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        無人機(jī)在農(nóng)村公路維修養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

        2020-09-06 14:12:26張平生
        寫真地理 2020年21期
        關(guān)鍵詞:管養(yǎng)無人機(jī)農(nóng)村公路

        張平生

        摘 要: 隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,農(nóng)村公路在我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中占有越來越重要的地位。對農(nóng)村公路的維修管護(hù)也越來越重要。進(jìn)行信息化革新,改進(jìn)維護(hù)管養(yǎng)手段,也越來越重要。通過無人機(jī)技術(shù)獲得農(nóng)村公路的相關(guān)信息,并進(jìn)行病害的識(shí)別,也成了一個(gè)新的研究方向。

        關(guān)鍵詞: 無人機(jī);農(nóng)村公路;管養(yǎng)

        【中圖分類號(hào)】U416.1 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【文章編號(hào)】1674-3733(2020)21-0287-01

        引言:農(nóng)村公路是我國公路運(yùn)輸體系中重要的一部分,對于推動(dòng)農(nóng)村的地方經(jīng)濟(jì),保證當(dāng)?shù)鼐用癯鲂?、交通、信息交流都有著重要的意義,近年來,國家高度關(guān)心重視農(nóng)村公路的發(fā)展情況,多次發(fā)文為農(nóng)村公路的發(fā)展提供前進(jìn)的方向。

        1 農(nóng)村公路的維修養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀

        農(nóng)村公路是指已經(jīng)納入到公路規(guī)劃四件的縣道、鄉(xiāng)道、村道,以及相應(yīng)的附屬設(shè)施,自從改革開發(fā)以來,農(nóng)村公路經(jīng)歷過最開始的起步階段,迅速擴(kuò)展,已經(jīng)覆蓋了我國農(nóng)村大部分區(qū)域,已經(jīng)開始探索科學(xué)發(fā)展的方向[1]。

        目前的農(nóng)村公路的維修養(yǎng)護(hù)主要遵循五大原則:要以農(nóng)村居民的出行需求為基本導(dǎo)向,堅(jiān)持協(xié)調(diào)并重、統(tǒng)籌規(guī)劃、改革創(chuàng)新、依法治路的原則。為了加強(qiáng)社會(huì)主義新農(nóng)村的建設(shè),滿足農(nóng)村發(fā)展的需求,相關(guān)部門需要結(jié)合實(shí)際情況,加強(qiáng)對農(nóng)村公路的維修養(yǎng)護(hù),保障農(nóng)村公路的正常運(yùn)轉(zhuǎn),通過主動(dòng)養(yǎng)護(hù),提高農(nóng)村公路的使用壽命[2]。

        目前農(nóng)村公路的修養(yǎng)養(yǎng)護(hù)任務(wù)仍然比較繁重,很多農(nóng)村公路建設(shè)時(shí)采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和施工水平相對較低,而且在使用的時(shí)候缺乏信息化管養(yǎng)技術(shù),超載超限車輛通行較多,本世紀(jì)初修建的很多農(nóng)村公路,已經(jīng)處于超限服役的狀態(tài)了,而且農(nóng)村公路一般都分布在比較偏遠(yuǎn)的位置,不利于統(tǒng)一的檢測和巡查,也正是因?yàn)檗r(nóng)村公路存在的“點(diǎn)多、線長、面廣”的特點(diǎn),針對農(nóng)村公路的行政管理體制與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制度也沒有清晰的分辨責(zé)任主體,普遍存在職責(zé)界定不明晰的情況,很難做到養(yǎng)護(hù)管理的無縫銜接。

        為了滿足農(nóng)村公路管養(yǎng)維護(hù)的需求,開展對農(nóng)村公路的信息化管控和監(jiān)測,改變傳統(tǒng)的管理模式,加強(qiáng)過程控制,提升農(nóng)村公路服役壽命,推動(dòng)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

        2 農(nóng)村公路維修養(yǎng)護(hù)中存在的問題

        目前農(nóng)村公路在日常的管養(yǎng)中存在的一個(gè)主要問題在于公路網(wǎng)并沒有形成順暢的路網(wǎng),這是由于不同級(jí)別的農(nóng)村公路在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)的時(shí)候沒有互聯(lián)互通,而且很多村頭路口還會(huì)出現(xiàn)斷頭路的現(xiàn)象。

        而且很多農(nóng)村公路在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候,由于地形、村莊、土地條件的限制,所以在設(shè)計(jì)施工的時(shí)候有些地方并沒有達(dá)到規(guī)范的要求,道路中也存在著很多沒有經(jīng)過改造和評(píng)估的高危橋涵等構(gòu)筑物,對整體的工程標(biāo)準(zhǔn)還有質(zhì)量都有著比較大的影響。這些早期修建時(shí)的遺留問題,也給后期的養(yǎng)護(hù)管理帶來了一定的難度,也與現(xiàn)在通用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有較大的差距。

        農(nóng)村公路的管理制度和配套建設(shè)方面也存在著一定的問題,很多管養(yǎng)單位并沒有意識(shí)到公路的配套設(shè)施的重要性,比如一些特殊路段的標(biāo)識(shí)、路邊的綠化、路肩等等,都需要定期維護(hù)更新,而且養(yǎng)護(hù)工程一線員工的自身專業(yè)素養(yǎng)也會(huì)影響維護(hù)更新的質(zhì)量。

