无人机 LiDAR 智探路面 善图科技赋能公路养护新升级

公路路面的平整度直接决定通行安全与服务品质，传统监测手段效率低、数据片面、成本居高不下，难以适配现代公路养护的精准化、高效化需求。广西善图科技有限公司深耕空间信息测绘领域，创新引入无人机 LiDAR（激光雷达）核心技术，融合高精度数据采集、智能点云处理、科学平整度评价于一体，打造公路路面监测全流程解决方案，为公路养护决策提供精准数据支撑，让公路养护更科学、更高效、更省心！

核心技术一：高精度无人机 LiDAR 数据采集，捕捉路面每一处细节

依托先进的无人机 LiDAR 测绘系统，搭载高性能 Rigel VUX-1LR 激光扫描仪，实现低空、高速、高密度的路面三维信息采集，突破传统监测的空间与效率限制。本次技术验证选取新疆石河子市郊县级公路为实验区，无人机飞行高度 30m、飞行速度 5m/s，激光扫描频率达 550kHz，最终获取300～600pts/㎡的高密度激光脚点数据，扫描幅宽 85.7m，设备标称测绘精度 15mm，厘米级定位精度可精准捕捉坑槽、沉陷、裂缝、麻面等各类路面病害的三维特征。

表1激光扫描仪核心参数

数据采集同步搭配地面实测验证，采集 13 个地形特征点、52 个 9 类路面样本（坑槽、沉陷、裂缝等），通过 GPS-RTK 定位、直尺量测完成地面真值获取，为后续模型验证奠定坚实基础。

核心技术二：多维度点云数据处理，构建精细化路面 DSM 模型

原始 LiDAR 点云数据经格式转换、多层滤波、精准分类、智能插值四大核心步骤处理，剔除噪声干扰，提取纯道路点云，最终构建高还原度的道路数字表面模型（DSM），实现路面三维形态的精准还原。

1. 点云滤波：通过噪声点人工删除、高程异常点（3 倍标准差阈值）过滤、±24° 扫描角筛选，结合 Axelsson 基于不规则格网的渐进加密算法完成地形滤波，分离地面与非地面点；

2. 点云分类与道路提取：结合无人机高分辨率正射影像（图 1），融合 LiDAR 数据反射强度与高程信息，交互式精准提取道路点云，排除周边植被、土壤等干扰；

图 1 实验区高分辨率正射影像数据

3. DSM 模型构建：先通过不规则三角网生成三维地形结构（图2），再采用自然邻域插值法构建栅格大小0.05m的精细DSM模型（图3），该方法可避免虚假地形特征，保证模型表面平滑，高程精度达 1.6cm（表2），完美还原路面真实高程变化。

图2道路表面 TIN模型         图3 道路 DSM 模型

表2道路表面模型的高程误差统计结果

核心技术三：IRI 指数量化评价，实现路面平整度空间可视化与等级划分

选用国际通用、通用性强的国际平整度指数（IRI） 作为核心评价指标，基于四分之一车模型（图 4）构建振动微分方程，结合蒙特卡洛模拟优化计算参数，实现路面平整度的量化计算、空间可视化与五级质量分级，让路面质量状况一目了然。

图 4四分之一车模型模拟系统

1. IRI 精准计算：以 80km/h 推荐车速为模拟基准，通过二阶振动微分方程递推求解，得到路面平整度的量化值（单位：m/km），该指数与车辆振动动态相关，可消除测量随机噪声，结果可跨设备、跨地区转换；

2. 参数优化确定：通过蒙特卡洛模拟分析采样间隔和测量单元长度对 IRI 计算误差的影响（图5），最终确定50mm最佳采样间隔、10m测量单元长度，在保证计算精度的同时兼顾运算效率；

3. 五级质量分级：参考《公路沥青路面养护技术规范》，将路面平整度划分为优、良、中、次、差五个等级，明确的 IRI 阈值为养护决策提供清晰标准（表3）。

图5采样间隔和测量单元长度对 IRI 的计算误差影响

表 3路面平整度质量分级设置标准

核心技术四：多样本验证，评价结果精准可靠，为养护决策提供科学依据

选取 9 类典型路面样本（大块状坑槽、小块状坑槽、石料暴露沉陷、裂缝、麻面等）共 52 个样本点，通过专家评分法（外观、表面粗糙度、车辙深度等 5 项指标）获取路面质量参考值，与 IRI 指数评价结果对比验证（图 6），最终得出技术整体评价精度 75%，Kappa 系数 0.65（图7），评价一致性良好。

( a) ～ (i) 对应的 IRI 指数评价结果依次为差、差、差、次/ 差、次/ 差、次/ 差、中/ 次/ 差、良/ 中、良/ 中 ;

( a) ～ (i) 对应的参考评价结果依次为: 差、差、差、次/ 差、中/ 次、次、次/ 差、良、中

图 6典型路面样本及其平整度评价结果统计表

图7模型精度评价结果

验证结果表明，该技术对坑槽、沉陷等严重病害路面评价效果最优，对裂缝、沙石填埋路面误差较小，可精准识别路面主要病害类型与分布范围。以实验路段为例，通过技术统计得到各等级平整度路面分布比例路面质量以 “中” 为主（41.1%），“次”（27.4%）、“差”（24.9%）等级占比超 50%，直观反映路段需及时大修，为养护资源配置、养护优先级排序提供精准数据支撑。

善图科技核心优势，全方位突破传统监测瓶颈

1.高效全覆盖：无人机低空飞行，不受地形限制，可快速完成大范围公路监测，相比传统人工、车载方法，效率提升数倍；

2.高精度高维度：厘米级定位精度，获取路面三维点云数据，相比传统仅获取纵剖面信息的方法，数据更全面、还原更真实；

3.低成本易推广：相比激光断面仪等昂贵设备，无人机 LiDAR 系统成本更低，操作简便，适合低等级公路、乡村公路等大范围推广应用；

4.数据可视化：从三维模型到平整度分布、质量分级，全流程数据可视化呈现，养护重点一目了然，决策更科学；

5.全流程解决方案：提供从数据采集、点云处理、模型构建到平整度评价、养护建议的全流程服务，一站式解决公路路面监测需求。

技术赋能未来，善图科技与您携手守护公路畅通

无人机 LiDAR 路面监测技术，是低等级公路平整度监测的全新技术途径，可广泛应用于县级公路、乡村公路、园区道路等各类道路的日常监测、病害识别、养护规划。广西善图科技有限公司凭借专业的技术团队、成熟的技术方案、精准的监测服务，为公路管理部门、养护单位提供定制化的空间信息测绘解决方案，让每一条道路都能得到精准养护，让通行更安全、更顺畅！

从数据采集到精准评价，从技术创新到服务落地，善图科技始终以精准测绘、科学赋能为核心，用先进的空间信息技术助力公路养护行业升级，成为您身边可靠的公路养护技术合作伙伴！

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标签：滑坡监测 无人机 LiDAR技术 道路监测  善图科技 遥感技术

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本文中部分监测成果示意图引用自论文《基于无人机LiDAR数据的公路路面监测和平整度评价方法研究》（作者：高仁等）。

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