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研究生: 詹智翔
Chan, Chih-Shong
論文名稱: 使用車載光達進行路面平整度偵測可行性研究
The Feasibility Study of Pavement Roughness Detecting By Mobile LiDAR
指導教授: 余騰鐸
Yu, Teng-To
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 資源工程學系
Department of Resources Engineering
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 119
中文關鍵詞: 車載光達航帶平差精度提升路面平整度
外文關鍵詞: Mobile LiDAR, Strip adjustment, Precision improvement, Pavement roughness
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  • 我國現行檢測路面平整度的方式為以人工方式操作三公尺直規或高低平坦儀進行測量,測量效率僅每小時0.8公里,相當耗時、費力且效率低落,不符合台灣地狹人稠、道路分佈密集的需求。車載光達近年來引進台灣,比較起傳統人工測量有著獲取道路資訊快速、道路點雲密度極高與無人為操作誤差等優點,效率可達每小時40公里,可取代傳統人工測量之不便。依據Optech Lynx車載光達系統規格書表示其車載光達本身即有8公厘之系統誤差。此誤差在進行道路平整度調查時是超過容許值的,需以資料後處理方式降低系統誤差至6公厘以下。本研究使用航帶平差,將車載光達測量車的兩個掃描頭點雲分別進行道路萃取、資料前處理與航帶平差,並檢視不同車速、轉彎與路段性質對其航帶平差造成的影響。結果顯示在車速低於60km/hr,轉彎角度低於40度的情形的一般道路可以將原始車載光達點雲以資料後處理方式降低一半的系統誤差,獲得可供道路平整度分析之路面高程值。

    The current way of analyzing pavement roughness is manually operating the 3m-straight edge or the Hi-Lo detector. The efficiency of such measurement is only 0.8 kilometer per hour. It wastes lots of time and very laborious, does not meet the requirement of Taiwan’s situation: densely populated and intensive distribution of road. Mobile LiDAR has been introduced to Taiwan recently, comparing to traditional manual measurement, it has more advantages like accessing road information quickly, high accuracy data and without human operating error. The efficiency could reach 40 kilometers per hour that could replace traditional manual measurement completely. Based on the Optech Lynx mobile LiDAR system specifications, mobile LiDAR system has 8 mm system error. This error is unacceptable for the investigation of road roughness, need to be reduced to 6mm by data post-processing. In this study, we use two laser scanner’s point cloud data of mobile LiDAR system to process road extraction, data preprocessing and strip adjustment. Then testing the effection from different speed, turning angle and nature of pavement. The results shows when measuring vehicle’s speed is less than 60km/hr, turning angle is less than 40 degrees and driving on a generally flat road, strip adjustment will reduce systematic errors by half, could export the pavement data with enough precision for analyzing pavement roughness at Taiwan.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 X 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究流程與架構 2 第二章 文獻回顧 5 2.1 傳統道路平整度檢測方式 5 2.1.1 道路平整度檢測儀器 6 2.1.2 道路平整度檢測操作 7 2.1.3 道路平整度檢測指標 10 2.2 現行道路規範 11 2.3 光達系統 13 2.3.1 光達基本原理 14 2.3.2 光達系統介紹 16 2.3.3 車載光達 18 2.4 精準度討論 20 2.4.1 絕對精度 21 2.4.2 相對精度 25 2.4.3 航帶平差 28 第三章 研究方法 32 3.1 研究工具 32 3.1.1 Lynx車載光達系統 32 3.1.2 全站儀 35 3.1.3 MicroStation & TerraSlave套件 36 3.1.4 ArcGIS 36 3.2 資料整理 37 3.2.1 資料來源 37 3.2.2 研究區域 38 3.3 資料前處理 41 3.3.1 擷取道路區域點雲 42 3.3.2 剔除大錯 43 3.3.3 剔除非信心點 45 3.3.4 個別建立擬合面 47 3.4 航帶平差 49 3.4.1 二擬合面相減 49 3.4.2 檢視擬合面高差 50 3.4.3 建立平差模式 53 3.4.4 檢驗新航帶統計值 57 3.4.5 實地檢驗 59 第四章 研究成果與討論 62 4.1 阿里山山道 63 4.1.1 阿里山直線段 63 4.1.2 阿里山轉彎段 67 4.2 台中市市區道路 70 4.2.1 台中市直線段 71 4.2.2 台中市轉彎段 74 4.3 高速公路段 77 4.3.1 高速公路直線段 78 4.3.2 高速公路轉彎段 81 4.4 彰濱工業區檢驗段 84 4.4.1 彰濱工業區直線段 85 4.4.2 彰濱工業區轉彎段 87 4.5 實地檢驗分析 90 4.6 綜合比較討論 92 4.6.1 雷射掃描頭頻率分析 93 4.6.2 測量車車速分析 94 4.6.3 測量車轉彎情形分析 96 4.6.4 路面平整度偵測評估 100 4.7 實際應用 109 第五章 結論與建議 114 5.1 結論 114 5.2 建議 115 參考文獻 116

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