Способ определения состояния поверхности покрытия автомобильной дороги по ее геометрическим параметрам

Изобретение относится к области геодезического контроля в дорожно-строительной отрасли. Техническим результатом изобретения является определение достоверных и точных значений геометрических параметров поверхности покрытия автомобильной дороги с помощью наземного лазерного сканера. Согласно способу определения состояния поверхности покрытия автомобильной дороги по ее геометрическим параметрам, вычисляют относительные отметки точек поверхности покрытия и выполняют планово-высотное обоснование на измеряемом участке автомобильной дороги. Определяют пространственные координаты по осям X, Y, Z точек отражения лазерного луча от поверхности автомобильной дороги и ее элементов. Передают результаты сканирования в компьютерную программу. Регистрируют в ней сканы со всех станций и получают фактическую цифровую точечную трехмерную (3D) модель поверхности покрытия измеряемого участка автомобильной дороги и с помощью специальной компьютерной программы получают фактическую цифровую векторную трехмерную (3D) модель поверхности покрытия измеряемого участка автомобильной дороги. Моделируют проектную цифровую трехмерную модель поверхности покрытия измеряемого участка автомобильной дороги, совмещают ее с полученной фактической цифровой векторной трехмерной (3D) моделью поверхности покрытия измеряемого участка автомобильной дороги и формируют с заданной дискретностью поперечные сечения. Определяют расхождения между значениями измеряемых геометрических параметров и соответствующими значениями проектной цифровой векторной трехмерной (3D) модели поверхности покрытия измеряемого участка автомобильной дороги. 2 ил.

 

Данный способ относится к области геодезического контроля в дорожно-строительной отрасли.

Известен способ определения геометрических параметров дорожного полотна с помощью нивелира и нивелирной рейки ГОСТ №30412-96 «Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерений неровностей оснований и покрытий», утвержден постановлением Минстроя РФ от 5 августа 1996 г. №18-60], взятый в качестве прототипа.

Сущность данного способа состоит в том, что на контролируемом участке проводят измерения с помощью нивелира, последовательно устанавливая нивелирную рейку в местах, обозначенных метками. По данным нивелирования вычисляют относительные отметки точек поверхности основания (покрытия) автомобильной дороги в местах разметки.

Недостатком этого способа является невозможность повторения измерений, так как точки измерений не закрепляются, поэтому невозможно произвести повторные измерения на контролируемом участке.

Кроме того, данный способ предполагает контроль геометрических параметров в дискретных точках автомобильной дороги, что не позволяет достоверно оценить качество поверхности дорожного полотна в целом. Также, данный способ предполагает наличие человеческого фактора в процессе контроля, что ведет к снижению достоверности и точности измерения.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа определения состояния поверхности покрытия автомобильной дороги по ее геометрическим параметрам: земляного полотна, слоев щебеночного основания и слоев покрытия с применением наземного лазерного сканера.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения состояния поверхности покрытия автомобильной дороги по ее геометрическим параметрам вычисляют относительные отметки точек поверхности покрытия и, согласно изобретению, выполняют планово-высотное обоснование сканерной съемки на измеряемом участке автомобильной дороги, устанавливают наземный лазерный сканер на точку планово-высотного обоснования, выполняют сканирование участка с точек планово-высотного обоснования, в результате чего определяют пространственные координаты по осям X, Y, Z точек отражения лазерного луча от поверхности автомобильной дороги и ее элементов, где координаты оси Z соответствуют относительным высотным отметкам высотной сети, получают скан, выполняют вышеупомянутые действия на станциях, расположенных через 20-50 метров вдоль оси дороги, передают результаты сканирования (сканы) в компьютерную программу, регистрируют в ней сканы со всех станций и получают фактическую цифровую точечную трехмерную (3D) модель поверхности покрытия измеряемого участка автомобильной дороги, передают ее в ПЭВМ и с помощью специальной компьютерной программы получают фактическую цифровую векторную трехмерную (3D) модель поверхности покрытия измеряемого участка автомобильной дороги, в этой же программе моделируют проектную цифровую трехмерную модель поверхности измеряемого участка покрытия автомобильной дороги, используя проектные значения соответствующих геометрических параметров, совмещают ее с полученной фактической цифровой векторной трехмерной (3D) моделью поверхности покрытия измеряемого участка автомобильной дороги и формируют с заданной дискретностью поперечные сечения, в автоматическом режиме определяют расхождения между значениями измеряемых геометрических параметров на основе полученных пространственных координат по оси Z фактической цифровой векторной трехмерной (3D) модели и соответствующими значениями проектной цифровой векторной трехмерной (3D) модели поверхности покрытия измеряемого участка автомобильной дороги, сравнивая полученные данные с соответствующими требованиями нормативных документов делается вывод о состоянии поверхности покрытия автомобильной дороги, необходимый для комплексной оценки качества при строительстве или содержании автомобильных дорог.

