無(wú)人機(jī)公路檢測(cè).docx

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除近幾年，經(jīng)過(guò)大規(guī)模的公路建設(shè)，全國(guó)公路網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)趨于合理，預(yù)計(jì)公路建設(shè)將進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定期，公路養(yǎng)護(hù)和恢復(fù)重建將成為行業(yè)主流。因此道路養(yǎng)護(hù)工作在今后一段時(shí)間內(nèi)都是交通運(yùn)輸管理領(lǐng)域的一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向，其技術(shù)的進(jìn)步產(chǎn)生非常大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。道路養(yǎng)護(hù)檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀隨著公路建設(shè)的迅速發(fā)展，公路質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)隨之不斷進(jìn)步。雖然我國(guó)在這方面起步較晚，但是我國(guó)已經(jīng)初步建立了較為規(guī)范的行業(yè)體系，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)代公路質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)都是逐步從人工檢測(cè)技術(shù)向自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)發(fā)展，傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用大大促進(jìn)了這種發(fā)展的進(jìn)行。目前絕大部分道路檢測(cè)都依賴于綜合道路檢測(cè)車，智能道路檢測(cè)車以機(jī)動(dòng)車為平臺(tái)，搭載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，綜合應(yīng)用光、機(jī)、電、算及3S技術(shù)，裝備的高分辨率線陣圖像采集系統(tǒng)可以采集公路路面圖像，用以識(shí)別路面裂縫、坑槽等路面病害，激光結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量系統(tǒng)可以連續(xù)測(cè)量路面車轍數(shù)據(jù)，多目CCD立體測(cè)量系統(tǒng)可以有效捕捉公路沿線立體景觀圖像，慣性補(bǔ)償激光測(cè)距系統(tǒng)則能精確的對(duì)公路平整度指數(shù)進(jìn)行連續(xù)式測(cè)量。但道路檢測(cè)車主要面對(duì)的是路面平整度、公路裂縫度、公路承載能力、路面抗滑能力、路面車撤等路面資產(chǎn)的狀況，主要集中在路面資產(chǎn)管理方面的技術(shù)指標(biāo)的檢測(cè)，而邊坡檢測(cè)、橋梁檢測(cè)、隧道檢測(cè)等往往需要專業(yè)檢測(cè)車輛和設(shè)備，成本較高，使得整個(gè)公路行業(yè)特種檢測(cè)和維護(hù)工作處于滯后狀態(tài)。無(wú)人機(jī)技術(shù)在養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)采集方面的應(yīng)用隨著技術(shù)的不斷革新，掛載多種負(fù)載的無(wú)人機(jī)技術(shù)已趨于成熟，無(wú)人機(jī)可以掛載照相機(jī)、攝像機(jī)、雷達(dá)等多種負(fù)載，可單獨(dú)掛載也可以綜合掛載，輔以高精度導(dǎo)航系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，就可以成為精度高、成本低的利器。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，無(wú)人機(jī)已經(jīng)得到一定程度的應(yīng)用，例如在勘察設(shè)計(jì)階段使用無(wú)人機(jī)獲取影像資料和地形圖，在應(yīng)急救災(zāi)方面使用無(wú)人機(jī)快速獲取受災(zāi)狀況，協(xié)助相關(guān)部門快速制定出準(zhǔn)確的應(yīng)急和處治方案等等。無(wú)人機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展為公路養(yǎng)護(hù)檢測(cè)提供了一種全新的解決方案，無(wú)人機(jī)技術(shù)同計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)等聯(lián)系緊密，將是未來(lái)公路檢測(cè)的重要手段，所以目前國(guó)內(nèi)外的研究人員都在進(jìn)行著不斷的研究和摸索。以橋梁檢查為例，在日常的橋梁檢查過(guò)程中，特別是一些大橋、特大橋就可以使用無(wú)人機(jī)掛載高清攝像機(jī)對(duì)整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測(cè)檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)細(xì)微的病害，提前做出處治，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，使整個(gè)橋梁維護(hù)工作降低投入成本和提高工作效率，橋梁也能夠得到及時(shí)的養(yǎng)護(hù)和管理。隨著公路養(yǎng)護(hù)里程和養(yǎng)護(hù)等級(jí)的不斷提高，管養(yǎng)技術(shù)人員和檢測(cè)設(shè)備也顯得相對(duì)缺少，日常的養(yǎng)護(hù)檢測(cè)工作尚無(wú)法完全按照規(guī)范完成，公路的高邊坡、長(zhǎng)大橋梁、高路基等特殊構(gòu)造物的日常巡查和養(yǎng)護(hù)工作更是存在較大的困難，而無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用中可以快速緩解技術(shù)人員和設(shè)備不足的情況。目前公路的高邊坡、橋梁墩臺(tái)等構(gòu)造物動(dòng)輒幾十米，高則上百米，如果靠人工進(jìn)行日常檢查，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，特別是很多高邊坡、高路基因地勢(shì)險(xiǎn)峻，導(dǎo)致人和設(shè)備無(wú)法實(shí)施相關(guān)數(shù)據(jù)采集，面對(duì)一些山體滑坡、垮塌等災(zāi)害的前期跡象無(wú)法提前獲知和預(yù)警，日常的檢查維護(hù)工作很難完成，也是目前一些因邊坡坍塌、路基下沉、山體滑坡導(dǎo)致重大事故發(fā)生原因。