<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Proceedings of Petersburg Transport University</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Proceedings of Petersburg Transport University</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Известия Петербургского университета путей сообщения</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">1815-588X</issn>
   <issn publication-format="online">2658-6851</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">99955</article-id>
   <article-id pub-id-type="doi">10.20295/1815-588X-2025-2-467-475</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Проблематика транспортных систем</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Проблематика транспортных систем</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">A Method for the Detection of Motorway Rutting and Vertical Structural Damage Using Point Clouds on Extreme Gradients</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Метод выявления колейности и вертикальных конструкций по облакам точек автомобильных дорог на основе экстремальных уклонов</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Гребенюк</surname>
       <given-names>Егор Александрович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Grebenyuk</surname>
       <given-names>Egor Aleksandrovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>Inj5@yandex.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Санкт-Петербургский политехнический университет им. Петра Великого</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Nizhny Novgorod State University of Architecture and Civil Engineering (NNGASU)</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2025-06-19T16:07:56+03:00">
    <day>19</day>
    <month>06</month>
    <year>2025</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2025-06-19T16:07:56+03:00">
    <day>19</day>
    <month>06</month>
    <year>2025</year>
   </pub-date>
   <volume>22</volume>
   <issue>2</issue>
   <fpage>467</fpage>
   <lpage>475</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2025-04-25T00:00:00+03:00">
     <day>25</day>
     <month>04</month>
     <year>2025</year>
    </date>
    <date date-type="accepted" iso-8601-date="2025-05-29T00:00:00+03:00">
     <day>29</day>
     <month>05</month>
     <year>2025</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://atjournal.ru/en/nauka/article/99955/view">https://atjournal.ru/en/nauka/article/99955/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>При проведении обследований автомобильных дорог с применением технологии лазерного сканирования остро стоит задача идентификации элементов дорожного обустройства и колейности по облакам точек. На практике не всегда возможно проводить сканирование с соблюдением всех правил, в связи с чем в облаках точек присутствует большое число шумов, а сама плотность точек местами не позволяет задействовать алгоритмы автоматической классификации; кроме того, сложность и отсутствие оптимизации ряда алгоритмов зачастую требуют ограничения размера исследуемых данных и потребляют значительную часть доступных аппаратных ресурсов компьютера. В связи с этим обработка данных носит преимущественно ручной характер. Цель: Предложить метод идентификации наклонных (и вертикальных) конструкций, а также колейности на основе анализа уклонов между соседними точками облака точек с упором на производительность на больших данных и прогнозируемой величиной расхода вычислительных ресурсов компьютера. Методы: В данном исследовании используется преобразование облака точек с классифицированной землей через CSF-алгоритм. Рассматриваемый метод был реализован на языке программирования C++ как надстройка к САПР nanoCAD для работы с облаками точек в ее среде. В качестве вспомогательного инструмента формирования контуров была использована геометрическая библиотека с открытым исходным кодом GEOS. Апробация предложенного метода проведена на материалах лазерного сканирования дорог Санкт-Петербурга. Практическая значимость: Вычислительная сложность метода квадратично зависит от размера облака точек и не зависит от его объема, что позволяет использовать метод для обработки облаков точек плохого качества. В результате пользователь получает набор полигонов (замкнутых контуров) для требуемых величин уклонов с возможностью отрисовки только полигонов заданной площади.