路面病害调查处理方法

摘要

本发明涉及一种基于GPS卫星定位技术或利用道路沿线参照物定位的路面病害调查及数据处理方法。在确定调查路段的基础上，首先在联网的计算机上运行电子卫星地图程序，找出所调查路段的起点、路线转折点以及终点的坐标或者在一张详细的道路交通图上，获得道路两侧的参照物(村庄、加油站、交叉口、桥梁等)信息，计算路段的长度信息并对调查道路进行分段，然后将上述该路段调查信息导入掌上电脑中，利用掌上电脑分别以不同的标示依照病害轮廓现场记录路面病害位置信息，通过掌上电脑进行病害调查统计，然后在计算机上打开由掌上电脑统计到的病害数据，将每一定长度的设定距离内的路面病害分别进行统计计算，并将分析得到的数据表和图表保存到计算机中。

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种路面病害调查方法，特别是涉及一种基于GPS卫星定位技术或基于道路沿线两侧参照物定位技术，并利用掌上电脑进行现场病害调查的路面病害调查及数据处理方法。

二、背景技术：

目前随着社会经济水平的不断发展和提高，城际、国际甚至是乡村之间的交通道路环境发生了日新月异的变化，全球世界成了“地球村”。抛开铁路不说，目前遍布全球各地城区、城乡的联络命脉主要就是公路，包括高速公路以及各等级公路、城市市政道路，甚至是空中客车的飞机也离不了机场、跑道的建设。既然各等级公路是客运、物流的重要通道，那么道路的安全也就密切维系了人民群众的生命财产安全，因此对建成道路的养护就成为一个重要的课题。事实上几十年来，道路路面病害的检测研究与应用技术一直是备受世界各国相关部门关注的问题。如何及时准确的对高速公路等各等级公路、城市市政道路、机场跑道等路面的沉陷、波浪拥包、车辙、温度裂缝、疲劳裂缝、路面水损坏等隐患进行检测，为道路在整个服役过程提供有效的破损数据记录，为道路养护部门提供专业的技术方案，为交通管理部门提供科学的决策依据，是十分需要的，也是关乎国计民生的大事。

目前国内路面病害调查方法主要有两种方式：一种是人工调查；一种是采用专用大型检测车检测完成。这两种方法存在的问题是：1)人工调查是由技术人员携带测量设备进行现场数据采集并记录于表格，后期按照评定标准整理计算所采集的数据得出结果，该方法工作效率低、劳动强度大，用户无法及时、快速、准确地获取路面病害位置信息；2)调查结果通过程序处理，病害数据不能直接输出，结果处置不够及时直观；3)采用大型检测车调查虽然减轻了路面病害调查的工作量，可以准确快捷的完成调查，极大地提高了工作效率，但是该调查方法需要配合昂贵的检测车，对于高速公路的匝道等狭窄部位不能有效完成检测，且用于低等级公路的调查也不经济。因此，如何能够研究一种具有经济性、实用性、快速性和准确性的路面病害调查方法，不但对我国甚至是全世界范围内的交通运输建设及道路养护都是至关重要的，甚至是迫切需要的。

三、发明内容：

本发明针对现有技术不足，提出一种路面病害的信息采集及处理方法，利用掌上电脑对路面的沉陷、波浪拥包、车辙、温度裂缝、疲劳裂缝、路面水损坏等病害隐患进行现场调查，通过计算机对调查路段病害信息进行处理。调查操作方式灵活、简单，信息采集准确，处理结果快速直观。

本发明所采用的技术方案：

一种路面病害调查处理方法，在确定调查路段的基础上，首先通过在接入互联网的计算机上运行电子卫星地图程序，在电子地图上找出所调查路段的起点、中间转折点和终点的坐标信息；然后利用距离计算工具，计算起点到每一个转折点和终点的距离，将该路段的坐标信息通过计算机处理程序转换成路段的距离信息，并将该路段每隔一定的长度按设定距离进行分段标记，

1)将上述该路段的起点、路线转折点以及终点的坐标信息以矢量图的形式导入带有GPS定位系统的掌上电脑中，通过掌上电脑利用GPS接受装置接收坐标信息，并在掌上电脑中通过处理程序提取解析相关信息；

