路床的平整情况。
12.步骤三：在垫层摊铺完成后，基层摊铺前，通过操控无人机按照记录的飞行轨迹，从公路一边按照公路行车道宽度的1/2选取为平移距离的原则，通过往复飞行的方法，测量至公路的另外一侧。对数据进行处理，即将无人机的三维相对坐标点的高度点位减去相对
应的瞬时相对高度，可以获得垫层的连续的坐标点连线，如果垫层选取级配碎石等，可以对垫层的竖向（垂直于路面）的坐标点进行计算优化处理，最终优化后的直线保证穿过最多的点，并对原始点位的离散情况进行核查，当出现离散较大的点位时，需要对现场进行核查；将横向（公路宽度方向）的点线性连接；可以通过垫层的坐标点的高度点位减去路床的坐标点的高度点位，即可以获得垫层的摊铺厚度情况。
13.步骤四：在基层摊铺完成后，面层摊铺前，通过操控无人机按照记录的飞行轨迹，从公路一边按照公路行车道宽度的1/2选取为平移距离的原则，通过往复飞行的方法，测量至公路的另外一侧。对数据进行处理，即将无人机的三维相对坐标点的高度点位减去相对应的瞬时相对高度，可以获得基层的连续的坐标点连线，将横向（公路宽度方向）的点线性连接，即可得到基层的坐标平面，可以通过坐标平面较为直观的进行检查基层的平整度，也可以通过垂直路面方向的坐标突变情况，判断基层的平整情况；可以通过面层的坐标点的高度点位减去垫层的坐标点的高度点位，即可以获得基层的摊铺厚度情况。
14.步骤五：在面层摊铺完成后，通过操控无人机按照记录的飞行轨迹，从公路一边按照公路行车道宽度的1/2选取为平移距离的原则，通过往复飞行的方法，测量至公路的另外一侧。对数据进行处理，即将无人机的三维相对坐标点的高度点位减去相对应的瞬时相对高度，可以获得面层的连续的坐标点连线，将横向（公路宽度方向）的点线性连接，即可得到面层的坐标平面，可以通过坐标平面较为直观的进行检查面层的平整度，也可以通过垂直路面方向的坐标突变情况，判断面层的平整情况；可以通过面层的坐标点的高度点位减去基层的坐标点的高度点位，即可以获得面层的摊铺厚度情况。
15.步骤六：将基层、垫层、基层和面层的坐标信息汇总，形成整个高速公路路面的数字化模型存档，可以作为路面健康监测的初始数据，也可以在后期运营维护的时候，随时对比取用。
16.本发明利用无人机对全公路段沥青摊铺厚度进行连续性测量，可以积累大量、连续的三维点位数据，并形成数字化模型，辅助施工，也对后期路面健康监测、运营维护提供完整资料支持；且节省了人力成本和时间成本，通过对这些数据的有效处理，可以形成可视化的数字化模型，对施工阶段和运营阶段皆有很大的帮助。

技术特征：
1.一种高速公路沥青摊铺施工数字化模型测量方法，其特征在于它包括如下步骤：步骤一：设置一个有效的无人机初始地面点位，此点位为后续多次测量的初始点位，并在无人机下端设置可连续测量的激光测距仪；步骤二：在将路床清理干净后，垫层的摊铺前，通过操控无人机延高速公路边线进行匀速飞行，并记录飞行路线及无人机的三维点位、无人机和公路路床的距离；步骤三：在垫层摊铺完成后，基层摊铺前，通过操控无人机按照记录的飞行轨迹，通过往复飞行的方法，测量至公路的另外一侧；步骤四：在基层摊铺完成后，面层摊铺前，通过操控无人机按照记录的飞行轨迹，通过往复飞行的方法，测量至公路的另外一侧；步骤五：在面层摊铺完成后，通过操控无人机按照记录的飞行轨迹，通过往复飞行的方法，测量至公路的另外一侧；步骤六：将基层、垫层、基层和面层的坐标信息汇总，形成整个高速公路路面的数字化模型存档，作为路面健康监测的初始数据，或在后期运营维护的时候，随时对比取用。2.根据权利要求1所述的一种高速公路沥青摊铺施工数字化模型测量方法，其特征在于：步骤二中，可以按照记录的飞行轨迹，延公路宽度方向平移一定的距离，按照公路行车道宽度的1/2选取为平移距离，测量路面平整度；对数据进行处理，将无人机的三维相对坐标点的高度点位减去相对应的瞬时相对高度，可以获得基层的连续的坐标点连线，将横向的点线性连接，即可得到路床的坐标平面，通过坐标平面较为直观的进行检查路床的平整度，或通过垂直路面方向的坐标突变情况，判断路床的平整情况。3.根据权利要求1所述的一种高速公路沥青摊铺施工数字化模型测量方法，其特征在于：步骤三中，对数据进行处理，将无人机的三维相对坐标点的高度点位减去相对应的瞬时相对高度，可以获得垫层的连续的坐标点连线，垫层选取级配碎石等，对垫层的竖向的坐标点进行计算优化处理，最终优化后的直线保证穿过最多的点，并对原始点位的离散情况进行核查，当出现离散较大的点位时，需要对现场进行核查；将横向的点线性连接；可以通过垫层的坐标点的高度点位减去路床的坐标点的高度点位，即可以获得垫层的摊铺厚度情况。4.根据权利要求1所述的一种高速公路沥青摊铺施工数字化模型测量方法，其特征在于：步骤四中，对数据进行处理，将无人机的三维相对坐标点的高度点位减去相对应的瞬时相对高度，可以获得基层的连续的坐标点连线，将横向的点线性连接，即可得到基层的坐标平面，可以通过坐标平面较为直观的进行检查基层的平整度，也可以通过垂直路面方向的坐标突变情况，判断基层的平整情况；可以通过面层的坐标点的高度点位减去垫层的坐标点的高度点位，即可以获得基层的摊铺厚度情况。5.根据权利要求1所述的一种高速公路沥青摊铺施工数字化模型测量方法，其特征在于：步骤五中，对数据进行处理，将无人机的三维相对坐标点的高度点位减去相对应的瞬时相对高度，可以获得面层的连续的坐标点连线，将横向的点线性连接，即可得到面层的坐标平面，可以通过坐标平面较为直观的进行检查面层的平整度，也可以通过垂直路面方向的坐标突变情况，判断面层的平整情况；可以通过面层的坐标点的高度点位减去基层的坐标点的高度点位，即可以获得面层的摊铺厚度情况。

技术总结
本发明涉及一种高速公路沥青摊铺施工数字化模型测量方法，一：设置无人机初始地面点位，无人机下端设置激光测距仪；二：在将路床清理干净后，垫层的摊铺前，通过无人机飞行记录飞行路线及无人机的三维点位、无人机和公路路床的距离；三：在垫层摊铺完成后，基层摊铺前，通过无人机飞行测量至公路的另外一侧；四：在基层摊铺完成后，面层摊铺前，通过无人机飞行测量至公路的另外一侧；五：在面层摊铺完成后，通过无人机飞行测量至公路的另外一侧；六：将基层、垫层、基层和面层的坐标信息汇总。本发明利用无人机对全公路段路面各层摊铺平整度进行连续性测量，并形成数字化模型，辅助施工，也对后期路面健康监测、运营维护提供完整资料支持。持。


技术研发人员：田敬博 朱长根 魏立恒
受保护的技术使用者：上海宝冶集团有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/20