截止2020年末，全国公路总里程已达519.8万公里，同时随着物流行业的快速发展、机动车保有量和公路重载交通量的持续快速增长，许多地方公路的中大修年限已经由额定的5年中修、10年大修缩短到3～5年中修、5～8年大修，公路养护需求进入集中释放期。公路行业已从“重建轻养”向“建养并重”转变。道路集中升级改造和维护的任务较为艰巨，公路养护管理模式也逐渐向自动化、精细化、信息化和智能化转变，而作为基础的道路检测技术也经历从人工到智能的演变。
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第一代道路人工检测方式主要采用步行人眼观察法和行车录像测读法，该方式作业人员安全性差、检测效率低，影响正常交通，不适用于目前大规模的路面检测需求。
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人工外业采集方式
第二代二维检测技术主要采用工业相机等机器视觉技术采集路面图像数据进行病害分析。该方式检测效率高、结果直观、信息量大，但二维影像数据只能获取病害长宽等平面信息，分析结果受光照、油污、人为主观判断等因素影响较大，且无法还原真实的三维空间路面情况，特别是变形类病害无法识别。
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二维病害检测
新一代三维检测技术已经进入了快速发展阶段，目前形成了三维结构光扫描技术、双目视觉立体成像技术和三维激光扫描技术等几个技术方向，随着三维检测技术的不断成熟，公路养护与管理在检测效率、成果可靠性和可视化效果等方面都将有质的飞越。
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三维病害数据
受限于传感器的采样频率和测量精度，目前双目视觉立体成像技术和三维激光扫描技术暂时无法满足亚毫米级路面损坏检测技术的要求，现阶段主要应用于病害的定性检测过程。目前能满足公路路面损坏检测技术规范要求的主要以三维结构光扫描技术为主。不同于传统二维线阵扫描技术只是采集获取道路表面影像信息，三维线结构光扫描技术相对于二维线阵扫描不仅仅是多了一个深度信息，为了能真实还原公路路面的三维场景效果，对设备采集的线扫描数据间的空间关系也提出了很高的要求。截止目前，行业应用比较广泛的主要包括如下两类三维结构光扫描技术方案。
相对三维检测技术
相对三维检测技术方案主要集成线结构光传感器、GNSS定位系统、DMI里程编码器等模块，组成动态公路路面三维检测系统，该系统能够实现车道级的路面点云数据采集和分析。
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优 点：
成本低、高效还原道路三维场景、能实现道路局部场景的精细化表达、对破损类病害有比较好的表现效果。
缺 点：
整体技术实际上是二维线扫描技术的三维化升级、由于缺乏采集过程中的姿态修正和补偿，线结构光扫描坐标系为车体坐标系，无法消除车辆行进过程中的震动等噪声的干扰，构建的场景为相对三维场景，测量误差较大；三维点云的重复精度和病害绝对定位精度较差。
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真三维检测技术
真三维检测技术方案主要集成线结构光传感器、GNSS定位系统、IMU惯性导航单元、DMI里程编码器和同步控制模块。充分运用GNSS载波相位差分技术、GNSS\IMU\DMI组合导航技术、高精度同步授时技术，实现了多传感器模块的纳秒级授时同步和POS组合导航解算，在得到作业过程中设备在每一时刻的精确位置和姿态信息的基础上，通过融合线结构光传感器采集的点云数据实现道路场景的真三维还原。
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优 点
高效还原道路真三维场景可视化效果好、场景具有真三维绝对坐标信息、能实现场景整体和细部精细化表达、能实现各类破损病害识别、能满足道路沉降分析、道路真三维点云场景能为养护设计单位提供基础数据。
缺 点
技术要求高、成本高、数据处理流程综合性高。
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绝对坐标点云
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真实展现道路线形
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多车道点云拼接
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多源三维激光点云数据融合
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三维点云效果图
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点云深度图
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车辙病害提取
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龟裂病害提取
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坑槽病害提取
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裂缝病害提取
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矢量病害与点云叠加显示效果
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病害平面图
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道路纵横断面数据提取
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横断面成果图
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纵断面成果图
随着我国公路养护管理总里程的不断增长，大量的传统人工和二维检测过程必然被更为高效可靠的新技术手段所取代。现阶段随着新型检测技术的快速发展，如何利用相关技术实现公路养护检测及应用成为行业研究关注的重点，新一代的三维检测技术将是今后发展的必然趋势。