2)通过选择GPS绝对定位，获取病害位置信息，通过掌上电脑进行病害调查统计，根据沉陷、波浪拥包、车辙、温度裂缝、疲劳裂缝或/和松散病害类型，分别以不同的标示依照病害轮廓现场手写记录于掌上电脑中，调查记录完毕，存储病害调查统计结果，结束现场调查；

3)将掌上电脑中存储的病害数据存储到计算机中，在计算机上打开由掌上电脑统计到的病害数据，程序自动完成调查路段每单元的病害分段统计及路段病害汇总统计，并将分析得到的数据表和图表保存到计算机中；

或者，在确定调查路段的基础上，首先通过获得道路两侧的建筑物信息作为参照，并将沿线参照物位置信息输入电脑，然后利用距离计算工具，计算起点到每一个参照物的距离，将该路段的参照物信息通过计算机处理程序转换成路段的长度信息，并将该路段每隔一定的长度按设定距离进行分段标识，将这些信息保存到计算机中，

1)将上述该路段的参照物信息以矢量图的形式导入掌上电脑中，携带掌上电脑到达调查路段，将以上做出的参照物信息及距离标识信息与现场的参照物进行比照，精确定位现在调查人员所处位置；

2)掌上电脑的参照物位置信息与现场信息比对定位吻合后，进行路面病害的调查，根据沉陷、波浪拥包、车辙、温度裂缝、疲劳裂缝或/和松散病害类型，分别以不同的标示依照病害轮廓现场手写记录于掌上电脑中，调查记录完毕，存储病害调查统计结果，结束现场调查；

3)将掌上电脑中存储的病害数据存储到计算机中，在计算机上打开由掌上电脑统计到的病害数据，程序自动完成调查路段每单元的病害分段统计及路段病害汇总统计，并将分析得到的数据表和图表保存到计算机中。

作为参照物的道路沿线两侧的建筑物信息包括村庄、加油站、道路交叉口或/和桥梁，通过获取调查路段沿线两侧的建筑物信息，将其转换成距离起点的长度信息。

如上所述的路面病害调查处理方法，对于病害表现是一个区域的，通过掌上电脑屏幕取点将病害的边缘点选取然后构成一个面积区域，病害面积S1的大小通过如下数学模型进行计算：

$S_1=\frac{1}{2}\int (\mathrm{xdy}-\mathrm{ydx})=\frac{1}{2}\underset{i=1}{\overset{N_h}{\Sigma }}{x}_i{y}_{i+1}-x_{i+1}{y}_i---\left(1\right)$

式中x_i、y_i、x_i+1、y_i+1分别为第i点、第i+1点的横坐标和纵坐标；

对于病害表现是曲线的，直接将该病害在道路上的实际位置从掌上电脑上点选；病害表现为曲线的其病害面积S₂通过先计算长度：

$l=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\sqrt{{x_i}^2+{y_i}^2}---\left(2\right)$

式中x_i、y_i分别为第i点的横坐标及纵坐标，其中i为自然数；

然后用如下公式计算病害分布的面积：

$S_2=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\alpha }_i{l}_i=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\alpha }_i\sqrt{{x_i}^2+{y_i}^2}---\left(3\right)$

式中α_i为第i种路面病害的影响宽度；

所述的路面病害调查处理方法，在计算机上得到每一定长度的设定距离路段内的病害统计数据，同时将该路段上的病害状况以破损趋势曲线图(φ_i-l)的形式表示：

${\psi }_i=\frac{S_i}{S_0}---\left(4\right)$

$\overline{{\psi }_i}=\underset{k=1}{\overset{i}{\Sigma }}{\psi }_k/i---\left(5\right)$

φ_i＝φ_i-1+(ψ_i-ψ_i)    (6)

