激光雷達(dá)技術(shù)助力智慧交通發(fā)展

一：

現(xiàn)有公路管理面臨的挑戰(zhàn)

橋下、斜坡上、危險(xiǎn)邊緣，數(shù)據(jù)采集費(fèi)時(shí)費(fèi)力，風(fēng)險(xiǎn)大；

事故處理難度大，容易出現(xiàn)大面積擁堵，事故處理車(chē)輛難以進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)；救援物資難以送到救援現(xiàn)場(chǎng)；近距離連續(xù)追蹤事故車(chē)輛困難；

檢驗(yàn)工作量大，效率低；

條件惡劣危及人身安全。當(dāng)遇到地震、洪水、海嘯、暴風(fēng)雪等自然災(zāi)害時(shí)，地面交通全部癱瘓，如果有人駕駛飛機(jī)、直升機(jī)進(jìn)入，會(huì)危及人們的人身安全。

多地交通局同步啟動(dòng)路面病害防控工作，出臺(tái)路面養(yǎng)護(hù)政策。路面改善已成為一項(xiàng)關(guān)鍵工程。智能巡邏系統(tǒng)已經(jīng)成為高速公路巡邏的新趨勢(shì)。

二：

傳統(tǒng)人工巡檢與機(jī)器巡檢的比較

傳統(tǒng)的人工巡線方式，通過(guò)養(yǎng)護(hù)人員手持儀器，駕駛橋梁檢查車(chē)，或者肉眼檢查路面病害，工作量大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低；在橋下、危險(xiǎn)的懸崖等地方采集數(shù)據(jù)可能會(huì)危及人身安全。

航測(cè)巡查法，通過(guò)無(wú)人機(jī)多樣化吊艙采集道路數(shù)據(jù)，操作靈活方便，成本低，監(jiān)控范圍廣，被廣泛采用；然而，無(wú)人機(jī)在隧道中的路徑規(guī)劃和在橋底的平穩(wěn)飛行仍然是兩大難題。

航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

人力物力投入少。中央控制室可以實(shí)現(xiàn)車(chē)隊(duì)的遠(yuǎn)程操作，多負(fù)載傳感器和自動(dòng)數(shù)據(jù)處理反饋，從而節(jié)省人力資源和車(chē)輛。

更高效的運(yùn)營(yíng)能力。每架無(wú)人機(jī)可遠(yuǎn)程起降，單次飛行里程5-20km，節(jié)省了無(wú)人機(jī)返航和人員轉(zhuǎn)場(chǎng)的時(shí)間。通過(guò)區(qū)域整體檢查和復(fù)雜道路綜合檢查，實(shí)施效率提高30%。

更快的工作響應(yīng)和更及時(shí)的結(jié)果反饋。只要天氣條件允許，就可以執(zhí)行計(jì)劃，一鍵啟動(dòng)任務(wù)。結(jié)果可在短時(shí)間內(nèi)返回，實(shí)現(xiàn)交巡警實(shí)時(shí)服務(wù)模式。

更安全的安全系統(tǒng)。融合多種先進(jìn)技術(shù)，具有氣象監(jiān)測(cè)、安全防護(hù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)通信等功能，滿足安全法規(guī)要求。

無(wú)人機(jī)巡檢新模式的應(yīng)用，提高了道路全生命周期的應(yīng)用數(shù)據(jù)采集和巡檢控制力，大大減輕道路交通維護(hù)壓力，快速保障安全穩(wěn)定運(yùn)行。

實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程異地、無(wú)人自動(dòng)化”的集約化工作思路。

三

航測(cè)技術(shù)在公路行業(yè)中的應(yīng)用

在公路設(shè)計(jì)中，航測(cè)技術(shù)可以提供各種航空數(shù)據(jù)(視頻、正射影像、機(jī)載激光點(diǎn)云、三維實(shí)景模型等。)針對(duì)公路設(shè)計(jì)，可在工程可行性研究、初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、BIM設(shè)計(jì)階段應(yīng)用。

在施工監(jiān)理方面，將無(wú)人機(jī)引入道路施工現(xiàn)場(chǎng)管理，不僅可以節(jié)省人力，還可以減少現(xiàn)場(chǎng)人員數(shù)量，提高監(jiān)理效率。同時(shí)，無(wú)人機(jī)也拓展了人力監(jiān)管的范圍，使得監(jiān)管工作更加細(xì)致全面。

