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公路管理智能化的先決條件是要“看得見”。無人機(jī)、衛(wèi)星遙感等先進(jìn)的圖像獲取技術(shù)成熟普及后，全路域可視化、實(shí)景化、數(shù)字化，并運(yùn)用圖像識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能分析決策成為重要發(fā)展方向。

江蘇省于2017年至2019年三年間全力開展交通干線沿線環(huán)境綜合整治五項(xiàng)行動(dòng)，整治“臟、亂、差”，清理違法設(shè)施，提升綠化水平，并從2020年開始將其轉(zhuǎn)化為長效管理工作。在此期間，江蘇省交通運(yùn)輸綜合行政執(zhí)法監(jiān)督局始終堅(jiān)持“眼見為實(shí)”四字準(zhǔn)則，一段文字材料、一串統(tǒng)計(jì)數(shù)字，難以作為路域環(huán)境整治、路政執(zhí)法的決策依據(jù)，管理部門很難做出客觀公正的分析決策。面向全省大體量的公路管理工作，江蘇省交通綜合執(zhí)法局在“江蘇省公路路域環(huán)境路政管理平臺(tái)”上建立了“全省公路路域?qū)嵕耙粡垐D”，實(shí)現(xiàn)了坐在辦公室里看現(xiàn)場，并以此運(yùn)用AI圖像識(shí)別技術(shù)智能分析，緩解了人力不足，形成了一套科學(xué)高效的公路路域環(huán)境路政執(zhí)法智能管理手段。

“江蘇省公路路域環(huán)境路政管理平臺(tái)”，是南京中設(shè)航空科技發(fā)展有限公司（簡稱“中設(shè)航空”）綜合運(yùn)用無人機(jī)航拍航測、機(jī)器視覺和地理信息管理技術(shù)開發(fā)的智能業(yè)務(wù)平臺(tái)。平臺(tái)利用無人機(jī)、衛(wèi)星遙感等技術(shù)獲取公路路域立體式無死角影像數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)地圖化部署，可在全省地圖上“點(diǎn)哪里看哪里”，并運(yùn)用AI圖像識(shí)別技術(shù)加以分析，客觀判定公路沿線各類路域環(huán)境路政執(zhí)法存在問題。同時(shí)，與日常巡查工作掛鉤，做到不斷更新、不斷分析、動(dòng)態(tài)銷號(hào)、可溯可查，為直觀了解全省動(dòng)態(tài)、重點(diǎn)問題追查留證、宏觀分析決策和開展執(zhí)法成效評(píng)價(jià)工作提供長期、完整、翔實(shí)的資料。

空地一體 全省公路路域?qū)嵕耙粡垐D

“江蘇省公路路域?qū)嵕耙粡垐D”是中設(shè)航空將無人機(jī)視頻、正射影像、傾斜攝影在GIS圖層上定位建模部署，并與全省高速公路、普通國省干線及農(nóng)村公路基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)相銜接而建立的一套地理信息影像數(shù)據(jù)庫，全面直觀地展示公路200米帶寬范圍內(nèi)地面厘米級(jí)的清晰度。

公路沿線環(huán)境整治對(duì)象分布復(fù)雜、涉及面廣且體量大，傳統(tǒng)“車載人走”巡查效率低、視野盲區(qū)多。例如橋下空間、綠化隱蔽、建筑物立面、邊溝堵塞等。中設(shè)航空自主研發(fā)的“空地一體化”數(shù)據(jù)采集手段，利用無人機(jī)空中45度視頻雙向采集、90度正射影像及地面車載視頻雙向采集，覆蓋全路域，做到全方位、無死角。通過常態(tài)化的巡查更新工作，平臺(tái)中部署著全省最新的公路影像資料，所有數(shù)據(jù)資料記載了錄制時(shí)間、地理位置坐標(biāo)和公路樁號(hào)，所見影像均可進(jìn)行厘米級(jí)精度測量，提供了最新、最可靠的數(shù)據(jù)，解決了難留證、難追溯的問題。