式中，S_i-第i个设定距离路段的破损面积；

S₀-第i个设定距离路段的面积，由道路宽度乘以设定距离路段的长度得到；ψ_i-第i个设定距离路段的破损率

φ_i-第i个设定距离路段的破损参数，这里φ₁＝ψ₁

输出结果得到所调查路段的具体病害情况，便于公路的养护和维修。

所述的路面病害调查处理方法，调查路段的位置信息通过GPS获取道路起点、转折点和终点的坐标信息，并转换成每一分段的坐标信息。

所述的路面病害调查处理方法，所述计算机处理程序，根据调查路段的坐标信息，利用下式计算调查路段两点间的长度信息。

$l=\sqrt{{(y_2-y_1)}^2+{(x_2-x_1)}^2}---\left(7\right)$

式中，l为调查路段两点间的长度，x₁，y₁，x₂，y₂分别是前、后两点的横坐标和纵坐标。

本发明的有益积极效果：

1、本发明路面病害调查方法采用掌上电脑结合卫星定位系统完成，或者采用掌上电脑结合沿线参照物定位完成，检测过程不需要大型调查设备，使用方便灵活，与价格昂贵的路面多功能检测车调查方法相比，成本极其低廉；相对传统人工调查方式，节省了劳动力，安全性高，各路段病害可随时回顾查询，读取直观方便。

2、本发明路面病害调查处理方法，调查路段的位置信息通过全球定位坐标获取道路起点、转折点和终点的坐标信息；或者通过确定道路两侧的建筑物信息作为参照获取调查路段的位置信息，将参照物位置信息输入电脑，并将该路段的参照物信息或坐标信息通过计算机处理程序转换成路段的长度信息，然后利用距离计算工具，将该路段每隔20m或一定距离路段作为一个调查单元，精确获取道路病害所处位置，不依赖沿途桩号，调查更准确，结果处理更及时。

3、本发明路面病害调查方法，以简单、经济、方便、切实可行的方式，实现了对路面病害信息的准确调查，能够及时准确的对各等级公路、城市市政道路、机场跑道等在整个服役过程提供有效的破损数据记录，为道路养护部门提供专业的技术方案，为交通管理部门提供科学的决策依据。该调查方法检测数据可以同《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60-2008)、《公路技术状况评定标准》(JTG H20-2007)和《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)等的评级计算体系共享，从而对其体系进行了更好的完善和补充。

四、附图说明：

图1所示为本发明路面病害调查处理方法之实施例一的流程方框图；

图2所示是实施例一中掌上电脑显示的温度裂缝破损记录；

图3所示是实施例一中计算机生成的调查路段的路面病害统计图；

图4所示为本发明路面病害调查处理方法之实施例四的流程方框图；

图5所示是实施例四中掌上电脑显示的温度裂缝破损记录；

图6所示是实施例四中计算机生成的调查路段的路面病害统计图。

五、具体实施方式：

实施例一：参见图1～图3。本实施例以河南省境内某段高速公路为试验调查路段，具体说明本发明路面病害调查处理方法的实施过程。

1、调查路段的信息获取：

首先在接入互联网的计算机上运行Google earth地图，找到需要调查的路段，在Google earth上找出这段路的起点、路线转折点和终点的坐标(坐标信息可显示在Google earth地图上的左下角)，并利用Google earth上自带的距离计算工具，计算起点到每一个转折点的距离。

2、在计算机中将调查路段分段：

将该路段的坐标信息通过计算机处理程序，按照如下公式：

$l=\sqrt{{(y_2-y_1)}^2+{(x_2-x_1)}^2}---\left(1\right)$

式中，x₁，y₁，x₂，y₂分别是前、后两点的坐标，

转换成路段的长度信息，并将该路段每隔20m进行分段。本实施例所选试验路段长度为6000m，即共有300段(每段20m)。

新建一个文件，输入该条路的名字、长度和该条路的长度信息，以及试验路段起点、各转折点和终点的坐标信息，保存为一个路面病害调查程序文件。

3、将上面做好的路面病害调查程序文件导入带有GPS定位系统的掌上电脑中，到达试验路，运行掌上电脑的路面病害调查程序图2所示。依照GPS坐标定位路面病害，然后根据病害类型(如车辙、温度裂缝、疲劳裂缝或松散)，以不同的标示依照病害轮廓现场点选记录于掌上电脑中。如你所处的位置有一条温度裂缝，则按照裂缝走向及长度，在掌上电脑中显示的路段相应位置以一定比例长度的折线标记记录病害。调查完毕，点击保存选项，数据就会保存下来。

