无人机在高速公路边坡日常养护巡查中的运用分析

无人机在高速公路边坡日常养护巡查中的运用分析

陈虹宇

深圳高速运营发展有限公司

摘要：本文对无人机在边坡巡查中的特点和作用进行了分析，重点研究了高速公路边坡养护巡查工作对无人机的具体运用，从航摄质量、摄像质量和飞行质量的角度分析无人机航摄设备的使用方法，在制定无人机航摄方案的过程中要根据边坡类型来确定航摄的方式和参数。

关键词：无人机；高速公路；边坡养护

前言：无人机可以应用在不同的行业领域中，在高速公路边坡日常养护巡查工作中也具有重要的作用，边坡巡查工作难度较大、危险性较高、范围较广，很容易出现遗漏的情况，使用无人机进行巡查能够弥补人工巡查的不足，具有省时省力和安全高效的优点，但是要加强无人机航摄质量的控制，为巡查人员提供清晰的边坡影像图片，对边坡和周边环境的情况进行分析。

1无人机巡查的特点和作用

1.1无人机巡查的特点

无人机具有灵活方便、体积小、成本低、重量轻的特点，但是无人机拍摄的高度较低、范围较小，多次拍摄才能获得全面的资料信息。无人机巡查需要考虑高速公路不同区域的环境特征，复杂的气候环境和地理环境对无人机的使用提出了较高的要求。通常，在开展日常养护巡查工作时，高速公路会正常使用，很少会进行封闭处理。但是无人机的飞升和降落需要一定的空间，往往会将应急车道当做飞升和降落的平台。高速公路边坡巡查工作存在较多的任务，如边坡情况的巡查、排水沟等基础设施的巡查、附近环境的巡查，工作人员需要利用无人机了解各方面的情况，对各处部位进行近距离拍摄，还要保证拍摄的质量。巡查工作人员不了解无人机的操控方法，在引入无人机设备时，高速公路养护部门应当对工作人员进行培训，让巡查人员熟悉无人机的使用方法，所以无人机具备可操控的特点，方便巡查人员进行学习和操作。在边坡养护巡查工作中引入无人机设备时，需要注意无人机的成本，根据巡查工作的需求来选择合适的无人机设备^[1]。

1.2无人机巡查的作用

高速公路养护巡查工作往往要耗费大量的人力和时间，使用无人机进行巡查节省了人力成本，两名工作人员就可以完成边坡巡查工作，而且边坡巡查工作更加高效。使用无人机的时候，一位工作人员负责操纵和控制，另一位工作人员负责监视屏幕。如果巡查期间发现公路边坡存在可疑的情况，操纵无人机的工作人员可以让无人机来回飞行或者在空中悬停，以此来观察该区域的边坡情况，分析高速公路边坡的病害问题。另外，使用无人机的过程中可以将其连接到计算机上，在计算机中对拍摄的图片和记录的数据进行存储和分析，掌握高速公路病害问题的现状情况和变化情况。工作人员还可以利用无人机的GPS功能对高速公路的问题部位进行精准定位，为病害问题的分析和治理方案的制定提供参考依据^[2]。

2高速公路边坡养护巡查工作对无人机的运用

2.1无人机航摄质量控制

大部分边坡养护巡查工作仍然会使用人工巡查的方法，无人机巡查的应用范围较小，需要加强无人机的推广宣传和实际应用。由于无人机还没有被普遍运用，所以高速公路边坡病害问题的图片和资料相对较少，无法对其进行量化分析，缺少规范和科学的判断标准，所以要提高航摄和摄像的质量。无人机主要通过航空摄影得到边坡区域的影像信息，巡查人员通过航摄的图片分析边坡情况，航摄图片的清晰度会影响巡查人员的分析结果。为了提高边坡分析的准确性，需要提高航摄质量，操纵无人机的工作人员应保证飞行和摄像的稳定性，对航摄图片的质量进行控制。