Способ поясняется чертежами.

На Фиг.1 представлена схема создания фактической цифровой векторной трехмерной (3D) модели измеряемого участка автомобильной дороги и ее элементов. На Фиг.2 представлена схема сравнения геометрических параметров поверхности покрытия измеряемого участка автомобильной дороги и ее элементов с помощью проектной цифровой трехмерной модели.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Используя проектные данные измеряемых геометрических параметров, строят проектную цифровую трехмерную (3D) модель поверхности измеряемого участка автомобильной дороги и ее элементов. Построение указанной модели осуществляется посредством любого известного продукта, например AutoCAD. На измеряемом участке автомобильной дороги устанавливают наземный лазерный сканер и собственной программой обработки данных, принадлежащей данному оборудованию, и в соответствии с эксплуатационной документацией на прибор (ЭД) автоматически определяют координаты точек, принадлежащие поверхности покрытия измеряемого участка дорожного полотна. Выполняют измерение расстояний при помощи встроенного лазерного дальномера, при этом для каждого измерения фиксируют вертикальные и горизонтальные углы, шаг сканирования (расстояние между смежными точками) должен составлять не менее 100 мм на поверхности покрытия дорожного полотна. Для выполнения сплошной сканерной съемки измеряемого участка автомобильной дороги сканирование выполняют с нескольких точек установки прибора (сканерных станций), передают результаты сканирования (сканы) в ПЭВМ и с помощью специальной компьютерной программы, регистрируют (сшивают) в ней сканы со всех станций и получают фактическую цифровую точечную трехмерную (3D) модель поверхности автомобильной дороги или ее элементов. Расстояние между сканерными станциями должно составлять 20-50 метров. Результатом работ является «облако точек» лазерных отражений или «сканы» поверхности дорожного полотна. (Фиг.1). Производят обработку данных результатов наземного лазерного сканирования с помощью специального программного обеспечения, позволяющего выполнить привязку сканов к заданной системе координат, фильтрацию сканов для удаления измерений, полученных при отражении от посторонних предметов, разрежение сканов до плотности точек на поверхности покрытия автомобильной дороги не менее 25 точек на 1 кв. м, производят построение фактической цифровой точечной трехмерной (3D) модели поверхности покрытия дорожного полотна, передают фактическую цифровую точечную трехмерную (3D) модель поверхности покрытия автомобильной дороги и ее элементов в специальную компьютерную программу и получают цифровую векторную трехмерную (3D) модель поверхности автомобильной дороги и ее элементов, производят редактирование фактической цифровой векторной модели в программном продукте AutoCAD, строят проектную цифровую трехмерную модель поверхности автомобильной дороги и ее элементов, используя проектные значения геометрических параметров поверхности автомобильной дороги и ее элементов, совмещают ее с полученной фактической цифровой векторной 3D моделью, формируют с заданной дискретностью поперечные сечения, в автоматическом режиме распознают расхождения между значениями измеряемых геометрических параметров фактической цифровой векторной трехмерной модели и ее значениями в проектной цифровой трехмерной 3D моделью измеряемого участка поверхности автомобильной дороги и ее элементов, сравнивая полученные данные с соответствующими требованиями нормативных документов, делается вывод о состоянии поверхности покрытия автомобильной дороги, необходимый для определения фактического уровня качества выполненных работ при комплексной оценке содержания, строительства, ремонта и реконструкции автомобильных дорог. (Фиг.2).