而無(wú)人機(jī)在這方面的應(yīng)用，將大大提高日常檢查和維護(hù)的效率，能夠快速便捷的觀測(cè)和檢查每一個(gè)構(gòu)造物的情況，對(duì)一些災(zāi)害發(fā)生前的跡象提前獲知，及時(shí)采取安全措施，避免重大事故的發(fā)生，以及對(duì)安全隱患的處治提供準(zhǔn)確、快速、直觀的信息。無(wú)人機(jī)技術(shù)在養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)采集方面的優(yōu)缺點(diǎn)無(wú)人機(jī)類型較多，從無(wú)人機(jī)個(gè)體大小上大體上可分為以下4種:大型無(wú)人機(jī)、中型無(wú)人機(jī)、小型無(wú)人機(jī)和超輕型無(wú)人機(jī)。大型無(wú)人機(jī)和中型價(jià)格較貴，無(wú)論從技術(shù)上還是精度上基本上都可以達(dá)到有人操作飛機(jī)的效果，有效載荷和續(xù)航時(shí)間大，主要應(yīng)用于軍事方面，民用較少使用。綜合考慮經(jīng)濟(jì)適用性和技術(shù)實(shí)用性，在公路養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)采集方面多應(yīng)用小型無(wú)人機(jī)和超輕型無(wú)人機(jī)，雖然這兩種機(jī)型飛行性能較差，所獲取的航測(cè)影像在一般的攝影測(cè)量工作站上處理困難，需使用基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法的攝影測(cè)量軟件來(lái)處理，但飛機(jī)價(jià)格和負(fù)載價(jià)格都相對(duì)較為便宜且操作簡(jiǎn)便、便于攜帶，可以隨時(shí)展開(kāi)作業(yè)，適合公路養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)采集的非連續(xù)性作業(yè)。隨著攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理技術(shù)的日益提高，其適用性將會(huì)得到很大的提高。無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)除無(wú)人機(jī)本身外，一般需在飛控系統(tǒng)上集成全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(GNSS)、氣壓高度計(jì)、風(fēng)速管和慣性測(cè)量單元(Inertialmeasurementunit，簡(jiǎn)稱IMU)等導(dǎo)航設(shè)備以幫助其實(shí)現(xiàn)程控飛行。此外還需有地面控制站系統(tǒng)來(lái)控制無(wú)人機(jī)的起飛、降落，監(jiān)控?zé)o人機(jī)的程控飛行和數(shù)據(jù)采集過(guò)程。數(shù)碼相機(jī)也是無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)于小型無(wú)人機(jī)和超輕型無(wú)人機(jī)，目前一般采用單反相機(jī)或者價(jià)格更為便宜的微型單反相機(jī)甚至是卡片機(jī)。對(duì)于較高的數(shù)據(jù)采集要求還可以掛載小型激光雷達(dá)設(shè)備和可量測(cè)航攝相機(jī)，在地面GNSS基站的支持下，可獲取具有高精度地理位置的數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)公路養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)采集手段相比較，無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有如下優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn):成本低廉，影像獲取快捷方便。小型無(wú)人機(jī)和超輕型無(wú)人機(jī)價(jià)格便宜，大多價(jià)值幾十萬(wàn)元，單反相機(jī)加上光學(xué)鏡頭3萬(wàn)元左右;攜帶方便，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，工作連續(xù)性好，可隨時(shí)隨地部署到各種環(huán)境中，迅速進(jìn)行數(shù)據(jù)采集作業(yè)，并可根據(jù)實(shí)際需要掛載多種負(fù)載，例如還可以掛載高清攝像頭，對(duì)重要部位進(jìn)行連續(xù)的觀測(cè)，甚至可以通過(guò)數(shù)據(jù)鏈將實(shí)時(shí)的影像數(shù)據(jù)傳送回總部或在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)根據(jù)需求調(diào)度飛機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集部位的調(diào)整;飛行要求低，多旋翼的飛機(jī)只要有相對(duì)空曠的場(chǎng)地既可以起飛，固定翼飛機(jī)無(wú)需專門跑道，只要有合適規(guī)格的平地均可起飛，還可以彈射起飛;時(shí)效性強(qiáng)，數(shù)據(jù)采集完畢后現(xiàn)場(chǎng)就可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行粗略檢視，對(duì)重點(diǎn)部位可以進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)，可快速有效監(jiān)測(cè)道路狀態(tài)實(shí)際情況。缺點(diǎn):小型和超輕型無(wú)人機(jī)質(zhì)量小，受氣流的影響較大，所以姿態(tài)穩(wěn)定性差，所獲取的像片旋偏角和航偏角均不容易控制;當(dāng)采用一般的單反相機(jī)和鏡頭的時(shí)候，與可量測(cè)相機(jī)獲取的影像比較，影像的畸變特別嚴(yán)重，特別是距離成像主點(diǎn)遠(yuǎn)的像幅邊緣處;由于無(wú)人機(jī)的航高和相機(jī)限制，所獲取的像幅小，為了防止出現(xiàn)測(cè)區(qū)漏拍的情況，需要提高航向重疊和旁向重疊，導(dǎo)致影像數(shù)量很大;高程精度較差，立體模型數(shù)目很多，制作正射影像時(shí)模型切換頻繁，影響作業(yè)效率。根據(jù)上述無(wú)人機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，可以針對(duì)不同的檢測(cè)作業(yè)采用相應(yīng)的無(wú)人機(jī)機(jī)型和機(jī)載設(shè)備，比如檢測(cè)一般的路面裂縫，只需要掛載單反相機(jī)即可，若是需要檢測(cè)平整度或車轍，就需要掛載微型激光設(shè)備，并且需要地面差分基站的支持來(lái)獲取高精度的平面和高程信息，其他方面的檢測(cè)也是如此，要是只需要檢測(cè)一下道路資產(chǎn)的表面狀況，不需要精確的地理位置，那么一般的無(wú)人機(jī)掛載較為便宜的相機(jī)即可，若是需要精確的平面和高程以及高分辨率的正射影像則需要掛載高精度