截止2020年末，我国公路交通总里程已达519.8万公里，随着公路使用年限的延长和交通流量的增加，公路病害持续增加且发展速度不断加快，公路交通开始进入养护的“高峰期”，公路养护已逐渐成为我国公路发展的新主题。
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图 2015-2020年中国公路养护里程及占比（单位：万公里）
科学的公路路面养护设计是经实践证明的有效提高公路养护管理工作效益的重要途径之一，作为养护管理的重要工作，养护设计主要内容包括：调查与评价、病害诊断与养护对策选择、技术设计、施工图设计等。通常公
路路面养护设计采用传统人工作业方式来实现外业数据采集，该方式存在人身安全性差、工作周期长、调查精度低等诸多方面的问题。
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图 人工检测
目前，行业内的自动化检测设备虽可满足养护设计前期的路面技术状况调查与评价工作，提供报表类的病害检测信息，但其成果种类较单一，不易用于养护设计工作的其他阶段，无法直接提供设计人员要求的纵断面图、横断面图、路面病害分布图等数据，仍然需要人员上道作业，不能更有效地减轻养护设计工作量。
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图自动化检测设备病害检测报表
随着组合导航定位、激光扫描、计算机视觉、人工智能等三维相关技术的不断发展，武汉夕睿光电技术有限公司结合卫星定位、惯性测量、组合导航、激光扫描、深度图像、多传感器集成等技术，将激光器、工业相机、GNSS、惯性导航系统、同步控制系统高度集成于一体，封装于统一的刚性平台中，研发推出了三维激光道路检测与养护设计系统。
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图 三维激光道路检测与养护设计系统
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图 三维激光道路检测与养护设计系统作业原理
该系统为业内首款道路检测与养护设计一体化产品，系统能够快速获取路面海量三维点云数据，每个三维点云均具有三维绝对定位坐标信息（原始坐标系统为WGS84，支持转换至其他坐标系），可精确定位至路面相同位置，可基于AUTOCAD平台进行道路养护设计应用成果提取，提供矢量病害分布图、道路纵横断面数据等成果，附有坐标信息的CAD矢量病害图支持与现有的信息化平台结合，为道路数字化精准养护管理等应用提供基础矢量数据。无需人工上道作业，既可为设计部门提供道路养护设计基础信息，也能提供传统路面检测功能，实现路面病害、平整度、车辙、跳车、构造深度、磨耗等指标的检测，开创了检测评价与养护设计一体化新模式。三维激光道路检测与养护设计系统将为公路养护设计工作提供以下应用成果
01路面技术状况调查与评价
三维激光道路检测与养护设计系统可实现路面技术状况的快速调查与评价，提供国际平整度指数（IRI）、路面车辙深度指数（RDI）、路面跳车指数（PBI）、路面磨耗指数（PWI）、路面构造深度（MPD）、路面损坏状况指数（PCI）、路面行驶质量指数（RQI）、沿线设施技术状况指数（TCI）数据指标。
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图 系统可提供的路面技术状况调查与评价指标
系统利用高密度、高精度路面三维点云与二维高清图像相结合，共同应用于病害检测，从多维度实现更精细化、更精确的病害评价及定位，精准检测变形类病害，解决传统二维检测设备无法识别变形类病害的问题，为养护设计提供更加科学、全面的路面技术状况信息。
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图 变形类病害检测
除了可检测局部的变形类病害，系统基于高精度惯性测量信息、GNSS定位信息精确测量道路的起伏状况及坡度信息，可真实还原整个路面的变形情况，检测并可视化展示百米以上范围的路面大型沉陷、拥包等变形类病害。
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图 长距离、大范围路面变形类病害检测及展示
02基于AUTOCAD的病害分布图输出
三维激光道路检测与养护设计系统输出的路面三维点云数据具有三维绝对定位坐标，系统输出的点云数据支持基于AUTOCAD平台进行道路养护设计矢量病害提取，每个病害均具有三维绝对定位信息，可定位至现场实际地理位置，直接输出病害分布图，应用于施工设计。
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图 车辙病害提取
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图 龟裂病害提取
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图 坑槽病害提取
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图 裂缝病害提取
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图 矢量病害数据
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图 整条线路病害矢量分布图
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图 病害平面分布图
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03道路纵横断面数据输出
三维激光道路检测与养护设计系统输出的路面三维点云数据具有三维绝对定位坐标，点云数据真实还原道路线形及起伏状态，多车道点云直接融合拼接，为道路路面的纵横断面提取提供基础数据，系统后处理软件一键式提取道路纵横断面数据，为养护设计提供基础的路面线形数据。
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图 高精度三维绝对定位坐标信息
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图 真实展现道路线形及起伏状态
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图 多车道路面三维点云数据融合拼接
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图 道路纵横断面数据提取
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图 道路纵断面信息
04多维多源数据融合应用
三维激光道路检测与养护设计系统输出的矢量病害信息具有三维绝对定位坐标，支持与探地雷达、道路地形图等具有绝对三维坐标的数据直接进行融合分析，为公路路面养护设计分析提供多元的数据分析功能，将地下、路面、地上的多维度多源信息融合，使养护设计的决策分析更加科学、合理、精确。
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图 路面三维点云与三维探地雷达数据融合
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图 多源三维激光点云数据融合
相比人工检测方式、传统自动化检测装备，三维激光道路检测与养护设计系统具有高精度的三维绝对定位坐标信息、多指标的检测功能、精细化的检测精度、养护设计定制化成果输出等优势，可为养护设计应用提供技术状况检测数据、路面病害分布图、道路纵横断面数据等成果，实现了应用成果多元化的突破，无需多次采集数据，将大大减轻养护设计的工作量，改善养护设计作业人员的工作环境，提升人身安全性，提高工作效率及基础数据的准确性，将为广大公路养护管理客户提供科学、优质的养护设计解决方案。