В целях повышения точности и достоверности при оценке качества всех основных элементов, параметров и характеристик автомобильных дорог, определяющих их транспортно-эксплуатационное состояние, целесообразно автоматизировать весь процесс мониторинга состояния покрытия и обустройства автодороги. Геодезические измерения, выполненные методом наземного лазерного сканирования, позволяют получить объективную оценку измеряемого участка автомобильной дороги и ее элементов:

- земляного полотна;

- слоев щебеночного основания;

- и покрытия с точностью, соответствующей действующим международным нормативным документам.

Полученные лазерным сканированием результаты, представленные в виде «облака точек» всего объекта измерений, интерпретируются в контролируемые по нормативным документам параметры автодороги по требуемым сечениям (реперам):

- продольные и поперечные уклоны;

- высотные отметки;

- ширина полотна и ее ось;

- и другие (откосы, обочины, дорожные знаки и инженерные сооружения).

Полученные лазерным сканированием результаты методом наложения на проектные величины (ширина, высотные отметки, ровность, уклоны и другие) сравниваются с ними и выявляются в автоматическом режиме имеющаяся погрешность и ее соответствие проектным и нормативным значениям.

Предлагаемый инновационный способ позволяет повысить достоверность оценки геометрических параметров поверхности покрытия дорожного полотна при контроле качества строительства и эксплуатации автомобильных дорог.

Способ определения состояния поверхности покрытия автомобильной дороги по ее геометрическим параметрам, при котором вычисляют относительные отметки точек поверхности покрытия, отличающийся тем, что выполняют планово-высотное обоснование сканерной съемки на измеряемом участке автомобильной дороги, устанавливают наземный лазерный сканер на точку планово-высотного обоснования, выполняют сканирование участка с точек планово-высотного обоснования, в результате чего определяют пространственные координаты по осям X, Y, Z точек отражения лазерного луча от поверхности автомобильной дороги, где координаты оси Z соответствуют относительным высотным отметкам высотной сети, получают скан, выполняют вышеупомянутые действия на станциях, расположенных через 20-50 метров вдоль оси дороги, передают результаты сканирования (сканы) в компьютерную программу, регистрируют в ней сканы со всех станций и получают фактическую цифровую точечную трехмерную (3D) модель поверхности покрытия измеряемого участка автомобильной дороги, передают ее в ПЭВМ и с помощью специальной компьютерной программы получают фактическую цифровую векторную трехмерную (3D) модель поверхности покрытия измеряемого участка автомобильной дороги, в этой же программе моделируют проектную цифровую трехмерную модель поверхности измеряемого участка автомобильной дороги, используя проектные значения соответствующих геометрических параметров, совмещают ее с полученной фактической цифровой векторной трехмерной (3D) моделью поверхности покрытия измеряемого участка автомобильной дороги и формируют с заданной дискретностью поперечные сечения, в автоматическом режиме определяют расхождения между значениями измеряемых геометрических параметров на основе полученных пространственных координат по оси Z фактической цифровой векторной трехмерной (3D) модели и соответствующими значениями проектной цифровой векторной трехмерной (3D) модели поверхности покрытия измеряемого участка автомобильной дороги, сравнивая полученные данные с соответствующими требованиями нормативных документов, делается вывод о состоянии поверхности покрытия автомобильной дороги.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам. Способ функционирования рельсового транспортного средства, при котором на участке пути установлена точка движения по инерции, при достижении которой отключают тягу транспортного средства и оно движется по инерции до конца участка пути.