4、通过掌上电脑接收来自GPS接收装置接收的卫星数据，并在掌上电脑中通过掌上电脑处理程序解析提取相关信息。

5、在掌上电脑中进行病害调查统计：通过选择GPS绝对定位，获取病害位置信息。对于病害表现是一个的区域，选择掌上电脑屏幕取点将病害的边缘点选取然后构成一个面积区域，对于病害表现是曲线的，直接将该病害在道路上的实际位置从掌上电脑上点选。

6、在掌上电脑中存储病害调查统计结果，将调查统计到的病害数据存储到计算机中。在计算机上打开由掌上电脑统计到的病害数据，将每20m内的路面病害分别进行病害统计分析。病害面积就会以word文档的形式表示出来，并将分析得到的数据表和图表保存到计算机中。统计结果表见下页表1：

表1：路段破损面积输出

该表格将调查路段每20m内的病害面积一一记录下来。其中IIK XX+Y，XX代表你是在第几个20m区段(因为本方法选择20m为一个调查区段)，Y代表你在该区段内多少米处。比如屏幕上显示“you are on IIK 13+-7”表示你现在离起点的距离为：13×20+(-7)＝253m。图3所示是计算机生成的调查路段的路面病害统计图；计算机还可以生成调查路段的路面病害趋势曲线图。

实施例二：参见图1。本实施例路面病害调查处理方法，在确定调查路段的基础上，通过在联网的计算机上运行电子卫星地图程序，在电子地图上找出所调查路段的起点、路线转折点和终点的坐标，并利用距离计算工具，计算起点到每一个转折点的距离，然后将该路段的坐标信息通过计算机处理程序，按照如下公式：

$l=\sqrt{{(y_2-y_1)}^2+{(x_2-x_1)}^2}---\left(1\right)$

式中，x₁，y₁，x₂，y₂分别是前后两点的坐标。

转换成路段的长度信息，并将该路段每隔一定长度的设定距离进行分段。

1)将上述该路段的调查信息以矢量图的形式导入带有GPS定位系统的掌上电脑中，通过掌上电脑中GPS接受装置接收坐标信息，并采用处理程序提取、解析相关信息；

2)通过选择GPS绝对定位，获取病害位置信息，通过掌上电脑进行病害调查统计，根据车辙、温度裂缝、疲劳裂缝或松散类型，分别以不同的标示依照病害轮廓现场手写记录于掌上电脑中，调查记录完毕，存储病害调查统计结果，结束现场调查；

3)将掌上电脑中存储的病害数据存储到计算机中，在计算机上打开由掌上电脑统计到的病害数据，程序自动完成调查路段每单元的病害分段统计及路段病害汇总统计，并将分析得到的数据表和图表保存到计算机中。即可完成数据处理，输出调查结果(表格及图表形式)。

实施例三：参见图1。本实施例路面病害调查处理方法，是在实施例二基础上的进一步优化：在计算机上对每一定长度的设定距离路段内的路面病害分别进行统计计算时，对于病害表现是一个的区域，选择掌上电脑屏幕取点将病害的边缘点选取然后构成一个面积区域，采用如下公式对病害面积的大小S₁计算：

$S_1=\frac{1}{2}\underset{i=1}{\overset{N_h}{\Sigma }}{x}_i{y}_{i+1}-x_{i+1}{y}_i---\left(1\right)$

式中x_i、y_i、x_i+1、y_i+1分别为第i点、第i+1点的横坐标和纵坐标；

对于病害表现是曲线的，直接将该病害在道路上的实际位置从掌上电脑上点选，其面积通过先计算长度：

$l=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\sqrt{{x_i}^2+{y_i}^2}---\left(2\right)$