        正是因?yàn)檗r(nóng)村公路在日常維修管養(yǎng)中存在著較多的難點(diǎn)和痛點(diǎn),因此,在傳統(tǒng)的管養(yǎng)方法上加以創(chuàng)新,通過信息化管養(yǎng)的方式,提升農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)的效率,降低人工工作的強(qiáng)度,有著重要的研究意義。

        3 無人機(jī)獲取數(shù)據(jù)的方法

        近年來,隨著無人機(jī)領(lǐng)域的快速發(fā)展,無人機(jī)的性能得到了很高的提升,操控方式更加簡單直接,飛行的高度和續(xù)航時(shí)間也得到了極大的提升,這也為無人機(jī)在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供了技術(shù)的支撐與基礎(chǔ)。

        無人機(jī)或者數(shù)據(jù)信息最簡單直接的方法就是通過航拍視頻進(jìn)行分析,通過視頻,可以直觀的獲得結(jié)構(gòu)所在的地形特征、周邊的農(nóng)田村舍位置信息、道路路網(wǎng)聯(lián)通情況等等,對現(xiàn)場環(huán)境有一個(gè)直觀的辨別。對于農(nóng)村公路,由于其分布不集中,涉及到的面積和環(huán)境因素比較復(fù)雜,可以提前設(shè)定飛行路徑,通過地面的站點(diǎn)遙控,通過自主飛行進(jìn)行航拍。

        無人機(jī)還可以將垂直拍攝到的高清圖片,通過圖片重疊的方式,將圖片經(jīng)行處理,得到正射影像數(shù)據(jù),正射影像相比于普通的航拍視頻信息,精確度更高,也更加清晰,在一些起伏較大的地表情況下,正射影像可以避免出現(xiàn)畸變和失真現(xiàn)象[3]。

        除了地表的影響信息,還可以通過無人機(jī)搭載激光雷達(dá)和定位系統(tǒng)來對地表高程進(jìn)行測繪,可以從采集回的數(shù)據(jù)中完全去除地表植被、建筑以及其他人工構(gòu)筑物的影響,獲得地面的高程點(diǎn)模型,這個(gè)方法受外界影響小,精度較高,為公路養(yǎng)護(hù)和管理提供更為精細(xì)化的數(shù)據(jù)支持。

        無人機(jī)搭載傾斜攝影技術(shù)的話,也可以獲得更多的信息,通過多個(gè)角度的多維監(jiān)測,可以獲取地面結(jié)構(gòu)的三維數(shù)據(jù)信息,這個(gè)模型不僅可以測到結(jié)構(gòu)的長度、寬度、體積,還可以獲取結(jié)構(gòu)的特征以及表面紋理等信息[4]。

        4 無人機(jī)在農(nóng)村公路維修養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

        道路最常見的病害是裂縫和坑洞,在圖像與影像里都表現(xiàn)為不連續(xù),但缺乏一定的規(guī)律。當(dāng)無人機(jī)完成拍攝和病害檢查后,一般而言,通過目測就可以完成對公路病害的基本判斷,當(dāng)檢測里程較少時(shí),可以通過這種方式進(jìn)行處理,但對于大量的農(nóng)村公路路網(wǎng),則可以基于圖像處理和識(shí)別技術(shù),自動(dòng)識(shí)別病害,輔助公路養(yǎng)護(hù)維修工作。

        相對常規(guī)影像而言,無人機(jī)影響往往都需要進(jìn)行模糊概率模型和各向異性擴(kuò)散模型進(jìn)行的處理,提高影像信噪比,獲取更多的病害信息。當(dāng)圖像信息數(shù)量足夠大的時(shí)候,還可以通過歷史損傷影像建立模型訓(xùn)練的數(shù)據(jù)集,進(jìn)行特征提取訓(xùn)練,并生成損傷自動(dòng)識(shí)別和提取的模型,并通過實(shí)際識(shí)別結(jié)果進(jìn)行反復(fù)調(diào)整,提高平均精度。

        目前已經(jīng)有很多相關(guān)的研究成果用于這項(xiàng)工作,比較成熟和常見的方法有分割聚類方法和多尺度的小波變化方法,結(jié)合響應(yīng)的特征提取技術(shù),可以得到比較好的結(jié)果。

        5 結(jié)論與展望

        本文主要總結(jié)了目前農(nóng)村公路管養(yǎng)現(xiàn)狀,存在的問題和難點(diǎn),并介紹了無人機(jī)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。目前無人機(jī)在公路巡檢中使用效果較好,但仍然需要進(jìn)一步的摸索和擴(kuò)大應(yīng)用,并通過反復(fù)修正提高模型的精確度。還可以結(jié)合目前的路面狀況評(píng)定手段,進(jìn)行深入研究和分析。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 楊玉濤. 山東省農(nóng)村公路建設(shè)與發(fā)展研究[D].

        [2] 張敏. 淺析公路測量測繪工程中如何結(jié)合新型技術(shù)[J]. 智能城市, 2019(3):38-39.

        [3] 周明, 邱凌云. 無人機(jī)技術(shù)在線路邊坡病害巡查中的研究與應(yīng)用[J]. 測繪地理信息, 2018, 43(4).

        [4] 祖為國, 雷偉剛, 潘屹峰. 普通無人機(jī)公路邊坡測量適用性研究[J]. 電力勘測設(shè)計(jì), 2017(S1):267-271.

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