2.2无人机摄像质量控制

无人机的摄像主要运用了光学成像的原理，适当的曝光是形成图片的必要条件，无人机摄像区域主要处于自然环境下，太阳光是无人机对边坡及周边区域进行摄像的主要光源。操纵无人机的工作人员需要考虑光照情况，尽量不要在无光的情况下进行摄像，应当在摄像之前对气候、时间和照射角度进行调查，不要在阴天的情况下进行摄像，也不要在过早或过晚的时候进行摄像。很多因素都会对无人机摄像质量产生影响，为了保证边坡摄像的清晰度，加强无人机的实用性，可以对曝光规律和摄像经验进行总结，根据太阳光角度的变化和强度的变化调整无人机摄像参数，以此来提高公路边坡的影像质量。

2.3无人机飞行质量控制

无人机的航摄质量和摄像质量会受到飞行质量的影响，操纵人员应加强无人机的控制，保证无人机飞行时的稳定性，避免出现模糊的画面，为边坡巡查人员的分析工作提供清晰的影像图片。首先，操纵人员需要对无人机航空摄影的重叠度进行控制，需要拍摄的区域较大，为了保证画面足够清晰，无人机只能对一小部分区域进行航摄，最后将相邻的部分拼接起来。如果没有对重叠度进行控制，将会使航摄出现遗漏部分，无法为巡查人员提供全面的参考，工作人员还要重新进行拍摄，重叠区域太大还会增加后期处理图片的工作量。重叠度的控制主要依靠操纵无人机和观察屏幕的工作人员，通过人工判读的方式来控制重叠度和精确度，避免出现遗漏的情况。

其次，操纵人员需要对无人机航摄的位移值进行控制，无人机航摄与常规的地面摄影有很大区别，无人机在移动的过程中会出现晃动的情况，这个时候进行摄影会使地面物体呈现出相对移动的效果，令影像图片变得模糊，降低影像图片的分辨率和质量，操纵人员需要加强位移值的控制，通过控制无人机的位移值来提高图片的质量，让高速公路边坡中的病害问题更加明显。最后，操纵人员需要对地面采样间隔进行控制，无人机主要利用数码相机进行摄像，数码相机航摄的计算公式为 ，其中,GSD表示地面采样间隔；H代表航摄的高度；在无人机数码设备的感光元件中，μ代表像元尺寸；公式中的f代表镜头的焦距。操纵人员可以通过调整其他参数来控制地面采样间隔，以此来保证飞行质量和摄像质量。

2.4无人机航摄方案设计

制定无人机航摄方案时应当考虑拍摄方式、航摄参数和航线类型。首先，确定拍摄方式，在选择拍摄方式前需要对边坡的类型进行划分，如果边坡高度在20cm以上，通常会将公路边坡做成多级台阶，以此来增加边坡的稳定性，无人机对此类边坡进行拍摄时，要注意整体的结构和造型特征。在航摄过程中还要区分截水沟和高速公路边坡的坡面，对两者分别进行拍摄。其次，确定拍摄参数，重点对航摄的高度参数进行控制，通过控制摄影物距来调整航高参数，根据航摄的相对高度控制无人机。最后，对不同类型的边坡采用不同的无人机航摄方式。一种是非台阶形状的边坡，这种类型的边坡一般不会出现较大的角度变化和造型变化，不需要分开进行航摄。另一种是台阶形状的边坡，这种边坡存在不同的台阶面，需要在移动无人机的过程中对拍摄的角度进行调整，保证边坡拍摄的全面性和完整性。

结论：高速公路养护部门应当加强无人机的引进和应用，根据无人机的操作和使用来培养巡查人员，将无人机用于边坡养护巡查工作中，使用无人机对边坡和周边情况进行拍摄时，要注意各项参数的控制，保证无人机飞行的质量和航摄画面的质量，以此来提高公路边坡养护巡查工作的效率。

参考文献：

[1]谷雷.无人机在高速公路边坡日常养护巡查中的运用[J].交通世界,2020(12):14-15+41.

[2]杨家邑.无人机在高速公路边坡日常养护巡查中的应用研究[J].黑龙江交通科技,2019,42(02):63-64.