激光成像技術(shù)在公路隧道檢測中的應(yīng)用分析

馮貴生，何生海

(1. 贛州市公路管理局贛縣分局;2. 贛州市公路管理局會昌分局)

1 激光成像技術(shù)檢測公路隧道的工作原理

激光成像技術(shù)所使用的軟件系統(tǒng)主要有前端信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和后臺信息數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。一般在對公路隧道的實時、動態(tài)信息進(jìn)行采集、整合和存儲時，激光成像技術(shù)表現(xiàn)在前端信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。通過將整理好的信息以圖像的形式進(jìn)行快速合理處理，從而生成二維、三維圖像，最終生成數(shù)據(jù)結(jié)果分析報表。

根據(jù)隧道數(shù)據(jù)采樣密度的要求和隧道空間的實際分布情況，激光掃描傳感器以光學(xué)掃描的方式將激光測量光束精確的投射到被測物體表面，在反射作用下，由天線對反射波進(jìn)行回收，最后對所收集的數(shù)據(jù)信號用信號處理器進(jìn)行成像處理。整個過程應(yīng)嚴(yán)格按照具體的采樣要求進(jìn)行。而在激光掃描傳感器對測量光束進(jìn)行發(fā)射和對反射波進(jìn)行采集的過程中，相關(guān)工作人員可利用激發(fā)成像技術(shù)對反射波的信號強度進(jìn)行記錄。因隧道物質(zhì)表面介質(zhì)的不同而具有不同的反射系數(shù)，使得產(chǎn)生的反射波信號強度也會不同。信號強度的大小由信號處理服務(wù)器將信號轉(zhuǎn)化為灰度圖像來計算，不同的灰度值能夠?qū)崿F(xiàn)對公路隧道的成像檢測。

2 公路隧道檢測數(shù)據(jù)處理與分析

在對公路隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析環(huán)節(jié)，激光成像技術(shù)主要體現(xiàn)在后端信息數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中。該系統(tǒng)主要是對所采集的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析處理、并生成報表。由前端信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所整理好的數(shù)據(jù)信息在斷面顯示設(shè)置中轉(zhuǎn)化為灰度，最終生成公路隧道內(nèi)部表面的全息展示圖。而報表生成是對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行修正后，利用系統(tǒng)的邏輯分析運算將公路隧道內(nèi)部病害情況以二維圖像或三維圖像的形式展示出來，便于相關(guān)工作人員得到最終的檢測報表。

在公路隧道檢測中應(yīng)用激光成像技術(shù)能夠即時顯示出隧道的基本輪廓圖，方便相關(guān)工作人員在現(xiàn)場進(jìn)行初步的測量估算。在獲得數(shù)據(jù)后，由專業(yè)人員結(jié)合使用隧道圖像信息管理軟件和專用數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。從采集到的隧道表面圖像中對隱藏的病害問題進(jìn)行判讀，并對所檢測到的病害信息及時存入數(shù)據(jù)庫中，以便日后進(jìn)行修復(fù)處理。還可對這些探測出來的病害進(jìn)行統(tǒng)計分析，便于相關(guān)工作人員進(jìn)行下一步工作。一般，在處理公路隧道檢測數(shù)據(jù)時可按照如圖1 所示的流程圖進(jìn)行。

圖1 處理公路隧道檢測數(shù)據(jù)的流程圖

3 應(yīng)用實例分析

本文主要結(jié)合某個正在運營的公路隧道應(yīng)用激光成像技術(shù)來檢測的案例進(jìn)行詳細(xì)分析，以探究在隧道檢測中激光成像技術(shù)的探測效果。探測人員將前端的信息數(shù)據(jù)應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行分析、處理，并結(jié)合斷面顯示的畫面對隧道表面的病害位置進(jìn)行初步判斷，然后再在后端信息數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)邏輯運算的作用下，實現(xiàn)對公路隧道病害的定量分析。整個檢測過程中，勻速、平穩(wěn)運行的軌道小車保證了工作人員能夠?qū)匪淼佬畔⑦M(jìn)行有效地數(shù)據(jù)采集。在處理該公路的隧道襯砌表面病害時，結(jié)合得出的病害掃描圖像和圖像信息管理軟件，對隧道內(nèi)部避車洞、接觸網(wǎng)等設(shè)施以及隧道襯砌表面裂紋、掉塊、腐蝕、滲水等病害的具體分布位置進(jìn)行標(biāo)明。最后采用統(tǒng)計分析法對該公路隧道病害程度進(jìn)行定量評價。

可以看出，在公路隧道檢測中應(yīng)用激光成像技術(shù)不僅能自動快速的得到最終的檢測報表，還能得到隧道病害具體情況的掃描圖像，大大地提高了隧道檢測的準(zhǔn)確性和效率。在實際檢測過程中，將現(xiàn)場的實際情況與隧道數(shù)據(jù)分析結(jié)果對比之后，發(fā)現(xiàn)還需要進(jìn)一步解決一些技術(shù)中存在的問題，才能保證激光成像技術(shù)取得理想的成效。如對于處理季節(jié)性滲水病害問題時，很難保證在沒有水滲出而隧道壁留有水痕跡的情況下，從圖像中分辨出是否存在滲水病害;再如在白天檢測隧道洞口處的裂紋時，有可能因為光線的影響而無法將全部的裂紋識別出來。另一種情況是，當(dāng)裂紋顏色與隧道壁顏色接近時，激光成像技術(shù)在識別裂紋時也會存在一定的難度。此外，經(jīng)過處理后放入圖像在導(dǎo)入圖像管理軟件時，某些細(xì)小的裂紋圖像經(jīng)過壓縮后無法在圖像管理軟件中識別出來，這無疑加大了對病害探測的難度。因此，在實際應(yīng)用激光成像技術(shù)檢測公路隧道病害時，必須時候?qū)φ账鶎?dǎo)出的圖片進(jìn)行判讀，才能保證整個探測過程的可靠性。

4 結(jié) 語

綜上所述，運用激光成像技術(shù)對公路隧道襯砌表面的病害進(jìn)行檢測，能夠快速得到隧道的病害狀況展開圖，便于工作人員表明病害的具體分布位置。激光成像技術(shù)在公路隧道檢測中的應(yīng)用為日后構(gòu)建隧道病害數(shù)字化管理平臺奠定了扎實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。相關(guān)工作人員可通過導(dǎo)出的圖片來對一些難以判斷的病害進(jìn)行判讀，以最大限度地提高公路隧道的質(zhì)量安全。

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