在運(yùn)行監(jiān)控方面，無(wú)人機(jī)可以掛載攝像機(jī)、攝像機(jī)、雷達(dá)等載荷，可以快速、周期性地對(duì)道路交通運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行巡邏，獲取道路擁堵、實(shí)時(shí)路況、運(yùn)行趨勢(shì)等信息。

在應(yīng)急救援方面，無(wú)人機(jī)用于應(yīng)對(duì)異常天氣(如雨天、臺(tái)風(fēng)等。)或突發(fā)交通事故，如快速部署、實(shí)時(shí)響應(yīng)、應(yīng)急救援、災(zāi)害/事故調(diào)查、應(yīng)急救援、現(xiàn)場(chǎng)指揮等。

在維護(hù)方面，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用還處于初級(jí)階段?？蓱?yīng)用無(wú)人機(jī)巡邏，結(jié)合邊緣和云端進(jìn)行AI識(shí)別計(jì)算，自動(dòng)識(shí)別相應(yīng)事件/隱患。厘米級(jí)高分辨率巡視圖像的智能識(shí)別，可以輔助或部分替代人工巡視。

四

激光公路智能巡檢的應(yīng)用

4.1.公路無(wú)人機(jī)巡檢的技術(shù)路線

4.2.基礎(chǔ)地理環(huán)境數(shù)據(jù)采集

無(wú)人機(jī)用于對(duì)公路沿線的道路地形和建筑物場(chǎng)景區(qū)域進(jìn)行高精度三維建模，如斜坡、橋梁、收費(fèi)站等。，最后是lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)、數(shù)字正射影像圖(DOM)、數(shù)字高程模型(DEM)、3D模型等基礎(chǔ)底圖數(shù)據(jù)?？捎糜跓o(wú)人機(jī)近距離固定巡邏航路規(guī)劃和2D三維可視化顯示。

4.3.車(chē)載激光雷達(dá)

道路沿線環(huán)境復(fù)雜，無(wú)人機(jī)在部分區(qū)域巡邏困難。集激光雷達(dá)傳感器、高精度定位模塊和圖像/視頻采集鏡頭于一體的車(chē)載一體化激光雷達(dá)和圖像采集系統(tǒng)，安裝在SUV車(chē)頂，沿路巡邏。作為無(wú)人機(jī)巡邏和人工巡邏的有效補(bǔ)充，可為道路交通設(shè)施和周邊城市環(huán)境提供三維和圖像數(shù)據(jù)采集，記錄道路空間、設(shè)備工作狀態(tài)、車(chē)輛行駛狀態(tài)、路面狀態(tài)和交通的三維結(jié)構(gòu)狀態(tài)。養(yǎng)護(hù)人員可以對(duì)構(gòu)件點(diǎn)進(jìn)行高精度三維定位測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別路面病害和位置。

4.4.路由計(jì)劃

針對(duì)橋梁、斜坡、隧道、山體等復(fù)雜環(huán)境，采用高精度激光點(diǎn)云方法建立公路沿線三維模型。通過(guò)標(biāo)定巡視組件，提取關(guān)鍵特征的空間參數(shù)，實(shí)現(xiàn)拍照點(diǎn)和軌跡的半自動(dòng)生成。生成無(wú)人機(jī)巡邏路線，大大提高了公路巡邏的效率和智能，引導(dǎo)無(wú)人機(jī)按照預(yù)定路線飛行，實(shí)現(xiàn)基于RTK技術(shù)的高精度飛行精度，規(guī)避空間障礙物，近景拍攝，滿足無(wú)人機(jī)巡邏安全標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.5.利用激光雷達(dá)提取道路特征

以道路三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)提取地物繪制專題地圖，通過(guò)自動(dòng)和半自動(dòng)作業(yè)方式對(duì)道路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化，構(gòu)建道路數(shù)字化雙基地，可實(shí)現(xiàn)高精度地圖制作、道路構(gòu)件清查、道路勘探設(shè)計(jì)與改造、路線規(guī)劃與仿真，有助于提升道路信息化建設(shè)與管理水平。