[发明专利]多年冻土地区大尺度路基的变形评价方法

权利要求书

1.多年冻土地区大尺度路基的变形评价方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：获取公路表面变形高程数据：

对需要评价的路段进行表面变形高程数据采集，建立网格化的数据集；

步骤二：公路表面变形构成的拆分计算：

在步骤一的数据集的基础上，根据不同的路基变形特征，从数据集中拆分出表示四种不同变形特征的子数据集，分别为公路整体变形、纵向波浪变形、横向倾斜变形以及横向凹陷或凸拱变形；

步骤三：进行公路表面变形评价：

根据四种不同公路变形特征，建立表面变形评价指标体系，通过计算不同变形特征值，得到分项变形指数，最终得到描述公路变形特征的全表面变形指数。

2.根据权利要求1所述的多年冻土地区大尺度路基的变形评价方法，其特征在于：

步骤一包括以下子步骤：

第一步：变形数据采集：

利用道路三维激光扫描仪，对需要评价的路段进行表面变形高程数据采集：

首先，实地进行勘察选点，考察历史资料，确认既有控制点的可用性；

其次，进行控制测量，采用GPS进行坐标控制测量，用精密水准仪进行高程控制测量；

然后，开展激光扫描作业，根据现场地形状况，扫描范围控制在6km以内，相邻测点扫描范围有20％～30％的重叠度，相邻两测点的重叠扫描区内采用球形标靶进行配准，测量过程中避免出现光路遮挡；

最后，利用三维激光扫描仪数据处理软件对激光扫描点云数据进行处理并导出生成数据表；

第二步：数据网格化：

在第一步数据表的基础上，利用数据网格化算法，按0.25m×0.25m网格尺寸，对采集到的高程数据在道路纵、横向进行网格划分，得到公路表面变形数据集S_ij；

式中，S_ij为编号i,j网格节点处的高程测量值；

m,n表示共有m×n个网格节点；

第三步：数据坐标转换：

定义以道路里程及纵横断面的坐标系O如下：以道路中心纵断面与起始横断面的交点为坐标原点；道路里程定义为Y轴方向，沿道路里程增大方向为正，反之为负，道路横断面方向定义为X轴方向，面向道路里程增大方向，坐标原点左侧为负方向，右侧为正方向，垂直于XY平面的方向为Z轴，竖直向上为正，向下为负；

公路的平面线型是由直线、缓和曲线以及圆曲线共同组成，由于公路变形主要发生在竖直方向，平面方向几乎没有变化，因此可利用坐标平移，将平面曲线转化为直线，得到简化评价计算过程，通过平移、旋转操作，将曲线上不同点移动至基准坐标系下；

第四步：变形评价基准面的确定：

采用如下三种方法进行基准面的确定：

①采用工程设计文件中的横断面设计高程；

②采用道路竣工初期测量得到的公路表面初始高程数据；

③采用运营期内测量得到的公路表面高程数据，一般选择公路养护完成初期、或者路况较为良好的路段进行数据采集；

第五步：网格数据滤波处理：

选择中值滤波方法消除数据获取时由于道路表面粘滞残留物以及数据采集过程产生的误差噪声；选择移动均值滤波方法处理路面铺装层不平整引起的微小起伏变化。