2020年，“江蘇省公路路域?qū)嵕耙粡垐D”作為全省高速公路、普通國省道及農(nóng)村公路路域環(huán)境路政執(zhí)法評(píng)價(jià)的工作平臺(tái)，將逐步覆蓋江蘇省近5000公里高速公路、1.4萬公里普通國省道及14.3萬公里農(nóng)村公路，推動(dòng)全省公路路域環(huán)境路政執(zhí)法實(shí)景化、智能化管理。

AI圖像識(shí)別 全流程智能判斷

平臺(tái)創(chuàng)新的另一核心就是AI圖像識(shí)別技術(shù)的運(yùn)用，基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的低分辨率小樣本半監(jiān)督圖像識(shí)別技術(shù)，利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)低分辨率圖像與高分辨率圖像之間的映射關(guān)系，通過訓(xùn)練獲取卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各層的參數(shù)。同時(shí)在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中增加一個(gè)循環(huán)層，在增加網(wǎng)絡(luò)深度的同時(shí)，充分利用了圖像的先驗(yàn)信息，有效避免了所獲得的重建圖像存在局部邊緣模糊的現(xiàn)象。利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為圖像的特征提取器，在原始小數(shù)據(jù)集中引入數(shù)據(jù)增強(qiáng)變換，擴(kuò)充數(shù)據(jù)樣本的范圍；在此基礎(chǔ)上將大規(guī)模數(shù)據(jù)集上的源預(yù)訓(xùn)練模型在目標(biāo)小數(shù)據(jù)集上進(jìn)行遷移訓(xùn)練，提取除最后全連接層之外的模型權(quán)重和圖像特征；結(jié)合源預(yù)訓(xùn)練模型提取的特征，采用層凍結(jié)方法，微調(diào)目標(biāo)小規(guī)模數(shù)據(jù)集上的卷積模型，得到最終的分類識(shí)別結(jié)果。

江蘇省公路路域環(huán)境路政管理平臺(tái)

交通路域環(huán)境“一張圖”展示

五項(xiàng)行動(dòng)驗(yàn)收工作期間，AI圖像識(shí)別技術(shù)發(fā)揮了重要作用。針對(duì)路政執(zhí)法交通要素累計(jì)識(shí)別圖像10萬張，識(shí)別準(zhǔn)確率95%。無人機(jī)3年累計(jì)采集全省交通干線數(shù)據(jù)超過4.5萬公里，搭配算法進(jìn)行深度機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)分析，輔助判定路政執(zhí)法重點(diǎn)項(xiàng)目、區(qū)域和類型等。結(jié)合無人機(jī)開展了對(duì)路域環(huán)境全幅路面和遠(yuǎn)距離的地面數(shù)據(jù)采集，圖像識(shí)別交通全要素，高時(shí)效性地處理、轉(zhuǎn)換分析圖像數(shù)據(jù)，五項(xiàng)行動(dòng)期間成功為全省交通干線對(duì)標(biāo)找差、精準(zhǔn)排查、驗(yàn)收復(fù)查、整治銷號(hào)工作提供幫助。AI圖像識(shí)別技術(shù)識(shí)別的主要問題，如非法搭接道口、機(jī)耕道未硬化、違法建筑物、非標(biāo)廣告、堆積物、擺攤設(shè)點(diǎn)、垃圾箱、污染源、修車鋪洗車點(diǎn)，通過實(shí)踐測試顯示，識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到95%。江蘇交通網(wǎng)絡(luò)總里程超過18.6萬公里，交通干線超過2.2萬公里，日常路政巡查對(duì)此需求空前旺盛，AI圖像識(shí)別技術(shù)適時(shí)地提供了一套統(tǒng)一尺度、公平公正的評(píng)價(jià)手段，進(jìn)一步提高了公路路政執(zhí)法監(jiān)督工作的效率和準(zhǔn)確率。

多點(diǎn)實(shí)踐 迎戰(zhàn)“國評(píng)”

