[发明专利]一种沥青路面健康状态监测系统和方法

说明书

本发明公开了一种沥青路面健康状态监测系统和方法，该方法包括以下步骤：收集监测区域沥青道路的星载高分遥感影像数据和已有路面状态调查信息；对收集的星载高分遥感数据进行预处理，利用面向对象技术和决策树阈值方法提取道路区域影像；提取高分遥感影像中沥青路面不同老化阶段和不同病害路面的光谱特征、纹理特征和形态特征，通过特征分析构建老化和病害路面的敏感特征或特征组合；基于敏感特征或特征组合结合BP神经网络方法，构建沥青路面健康状态评估模型。本发明利用星载高分遥感影像数据，结合遥感影像处理和图像识别技术，研究沥青路面健康状态，可为公路养护部门快速提供大范围的沥青路面健康状态信息，解决传统路面监测方法检测周期长、花费高，以及无法快速获取大范围路面状况信息的问题，同时为公路养护部门制定维修计划提供依据。

技术领域

本发明涉及公路路面养护管理技术领域，尤其涉及一种沥青路面健康状态监测系统和方法。

背景技术

公路是作为交通运输的纽带，在国家发展和经济建设中起到了不可忽视的作用，根据报告显示，公路通车里程迅速增加。我国的高等级公路(高速公路和一级路)多采用沥青混凝土进行建设，沥青公路路面的交通量和荷载不断增加，再加上自然环境影响，公路路面结构常出现破损现象，且随时间推移日益严重，这直接影响公路的服务能力和运营效益，同时也将造成巨大的经济损失和事故风险。

传统路面监测方法需要借助大型的车载平台，影响交通、检测周期长、花费高，对于路线较长的公路路段只能进行抽样调查，无法快速获取大范围的路面状况信息。遥感影像因空间、光谱分辨率的提高，使得大范围的路面监测成为可能，遥感技术可以快速、定量获取大区域公路路面信息，实现对路面状况的实时监测，适用于监测和评估公路路面的状况。

因此，为便于公路养护部门及时掌握大范围路面状况信息，采取相应的保养措施，开展基于遥感技术的路面状况监测和评估研究有重要的科学意义。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明实施例提供一种沥青路面健康状态监测系统和方法，解决了沥青公路路面传统车载监测周期长、花费高，无法快速获取大范围路面状况信息的问题。

本发明实施例提供一种沥青路面健康状态监测方法，包括以下步骤：

收集监测区域沥青道路的星载高分遥感影像数据和已有路面状态调查信息；

对收集的星载高分遥感数据进行预处理，利用面向对象技术和决策树阈值方法提取道路区域影像；

构建老化和病害路面的敏感特征波段或特征组合，通过特征分析，确定与路面老化和病害相关特征；

通过选定的敏感特征或特征组合结合W神经网络算法，建立基于高分遥感数据的路面健康状态评估模型；

通过基于高分遥感数据的路面健康状态评估模型，对沥青公路路面进行评估，生成公路路面健康状态图。

进一步的，所述星载高分遥感影像数据包括路面区域的Worldview-3高分数据集。

进一步的，所述路面状态调查信息包括高精度的车载路面状态指数(PCl)数据和人工调查的PCl数据。

进一步的，所述星载高分遥感数据进行预处理包括遥感影像的正射校正、辐射定标、大气校正、图像融合、影像拼接和裁剪处理。

进一步的，所述提取道路区域影像包括利用面向对象分割方法，基于光谱、纹理和形态特征对预处理的高分影像进行图像分割。

进一步的，所述构建路面老化和病害的敏感特征波段或特征组合包括，

光谱特征：原始光谱、比值、差值等特征；

纹理特征：不同窗口的灰度共生矩阵GLCM纹理、局部二值模式LBP纹理；

形态特征：膨胀、腐蚀、开运算、闭运算。