Изобретение относится к области лазерного целеуказания и дальнометрии и касается лазерного целеуказателя-дальномера. Лазерный целеуказатель-дальномер включает в себя приемопередатчик, систему наведения с измерителями горизонтального угла и угла места, треногу, источник питания, блок синхронизации со встроенной спутниковой навигационной системой и электронным измерителем барометрического давления, устройство для ориентирования на местности в виде лазерного гирокомпаса с опорным элементом для установки и фиксации на поворотной платформе системы наведения, оптический визир, а также радиостанцию для взаимодействия с внешними абонентами.

Изобретение относится к измерительной технике, может использоваться в геодезии, строительстве, системах контроля состояния сложных инженерных сооружений для выполнения высокоточных бесконтактных измерений и представляет собой измеритель линейных перемещений, включающий два источника радиосигналов, два приемника радиосигналов, два средства измерения временных интервалов и средство анализа и индикации.

Изобретение относится к способу определения экспозиции склона и может быть использовано для определения экспозиции склона лавинного очага. Сущность: с помощью лазерного дальномера, размещенного в долине, определяют расстояние (L1) до контрольной точки А на склоне, азимут и угол зондирования (β).

Изобретение относится к телевизионной технике. Техническим результатом является повышение точности регулировки направления визирной оси телевизионной системы при сохранении различия в эксплуатационных значениях угловых полей зрения каждой из телекамер путем организации второго лазерного зондирования и формирования совмещенного изображения.

Изобретение относится к телевизионной технике, а именно к аппаратуре прикладного телевидения, используемой в составе систем поиска, обнаружения и сопровождения удаленных объектов.

Изобретение относится к приборам, используемым в горной промышленности для съемки сечения выработанного пространства. .

Изобретение относится к области космического приборостроения и может быть использовано для сбора данных о параметрах движения космических объектов - частиц космического мусора и микрометеороидов.

Изобретение относится к способам управления, а более конкретно к способам слежения за подвижным объектом. .

Изобретение относится к измерительным устройствам. .

Изобретение относится к области определения взаимного положения объектов, один из которых служит источником электромагнитного излучения в оптическом диапазоне, а второй - ее измерителем, и может использоваться для создания оптических дальномеров, пеленгаторов и другой оптической аппаратуры аналогичного назначения. Дальномер-пеленгатор для реализации стереоскопического способа состоит из двух параллельных оптических устройств, жестко установленных на базе, плоскости измерений, механизма поворота базы по двум осям, устройств управления изменением размеров базы и отстояния плоскости измерений от центров проектирования, систем переноса отображений на плоскость измерений, блока управления и блока вычислений, блок управления подключен к механизмам поворота базы по двум осям и устройствам изменения длины базы и отстояния измерительных плоскостей от центров оптических устройств. Причем плоскости измерений в виде матриц установлены на общей плоскости, параллельной базе, выходы которых подключены к блоку вычислений. Дополнительно установлены две параллельные матричные измерительные плоскости на той же базе, ортогональные первым, чувствительные поверхности которых обращены друг к другу, выход которых подключен к блоку вычислений. Техническим результатом является повышение разрешающей способности измерений положения и размеров объекта оптическим устройством за счет использования двойной парной проективной системы координат, обеспечивающей одновременное проектирование положения и размеров объекта в функции тангенса и котангенса параллактического угла. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к военной технике, а именно к аппаратуре лазерного целеуказания и дальнометрии. Лазерный целеуказатель-дальномер содержит приемопередатчик с выходным зрачком излучающего канала, разъемом питания внешних абонентов, блоком накачки излучающего канала и элементом регулировки энергии накачки, датчиком стартового сигнала, устройством фотоприемным с фотодиодом и формирователем стопового сигнала в виде светодиода, блоком управления с измерителем временных интервалов, формирователем контрольного времени задержки, импульсным генератором питания формирователя стопового сигнала, строб-генератором, узлом опорной частоты, тестер энергии лазерного излучения, включающий фотоприемный блок с входным объективом, оптически сопрягаемым с выходным зрачком излучающего канала, и пульт управления и индикации, тестер частоты, включающий тактовый генератор, блок частотомера с индикаторами соответствия или несоответствия частоты повторения или кодовой последовательности импульсов лазерного излучения нормированным значениям с фотоприемником, оптически сопрягаемым с выходным зрачком излучающего канала. Технический результат - сокращение времени проверки готовности лазерного целеуказателя-дальномера к боевому применению и обеспечение указанной проверки в автономных условиях. 10 ил.

