一种基于BIM的公路变形缝检测方法及系统与流程

本发明涉及公路路面变形缝检测，更具体地说，它涉及一种基于bim的公路变形缝检测方法及系统。

背景技术：

1、接缝式水泥混凝土路面是我国高等级公路广泛采用的路面结构形式，路面变形缝承担板块变形释放、荷载传递的核心功能，其服役状态直接影响路面结构的使用寿命与行车安全性。建筑信息模型技术已逐步应用于公路路面全生命周期管理，车载移动测量、三维激光扫描等技术也实现了路面表面形貌数据的高效采集，为路面变形缝的数字化检测提供了数据与模型基础。

2、现有路面变形缝检测方法多聚焦于表面几何参数的直接量测，仅能获取接缝表面的表观高差与宽度数据，难以区分板块温湿耦合翘曲带来的表观高差与接缝本体的永久结构异常，易出现虚假病害误检的情况。同时现有方法难以通过表面形貌数据识别接缝内部传力结构、支承状态的隐蔽异常，也难以解决道路线形变化带来的量测投影畸变问题，检测结果的准确性与全面性存在明显局限。

3、现有检测方法的输出结果多为孤立的数值与坐标信息，难以与建筑信息模型中的接缝对象实现深度绑定，检测数据难以直接融入路面全生命周期管理体系，需要人工进行数据转换与匹配，增加了路面养护管理的流程成本，也难以实现接缝服役状态的连续跟踪与对比分析。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于bim的公路变形缝检测方法及系统，解决上述背景技术中的技术问题。

2、本发明提供了一种基于bim的公路变形缝检测方法，包括以下步骤：

3、步骤s1，从建筑信息模型中获取接缝编码、路线基线、接缝中心点、方向向量、板块尺寸及支撑刚度，并建立局部坐标系；

4、步骤s2，将三维点云配准至局部坐标系，沿纵向划分剖带，在剖带内将三维点云转换为法向观测曲线，并根据板块尺寸设定中心避让区；

5、步骤s3，在剔除中心避让区后对法向观测曲线两侧拟合左右背景曲线，并根据板块尺寸计算外推距离，结合外推距离与左右背景曲线计算缝缘曲率泄差，拼接生成分段基准曲线；

6、步骤s4，根据板块尺寸和支撑刚度计算体系特征长度，据此确定有效影响半径，将法向观测曲线减去分段基准曲线获得残差曲线，取法向观测曲线的缝边高差减去缝缘曲率泄差获得即刻缝差，并在有效影响半径内根据残差曲线计算边缘扰动矩；

7、步骤s5，根据板块尺寸确定缝深与板厚之比确定立面释放比，并将即刻缝差加上立面释放比与边缘扰动矩的乘积，合成等效异常位移；

8、步骤s6，取各剖带中绝对值最大的等效异常位移为主异常位移并记录最劣位，将接缝中心点投影至路线基线获得接缝桩号，输出包含接缝编码、接缝桩号、最劣位及主异常位移的检测结果。

9、本发明提供了一种基于bim的公路变形缝检测系统，包括：

10、局部坐标系建立模块，从建筑信息模型中获取接缝编码、路线基线、接缝中心点、方向向量、板块尺寸及支撑刚度，并建立局部坐标系；

11、中心避让区设定模块，将三维点云配准至局部坐标系，沿纵向划分剖带，在剖带内将三维点云转换为法向观测曲线，并根据板块尺寸设定中心避让区；

12、分段基准曲线生成模块，在剔除中心避让区后对法向观测曲线两侧拟合左右背景曲线，并根据板块尺寸计算外推距离，结合外推距离与左右背景曲线计算缝缘曲率泄差，拼接生成分段基准曲线；

13、边缘扰动矩计算模块，根据板块尺寸和支撑刚度计算体系特征长度，据此确定有效影响半径，将法向观测曲线减去分段基准曲线获得残差曲线，取法向观测曲线的缝边高差减去缝缘曲率泄差获得即刻缝差，并在有效影响半径内根据残差曲线计算边缘扰动矩；

14、等效异常位移合成模块，根据板块尺寸确定缝深与板厚之比确定立面释放比，并将即刻缝差加上立面释放比与边缘扰动矩的乘积，合成等效异常位移；

15、检测结果输出模块，取各剖带中绝对值最大的等效异常位移为主异常位移并记录最劣位，将接缝中心点投影至路线基线获得接缝桩号，输出包含接缝编码、接缝桩号、最劣位及主异常位移的检测结果。

16、本发明的有益效果在于：本发明针对接缝式水泥混凝土路面变形缝的结构与服役特征，构建了适配接缝对象的局部坐标系，减少了道路线形与视角变化带来的量测畸变。本发明通过分板块拟合背景变形，实现了板块翘曲带来的表观高差与接缝本体结构异常的分离，降低了环境因素对检测结果的干扰。本发明通过接缝双尺度边界特征的提取，实现了接缝内部约束与支承状态异常的识别，丰富了接缝服役状态的检测维度。本发明输出的检测结果可直接与建筑信息模型接缝对象绑定，适配公路路面养护管理的实际流程，提升了检测结果的工程应用价值。

1.一种基于bim的公路变形缝检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于bim的公路变形缝检测方法，其特征在于，从建筑信息模型中获取接缝编码、路线基线以及接缝中心点；

3.根据权利要求1所述的基于bim的公路变形缝检测方法，其特征在于，提取采样中心位置与纵向采样带宽，结合左侧有效板长与右侧有效板长，在局部坐标系中截取划分空间范围；

4.根据权利要求1所述的基于bim的公路变形缝检测方法，其特征在于，在跨缝方向坐标处于负的左侧有效板长除以二的商值至负的中心避让区边界参数的区间内，对法向观测曲线执行二次拟合，获得包含常数项、一次项系数和左板法向背景曲率的左侧背景曲线；

5.根据权利要求4所述的基于bim的公路变形缝检测方法，其特征在于，将左侧有效板长除以四获得第一参数，将中心避让区边界参数除以二获得第二参数，将第一参数与第二参数相加，获得左板外推距离；

6.根据权利要求1所述的基于bim的公路变形缝检测方法，其特征在于，将混凝土弹性模量与板厚的三次方相乘，获得刚度分子；将一减去泊松比平方获得代数差值，将代数差值乘以十二获得刚度分母；将刚度分子除以刚度分母，计算获得板块弯曲刚度；

7.根据权利要求6所述的基于bim的公路变形缝检测方法，其特征在于，提取法向观测曲线上对应正的中心避让区边界参数的高程值，减去法向观测曲线上对应负的中心避让区边界参数的高程值，获取法向观测曲线的缝边高差；

8.根据权利要求1所述的基于bim的公路变形缝检测方法，其特征在于，将缝深除以板厚，获得立面释放比；

9.根据权利要求1所述的基于bim的公路变形缝检测方法，其特征在于，提取所有采样中心位置对应的等效异常位移，分别对所有等效异常位移执行绝对值计算操作；

10.一种基于bim的公路变形缝检测系统，其特征在于，执行如权利要求1到9任一项所述的一种基于bim的公路变形缝检测方法，包括：