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>In the context of road survey with laser scanning technology, the identification of road structure elements and rutting using point clouds poses a significant challenge. In practice, it is not always feasible to perform scanning in accordance with all the established rules. This is due to the fact that point clouds may contain a significant amount of noise, and in certain areas, a lack of point density precludes the utilization of automatic classification algorithms. Furthermore, the complexity and lack of optimization of a number of algorithms often necessitates the limitation of the data researched and the significant consumption of available computer hardware resources. Consequently, the processing of the data is predominantly manual. Purpose: A method for identifying sloping/vertical structures and rutting should be developed. This method should be based on slope analysis between neighbouring cloud points. The focus should be on big data performance and the predictive value of hardware computing resource consumption. Methods: The present study employs point cloud transformation in conjunction with land classification according to the CSF algorithm. The method under consideration was implemented in the C++ programming language as an add-on to nanoCAD system of automated design (SAD) for working with point clouds in its environment. The GEOS open source geometry library was used as an auxiliary tool for the generation of contour. The validation of the proposed method was carried out by laser scanning inspection of St. Petersburg roads. Practical significance: The computational complexity of the method is dependent to a quadratic degree on the size of the point cloud, whilst remaining independent of its volume, a property that facilitates its application in the processing of lower quality point clouds. Results: A user is provided with a set of polygons (closed contours) for the required slope values, with the option of drawing polygons of a specified area.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>Автомобильные дороги</kwd>
    <kwd>колейность</kwd>
    <kwd>облака точек</kwd>
    <kwd>эксплуатация дорог</kwd>
    <kwd>лазерный сканер</kwd>
    <kwd>классификация облака точек</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>Motorways</kwd>
    <kwd>ruts</kwd>
    <kwd>point clouds</kwd>
    <kwd>road maintenance</kwd>
    <kwd>laser scanners</kwd>
    <kwd>point cloud classification</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p></p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Береговой Д. В. Создание топографических планов на основе данных съемки с беспилотного летательного аппарата и автоматизации процесса дешифрирования: специальность 25.00.32 «Геодезия»: дисс. … канд. наук / Д. В. Береговой. — СПб.: Санкт-Петербургский горный университет, 2018.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Beregovoy D. V. Sozdanie topograficheskih planov na osnove dannyh s'emki s bespilotnogo letatel'nogo apparata i avtomatizacii processa deshifrirovaniya: special'nost' 25.00.32 «Geodeziya»: diss. … kand. nauk / D. V. Beregovoy. — SPb.: Sankt-Peterburgskiy gornyy universitet, 2018.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Ткачева А. Использование данных дистанционного зондирования земли при трехмерном моделировании естественных ландшафтных сцен / А. Ткачева // Вестник сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М. Ф. Решетнева. — 2014. — № 5(57). — С. 136–144.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Tkacheva A. Ispol'zovanie dannyh distancionnogo zondirovaniya zemli pri trehmernom modelirovanii estestvennyh landshaftnyh scen / A. Tkacheva // Vestnik sibirskogo gosudarstvennogo aerokosmicheskogo universiteta im. akademika M. F. Reshetneva. — 2014. — № 5(57). — S. 136–144.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Федорова А. А. Сравнение методов классификации облаков точек, полученных с помощью технологии LIDAR / А. А. Федорова, Д. Д. Нурлыева, А. С. Желанкина, Е. А. Елисеева и др. // Искусственный интеллект в автоматизированных системах управления и обработки данных, 27–28 апреля 2022 года. — М.: Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет), 2022. — Т. 1. — С. 262–267.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Fedorova A. A. Sravnenie metodov klassifikacii oblakov tochek, poluchennyh s pomosch'yu tehnologii LIDAR / A. A. Fedorova, D. D. Nurlyeva, A. S. Zhelankina, E. A. Eliseeva i dr. // Iskusstvennyy intellekt v avtomatizirovannyh sistemah upravleniya i obrabotki dannyh, 27–28 aprelya 2022 goda. — M.: Moskovskiy gosudarstvennyy tehnicheskiy universitet imeni N. E. Baumana (nacional'nyy issledovatel'skiy universitet), 2022. — T. 1. — S. 262–267.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Масурадзе Ш. Г. Решение инженерных дорожных задач на основе данных мобильного лазерного сканирования / Ш. Г. Масурадзе, И. Г. Майсурадзе // САПР и ГИС автомобильных дорог. — 2016. — № 2(7). — С. 50–53. — DOI: 10.17273/CADGIS.2016.2.2.