Изобретение относится к аппаратуре лазерного целеуказания и дальнометрии. Лазерный целеуказатель-дальномер содержит источник первичного питания, лазерный излучатель с лампой накачки, блок управления, блок питания лазерного излучателя, включающий источник заряда емкостного накопителя энергии и источник дежурной дуги для лампы накачки, которые содержат схемы управления, и обратноходовые импульсные преобразователи напряжения, включающие силовые ключи с датчиками тока индуктора, контроллеры преобразователей напряжения с узлами управления амплитудой тока силовых ключей, силовые трансформаторы и высоковольтные выпрямители. Причем схема управления источника дежурной дуги снабжена задатчиком форсированного, с повышенной мощностью, и экономичного, с пониженной мощностью, режимов работы преобразователя напряжения. Задатчик подключен к входу узла управления амплитудой тока силового ключа. Блок управления снабжен каналом управления источником дежурной дуги в части включения форсированного режима работы преобразователя напряжения перед разрядом и после разряда емкостного накопителя энергии на лампу накачки, а также каналом управления источником заряда емкостного накопителя энергии в части включения форсированного режима работы преобразователя напряжения при работе лазерного излучателя на повышенных частотах повторения, подключенным к узлу управления амплитудой тока силового ключа. Технический результат - повышение эксплуатационной надежности лазерного целеуказателя-дальномера при одновременном уменьшении массы и габаритов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к методике измерения расстояния до предмета с использованием стереоскопических изображений. Стереоскопическая камера включает в себя две камеры и блок вычисления, который вычисляет расстояние до предмета на основе изображений, полученных двумя камерами. Блок вычисления включает в себя блок обработки изображения, который ищет соответствующие точки изображений, полученных двумя камерами, и вычисляет два параллакса на основе разностей координат положения у соответствующих точек на изображениях. Блок вычисления значения смещения вычисляет значения смещений параллакса по всем изображениям на основе двух параллаксов. Блок статистической обработки выполняет статистический анализ над распределением значений смещений параллакса и определяет оптимальное значение среди значений смещений параллакса, причем оптимальное значение используется в качестве параметра коррекции. Технический результат - обеспечение коррекции смещения параллакса независимо от формы предмета, момента времени, места и независимо от того, перемещается ли предмет. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области геодезического контроля и может быть использовано для определения координат контрольной точки любых сложных конструкций, используя в качестве геодезической марки любой участок, принадлежащий этим конструкциям. Поставленная задача достигается за счет того, что в способе определения координат контрольной точки объекта с применением наземного лазерного сканера, согласно изобретению, предлагается основанный на использовании пересечения трех аппроксимированных в данные наземного лазерного сканирования геометрических примитивов «плоскость». Для этого при помощи НЛС выполняют сканирование заранее визуально определенного контролируемого элемента конструкции объекта с наличием физического пересечения трех плоскостей, с линейной дискретностью шага сканирования в пределах от 1 до 10 мм и средней квадратической погрешностью аппроксимации геометрических примитивов «плоскость» в соответствии с эксплуатационной документацией (ЭД). Далее на основе пересечения трех геометрических примитивов «плоскость» определяют трехмерные координаты точки геометрического центра образованной фигуры, после чего производят построение цифровой векторной трехмерной (3D) модели точки, в пространстве, далее называемой трехмерной виртуальной маркой. Технический результат - повышение точности измерения координат контрольных точек объекта. 1 ил.

