激光成像技術(shù)在公路隧道檢測(cè)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(huì)昌分局)

1 激光成像技術(shù)檢測(cè)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(tái)信息數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。一般在對(duì)公路隧道的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行采集、整合和存儲(chǔ)時(shí)，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(guò)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(bào)表。

根據(jù)隧道數(shù)據(jù)采樣密度的要求和隧道空間的實(shí)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(cè)量光束精確的投射到被測(cè)物體表面，在反射作用下，由天線對(duì)反射波進(jìn)行回收，最后對(duì)所收集的數(shù)據(jù)信號(hào)用信號(hào)處理器進(jìn)行成像處理。整個(gè)過(guò)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(duì)測(cè)量光束進(jìn)行發(fā)射和對(duì)反射波進(jìn)行采集的過(guò)程中，相關(guān)工作人員可利用激發(fā)成像技術(shù)對(duì)反射波的信號(hào)強(qiáng)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(hào)強(qiáng)度也會(huì)不同。信號(hào)強(qiáng)度的大小由信號(hào)處理服務(wù)器將信號(hào)轉(zhuǎn)化為灰度圖像來(lái)計(jì)算，不同的灰度值能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)公路隧道的成像檢測(cè)。

2 公路隧道檢測(cè)數(shù)據(jù)處理與分析

在對(duì)公路隧道監(jiān)測(cè)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(duì)所采集的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析處理、并生成報(bào)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(bào)表生成是對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行修正后，利用系統(tǒng)的邏輯分析運(yùn)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(lái)，便于相關(guān)工作人員得到最終的檢測(cè)報(bào)表。

在公路隧道檢測(cè)中應(yīng)用激光成像技術(shù)能夠即時(shí)顯示出隧道的基本輪廓圖，方便相關(guān)工作人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行初步的測(cè)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(duì)隱藏的病害問(wèn)題進(jìn)行判讀，并對(duì)所檢測(cè)到的病害信息及時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便日后進(jìn)行修復(fù)處理。還可對(duì)這些探測(cè)出來(lái)的病害進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(cè)數(shù)據(jù)時(shí)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(cè)數(shù)據(jù)的流程圖

3 應(yīng)用實(shí)例分析

本文主要結(jié)合某個(gè)正在運(yùn)營(yíng)的公路隧道應(yīng)用激光成像技術(shù)來(lái)檢測(cè)的案例進(jìn)行詳細(xì)分析，以探究在隧道檢測(cè)中激光成像技術(shù)的探測(cè)效果。探測(cè)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(duì)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(yùn)算的作用下，實(shí)現(xiàn)對(duì)公路隧道病害的定量分析。整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中，勻速、平穩(wěn)運(yùn)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?cái)?shù)據(jù)采集。在處理該公路的隧道襯砌表面病害時(shí)，結(jié)合得出的病害掃描圖像和圖像信息管理軟件，對(duì)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(jì)分析法對(duì)該公路隧道病害程度進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。

可以看出，在公路隧道檢測(cè)中應(yīng)用激光成像技術(shù)不僅能自動(dòng)快速的得到最終的檢測(cè)報(bào)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(cè)的準(zhǔn)確性和效率。在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，將現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況與隧道數(shù)據(jù)分析結(jié)果對(duì)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(wèn)題，才能保證激光成像技術(shù)取得理想的成效。如對(duì)于處理季節(jié)性滲水病害問(wèn)題時(shí)，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(cè)隧道洞口處的裂紋時(shí)，有可能因?yàn)楣饩€的影響而無(wú)法將全部的裂紋識(shí)別出來(lái)。另一種情況是，當(dāng)裂紋顏色與隧道壁顏色接近時(shí)，激光成像技術(shù)在識(shí)別裂紋時(shí)也會(huì)存在一定的難度。此外，經(jīng)過(guò)處理后放入圖像在導(dǎo)入圖像管理軟件時(shí)，某些細(xì)小的裂紋圖像經(jīng)過(guò)壓縮后無(wú)法在圖像管理軟件中識(shí)別出來(lái)，這無(wú)疑加大了對(duì)病害探測(cè)的難度。因此，在實(shí)際應(yīng)用激光成像技術(shù)檢測(cè)公路隧道病害時(shí)，必須時(shí)候?qū)φ账鶎?dǎo)出的圖片進(jìn)行判讀，才能保證整個(gè)探測(cè)過(guò)程的可靠性。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，運(yùn)用激光成像技術(shù)對(duì)公路隧道襯砌表面的病害進(jìn)行檢測(cè)，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(cè)中的應(yīng)用為日后構(gòu)建隧道病害數(shù)字化管理平臺(tái)奠定了扎實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。相關(guān)工作人員可通過(guò)導(dǎo)出的圖片來(lái)對(duì)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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