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Masuradze Sh. G. Reshenie inzhenernyh dorozhnyh zadach na osnove dannyh mobil'nogo lazernogo skanirovaniya / Sh. G. Masuradze, I. G. Maysuradze // SAPR i GIS avtomobil'nyh dorog. — 2016. — № 2(7). — S. 50–53. — DOI: 10.17273/CADGIS.2016.2.2.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Позняк И. Метод оценки колейности автомобильных дорог с использованием мобильного лазерного сканирования / И. Позняк, И. Масурадзе, Ш. Масурадзе // Конструкторское Бюро. — 2017. — № 5.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Poznyak I. Metod ocenki koleynosti avtomobil'nyh dorog s ispol'zovaniem mobil'nogo lazernogo skanirovaniya / I. Poznyak, I. Masuradze, Sh. Masuradze // Konstruktorskoe Byuro. — 2017. — № 5.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Меньшиков А. Фотограмметрический метод измерения колейности усовершенствованных дорожных покрытий / А. Меньшиков, Н. Скоморохова // Наука, техника и образование. — 2016. — № 7(25). — С. 48–49. — DOI: 10.20861/2312-8267-2016-25-002.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Men'shikov A. Fotogrammetricheskiy metod izmereniya koleynosti usovershenstvovannyh dorozhnyh pokrytiy / A. Men'shikov, N. Skomorohova // Nauka, tehnika i obrazovanie. — 2016. — № 7(25). — S. 48–49. — DOI: 10.20861/2312-8267-2016-25-002.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Лушников Н. Измерение глубины колеи на покрытии автомобильной дороги методом лазерного сканирования / Н. Лушников, П. Лушников, Т. Лалова, Д. Ковалев // Дороги и мосты. — 2020. — № 2(44). — С. 138–144.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Lushnikov N. Izmerenie glubiny kolei na pokrytii avtomobil'noy dorogi metodom lazernogo skanirovaniya / N. Lushnikov, P. Lushnikov, T. Lalova, D. Kovalev // Dorogi i mosty. — 2020. — № 2(44). — S. 138–144.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Гребенюк Е. А. Мобильное лазерное сканирование городских дорог: оценка трудозатрат для получения качественного результата / Е. А. Гребенюк, С. И. Ротков // Труды Международной конференции по компьютерной графике и зрению «Графикон», 19–21 сентября 2023 г., Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН. — М.: Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН, 2023. — С. 701–709. — DOI: 10.20948/graphicon-2023-701-709.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Grebenyuk E. A. Mobil'noe lazernoe skanirovanie gorodskih dorog: ocenka trudozatrat dlya polucheniya kachestvennogo rezul'tata / E. A. Grebenyuk, S. I. Rotkov // Trudy Mezhdunarodnoy konferencii po komp'yuternoy grafike i zreniyu «Grafikon», 19–21 sentyabrya 2023 g., Institut problem upravleniya im. V. A. Trapeznikova RAN. — M.: Institut prikladnoy matematiki im. M. V. Keldysha RAN, 2023. — S. 701–709. — DOI: 10.20948/graphicon-2023-701-709.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Wumming Z. An Easy-to-Use Airborne LiDAR Data Filtering Method Based on Cloth Simulation / Z. Wumming, Q. Jianbo, W. Peng et al. // Remote Sensing. — 2016. — Vol. 8(6). — DOI: 10.3390/rs8060501.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Wumming Z. An Easy-to-Use Airborne LiDAR Data Filtering Method Based on Cloth Simulation / Z. Wumming, Q. Jianbo, W. Peng et al. // Remote Sensing. — 2016. — Vol. 8(6). — DOI: 10.3390/rs8060501.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Zhiyang Z. P-CSF Polar coordinate cloth simulation filtering algorithm for multi-type tunnel point clouds / Z. Zhiyang, C. Bingtao, L. Yuan et al. // Tunnelling and Underground Space Technology. — 2025. — Vol. 155. — Part 1. — DOI: 10.1016/j.tust.2024.106144.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Zhiyang Z. P-CSF Polar coordinate cloth simulation filtering algorithm for multi-type tunnel point clouds / Z. Zhiyang, C. Bingtao, L. Yuan et al. // Tunnelling and Underground Space Technology. — 2025. — Vol. 155. — Part 1. — DOI: 10.1016/j.tust.2024.106144.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Выстрчил М. Г. Алгоритм выделения точек земной поверхности из данных воздушного лазерного сканирования / М. Г. Выстрчил, Т. И. Балтыжакова, А. Ю. Романчиков, А. А. Аникеева // Геодезия и картография. — 2024. — № 2. — С. 2–11. — DOI: 10.22389/0016-7126- 2024-1004-2-2-11.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Vystrchil M. G. Algoritm vydeleniya tochek zemnoy poverhnosti iz dannyh vozdushnogo lazernogo skanirovaniya / M. G. Vystrchil, T. I. Baltyzhakova, A. Yu. Romanchikov, A. A. Anikeeva // Geodeziya i kartografiya. — 2024. — № 2. — S. 2–11. — DOI: 10.22389/0016-7126- 2024-1004-2-2-11.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