Изобретение относиться к устройствам контроля дальности действия и чувствительности лазерных дальномеров без полевых испытаний и оценки предельных отклонений этих характеристик. Установка может быть испытана с любым лазерным дальномером, в котором дальность определяется по времени прохождения светового импульса от дальномера к наблюдаемому объекту и от объекта к прибору. Установка для бестрассовой проверки лазерного дальномера, содержащая ослабитель мощности лазерных импульсов проверяемого дальномера, устройство формирования стартового импульса, устройство сопряжения, персональный компьютер, источник питания лазерного излучателя, лазерный излучатель, оптическую систему формирования лазерного пучка, систему, обеспечивающую требуемую мощность импульса, приходящего в приемный канал дальномера, оптическую систему сопряжения с приемным каналом дальномера, через которую заводится с помощью оптической системы сетки и куб-призмы прицельная сетка в дальномер, питающаяся от отдельного источника питания. Технический результат - обеспечение измерения дальности действия дальномера, точности измерения дальности и чувствительности. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается, в частности, монтажа блоков остова корабля в судовом плавучем доке. Предложена система управления степенью проведения монтажа в судовом плавучем доке, которая включает в себя: узел наблюдения, включающий в себя датчик осадки, расположенный в доке и измеряющий степень изгибания днища дока, и узел фотографирования, расположенный снаружи дока и измеряющий состояние боковых стенок дока; узел измерения, который размещается в доке и измеряет состояние блоков остова корабля, смонтированных в доке, в реальном времени; узел управления степенью монтажа, который размещается в доке и управляет степенью проведения монтажа в доке, которая изменяется согласно воздействию блоков остова корабля, смонтированных в доке; и контроллер, который анализирует текущую ситуацию дока и текущую ситуацию степени монтажа на основе информации, измеренной посредством узла наблюдения и узла измерения, и управляет узлом управления степенью монтажа, чтобы управлять степенью проведения монтажа в доке согласно результату анализа. Технический результат заключается в повышении эффективности проведения монтажных работ в судовом плавучем доке. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области геодезического контроля и может быть использовано для определения и восстановления положения горизонтальной оси любого сложного инженерного линейного объекта. В заявленном способе определения и восстановления положения горизонтальной оси линейного инженерного объекта по реперам планово-высотного обоснования производят геодезические измерения, в результате чего определяют вышеупомянутую горизонтальную ось и каждый раз, а после ее утраты, восстанавливают от этих же реперов. В данном способе на одном из реперов планово-высотного обоснования устанавливают наземный лазерный сканер (далее - НЛС), создают дополнительную местную сеть планово-высотного обоснования, в которой в качестве реперов используют твердые элементы конструкций линейного инженерного объекта, выполняют сканирование всех конструкций линейного инженерного объекта при помощи НЛС с линейной дискретностью шага сканирования в пределах от 2 до 10 мм и средней квадратической погрешностью 2 мм, в результате чего определяют координаты X, Y, Z точек отражения лазерного луча от поверхности всех конструкций линейного инженерного объекта, передают результаты сканирования (скан) в ПЭВМ, с помощью компьютерной программы регистрируют в ней скан и получают цифровую точечную метрическую трехмерную (3D) модель поверхности всех конструкций линейного инженерного объекта. Далее производят обработку данных результатов лазерного сканирования, определяют параметры фильтрации для удаления из облака точек лазерных отражений не подлежащих измерению посторонних объектов, производят их фильтрацию, выполняют привязку скана к заданной системе координат. В этой же программе виртуально моделируют вышеупомянутую горизонтальную ось, автоматически аппроксимируя векторный объект «горизонтальная ось» в данные НЛС и находя точки его соприкосновения с полученными данными НЛС, определяют трехмерные координаты X, Y, Z полученной виртуальной горизонтальной оси, принадлежащей линейному инженерному объекту. Технический результат - повышение точности определения и восстановления положения горизонтальной оси линейного инженерного объекта с применением наземного лазерного сканера. 3 ил.
Наверх