式中x_i、y_i分别为第i点的横坐标及纵坐标；

然后用如下公式计算病害分布的面积：

$S_2=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\alpha }_i{l}_i=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\alpha }_i\sqrt{{x_i}^2+{y_i}^2}---\left(3\right)$

式中α_i为第i种病害的影响宽度，其中i为自然数；

同时用计算机的专用程序将每一定距离内的病害用word或图表的方式直观的输出，或者同时将该路段上的破损趋势曲线表示：

${\psi }_i=\frac{S_i}{S_0}---\left(4\right)$

$\overline{{\psi }_i}=\underset{k=1}{\overset{i}{\Sigma }}{\psi }_k/i---\left(5\right)$

φ_i＝φ_i-1+(ψ_i-ψ_i)    (6)

式中，S_i-第i种破损的面积；这里S₁＝ψ₁

S₀-第i个设定距离路段的面积(道路宽度乘以设定距离路段长度得到)；

ψ_i-第i个设定距离路段的破损率

输出结果得到所调查路端的具体病害情况，便于公路的养护和维修。

实施例四：参见图4～图6。本实施例路面病害调查处理方法与实施例一不同的是，以调查路段沿线两侧的参照物信息确定路面病害位置。

1、调查路段的信息获取：首先获取调查路段详细道路路线信息及沿线参照物(村庄、加油站、交叉口、桥梁等)的电子地图信息，将参照物位置信息输入电脑，然后利用距离计算工具，计算起点到每一个参照物的距离，将该路段的参照物信息通过计算机处理程序转换成路段的长度信息，并将该路段每隔一定的长度按设定距离进行分段标识，将这些信息保存到计算机中。

2、在计算机中将调查路段分段：将该路段的坐标信息通过计算机处理程序，按照如下公式：

$l=\sqrt{{(y_2-y_1)}^2+{(x_2-x_1)}^2}---\left(1\right)$

式中，x₁，y₁，x₂，y₂分别是前、后两点的坐标，

转换成路段的长度信息，并将该路段每隔20m(或其他长度)进行分段。本实施例所选试验路段长度为6000m，即共有300段(每段20m)。

新建一个文件，输入该条路的名字、长度和该条路的长度信息，以及试验路段起点、各转折点和终点的坐标信息，保存为一个路面病害调查程序文件。

3、将上述该路段的参照物信息导入掌上电脑中，携带掌上电脑到达调查路段上，将以上做出的参照物信息与现场的参照物进行比照，精确定位现在调查人员所处位置。

4、位置确定后，然后根据病害类型(如沉陷、波浪拥包、车辙、温度裂缝、疲劳裂缝或松散)，以不同的标示依照病害轮廓现场点选记录于掌上电脑中。如你所处的位置有一条温度裂缝，则按照裂缝走向及长度，在掌上电脑中显示的路段相应位置以一定比例长度的折线标记记录病害。调查完毕，点击保存选项，数据就会保存下来。

5、在计算机上打开由掌上电脑统计到的病害数据，将每20m内的路面病害分别进行病害统计分析。病害面积就会以word文档的形式表示出来，并将分析得到的数据表和图表保存到计算机中。路段破损面积输出表格将调查路段每20m内的病害面积一一记录下来。图5所示是计算机生成的调查路段的路面病害统计图；计算机还可以生成调查路段的路面病害趋势曲线图，如图6所示。

实施例五：参见图5～图6。本实施例路面病害调查处理方法，首先获取调查路段详细道路路线信息及沿线参照物(村庄、加油站、交叉口、桥梁等)的电子地图信息，将参照物位置信息输入电脑，然后利用距离计算工具，计算起点到每一个参照物的距离，并将该路段的参照物信息通过计算机处理程序转换成路段的长度信息，并将该路段每隔一定的长度设定距离进行分段，将这些信息保存到计算机中。然后在计算机上对每一定长度的设定距离路段内的路面病害分别进行统计计算，对于病害表现是一个的区域，或对于病害表现是曲线的，其面积计算方式分别同实施例三。同时可以用计算机的专用程序将每一定距离内的病害用word或图表的方式直观的输出，或者同时将该路段上的破损趋势曲线表示，并输出结果得到所调查路端的具体病害情况。