2017年11月，徐州市交通干線沿線環(huán)境綜合整治五項(xiàng)行動(dòng)工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室與中設(shè)航空首先開展合作，成為嘗試使用“江蘇省公路路域環(huán)境路政管理平臺(tái)”的第一個(gè)地市。中設(shè)航空嚴(yán)格按照《全省交通干線沿線環(huán)境綜合整治五項(xiàng)行動(dòng)方案》相關(guān)指標(biāo)，客觀判定公路沿線存在的路域環(huán)境路政執(zhí)法問題，輔助指導(dǎo)一線整治人員有的放矢，開展整治工作。使用“江蘇省公路路域環(huán)境路政管理平臺(tái)”開展全面排查，覆蓋范圍廣、排查效率高，在15天內(nèi)就完成了普通國省道1012.6公里、高速公路307.1公里視頻拍攝，分析出路域環(huán)境路政執(zhí)法問題2270個(gè)。把文字、數(shù)字、現(xiàn)場實(shí)景等多類型數(shù)據(jù)有效結(jié)合，固化形成“三位一體”的實(shí)景可視化基礎(chǔ)電子臺(tái)賬，實(shí)現(xiàn)徐州市整治數(shù)據(jù)“一張圖”展示，確定各縣（市、區(qū)）整治任務(wù)清單，為實(shí)行銷號(hào)式管理及動(dòng)態(tài)跟蹤考核管理提供數(shù)據(jù)支撐。

自徐州試點(diǎn)應(yīng)用成功后，中設(shè)航空先后運(yùn)用該產(chǎn)品為南京、無錫、徐州、常州、蘇州、南通、連云港、鹽城、鎮(zhèn)江、泰州、宿遷11個(gè)地市提供服務(wù)，累計(jì)采集公路實(shí)景影像數(shù)據(jù)1.2萬公里，排查路域環(huán)境路政執(zhí)法問題7萬余處，有效輔助一線人員實(shí)施精準(zhǔn)整治，協(xié)助管理人員督查問題銷號(hào)。該平臺(tái)在江蘇省五項(xiàng)行動(dòng)省級(jí)考核驗(yàn)收工作中發(fā)揮了重要作用，做到了標(biāo)準(zhǔn)公開公平、過程透明、結(jié)果公正。路域環(huán)境實(shí)景影像和驗(yàn)收成果電子地圖展示，成為13個(gè)設(shè)區(qū)市普通國省道和高速公路條線驗(yàn)收通過的唯一依據(jù)。面向“國評(píng)”工作，該平臺(tái)將繼續(xù)加強(qiáng)公路“八無”督查管理能力，協(xié)助做好公路信息化、智能化管理工作。

未來展望 人工智能應(yīng)用前沿

中設(shè)航空正在以當(dāng)前快速發(fā)展的機(jī)器視覺技術(shù)，針對(duì)公路路面病害檢測研發(fā)基于計(jì)算機(jī)視覺AI的公路智能快檢產(chǎn)品。AI快檢產(chǎn)品銜接了多功能路況檢測車與傳統(tǒng)人車巡檢模式，提升了養(yǎng)護(hù)巡查工作效率，減少了人工處理數(shù)據(jù)的難度，同時(shí)也具備很高的分析準(zhǔn)確率。很大程度上在做到精細(xì)化道路養(yǎng)護(hù)的同時(shí)，也能迅速加強(qiáng)地方公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的能力，幫助養(yǎng)護(hù)單位通過養(yǎng)護(hù)小修工程和養(yǎng)護(hù)大中修工程集中化處理路面病害。

目前，全國普通國省干線超73萬公里、農(nóng)村公路超396萬公里，日常的養(yǎng)護(hù)巡查需求空前旺盛。AI快檢產(chǎn)品適時(shí)地為智能巡檢提供了一套完整的標(biāo)準(zhǔn)化外業(yè)內(nèi)業(yè)操作規(guī)程，高度契合行業(yè)需求，易于快速復(fù)制推廣。AI快檢產(chǎn)品有能力也有實(shí)力為全國各基層公路管理單位做好國評(píng)前的摸底自查提供服務(wù)，有效地支撐了“十三五”全國國省干線公路養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)工作。