無人機在農(nóng)村公路維修養(yǎng)護中的應(yīng)用

張平生

摘 要： 隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，農(nóng)村公路在我國的經(jīng)濟建設(shè)中占有越來越重要的地位。對農(nóng)村公路的維修管護也越來越重要。進行信息化革新，改進維護管養(yǎng)手段，也越來越重要。通過無人機技術(shù)獲得農(nóng)村公路的相關(guān)信息，并進行病害的識別，也成了一個新的研究方向。

關(guān)鍵詞： 無人機;農(nóng)村公路;管養(yǎng)

【中圖分類號】U416.1 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）21-0287-01

引言：農(nóng)村公路是我國公路運輸體系中重要的一部分，對于推動農(nóng)村的地方經(jīng)濟，保證當?shù)鼐用癯鲂?、交通、信息交流都有著重要的意義，近年來，國家高度關(guān)心重視農(nóng)村公路的發(fā)展情況，多次發(fā)文為農(nóng)村公路的發(fā)展提供前進的方向。

1 農(nóng)村公路的維修養(yǎng)護現(xiàn)狀

農(nóng)村公路是指已經(jīng)納入到公路規(guī)劃四件的縣道、鄉(xiāng)道、村道，以及相應(yīng)的附屬設(shè)施，自從改革開發(fā)以來，農(nóng)村公路經(jīng)歷過最開始的起步階段，迅速擴展，已經(jīng)覆蓋了我國農(nóng)村大部分區(qū)域，已經(jīng)開始探索科學(xué)發(fā)展的方向[1]。

目前的農(nóng)村公路的維修養(yǎng)護主要遵循五大原則：要以農(nóng)村居民的出行需求為基本導(dǎo)向，堅持協(xié)調(diào)并重、統(tǒng)籌規(guī)劃、改革創(chuàng)新、依法治路的原則。為了加強社會主義新農(nóng)村的建設(shè)，滿足農(nóng)村發(fā)展的需求，相關(guān)部門需要結(jié)合實際情況，加強對農(nóng)村公路的維修養(yǎng)護，保障農(nóng)村公路的正常運轉(zhuǎn)，通過主動養(yǎng)護，提高農(nóng)村公路的使用壽命[2]。

目前農(nóng)村公路的修養(yǎng)養(yǎng)護任務(wù)仍然比較繁重，很多農(nóng)村公路建設(shè)時采用的技術(shù)標準和施工水平相對較低，而且在使用的時候缺乏信息化管養(yǎng)技術(shù)，超載超限車輛通行較多，本世紀初修建的很多農(nóng)村公路，已經(jīng)處于超限服役的狀態(tài)了，而且農(nóng)村公路一般都分布在比較偏遠的位置，不利于統(tǒng)一的檢測和巡查，也正是因為農(nóng)村公路存在的“點多、線長、面廣”的特點，針對農(nóng)村公路的行政管理體制與標準規(guī)范制度也沒有清晰的分辨責任主體，普遍存在職責界定不明晰的情況，很難做到養(yǎng)護管理的無縫銜接。

為了滿足農(nóng)村公路管養(yǎng)維護的需求，開展對農(nóng)村公路的信息化管控和監(jiān)測，改變傳統(tǒng)的管理模式，加強過程控制，提升農(nóng)村公路服役壽命，推動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展。

2 農(nóng)村公路維修養(yǎng)護中存在的問題

目前農(nóng)村公路在日常的管養(yǎng)中存在的一個主要問題在于公路網(wǎng)并沒有形成順暢的路網(wǎng)，這是由于不同級別的農(nóng)村公路在進行規(guī)劃設(shè)計的時候沒有互聯(lián)互通，而且很多村頭路口還會出現(xiàn)斷頭路的現(xiàn)象。

而且很多農(nóng)村公路在進行設(shè)計的時候，由于地形、村莊、土地條件的限制，所以在設(shè)計施工的時候有些地方并沒有達到規(guī)范的要求，道路中也存在著很多沒有經(jīng)過改造和評估的高危橋涵等構(gòu)筑物，對整體的工程標準還有質(zhì)量都有著比較大的影響。這些早期修建時的遺留問題，也給后期的養(yǎng)護管理帶來了一定的難度，也與現(xiàn)在通用的技術(shù)標準規(guī)范有較大的差距。

農(nóng)村公路的管理制度和配套建設(shè)方面也存在著一定的問題，很多管養(yǎng)單位并沒有意識到公路的配套設(shè)施的重要性，比如一些特殊路段的標識、路邊的綠化、路肩等等，都需要定期維護更新，而且養(yǎng)護工程一線員工的自身專業(yè)素養(yǎng)也會影響維護更新的質(zhì)量。

正是因為農(nóng)村公路在日常維修管養(yǎng)中存在著較多的難點和痛點，因此，在傳統(tǒng)的管養(yǎng)方法上加以創(chuàng)新，通過信息化管養(yǎng)的方式，提升農(nóng)村公路養(yǎng)護的效率，降低人工工作的強度，有著重要的研究意義。

3 無人機獲取數(shù)據(jù)的方法

近年來，隨著無人機領(lǐng)域的快速發(fā)展，無人機的性能得到了很高的提升，操控方式更加簡單直接，飛行的高度和續(xù)航時間也得到了極大的提升，這也為無人機在實際工程中的應(yīng)用提供了技術(shù)的支撐與基礎(chǔ)。

無人機或者數(shù)據(jù)信息最簡單直接的方法就是通過航拍視頻進行分析，通過視頻，可以直觀的獲得結(jié)構(gòu)所在的地形特征、周邊的農(nóng)田村舍位置信息、道路路網(wǎng)聯(lián)通情況等等，對現(xiàn)場環(huán)境有一個直觀的辨別。對于農(nóng)村公路，由于其分布不集中，涉及到的面積和環(huán)境因素比較復(fù)雜，可以提前設(shè)定飛行路徑，通過地面的站點遙控，通過自主飛行進行航拍。

無人機還可以將垂直拍攝到的高清圖片，通過圖片重疊的方式，將圖片經(jīng)行處理，得到正射影像數(shù)據(jù)，正射影像相比于普通的航拍視頻信息，精確度更高，也更加清晰，在一些起伏較大的地表情況下，正射影像可以避免出現(xiàn)畸變和失真現(xiàn)象[3]。

除了地表的影響信息，還可以通過無人機搭載激光雷達和定位系統(tǒng)來對地表高程進行測繪，可以從采集回的數(shù)據(jù)中完全去除地表植被、建筑以及其他人工構(gòu)筑物的影響，獲得地面的高程點模型，這個方法受外界影響小，精度較高，為公路養(yǎng)護和管理提供更為精細化的數(shù)據(jù)支持。

無人機搭載傾斜攝影技術(shù)的話，也可以獲得更多的信息，通過多個角度的多維監(jiān)測，可以獲取地面結(jié)構(gòu)的三維數(shù)據(jù)信息，這個模型不僅可以測到結(jié)構(gòu)的長度、寬度、體積，還可以獲取結(jié)構(gòu)的特征以及表面紋理等信息[4]。

4 無人機在農(nóng)村公路維修養(yǎng)護中的應(yīng)用

道路最常見的病害是裂縫和坑洞，在圖像與影像里都表現(xiàn)為不連續(xù)，但缺乏一定的規(guī)律。當無人機完成拍攝和病害檢查后，一般而言，通過目測就可以完成對公路病害的基本判斷，當檢測里程較少時，可以通過這種方式進行處理，但對于大量的農(nóng)村公路路網(wǎng)，則可以基于圖像處理和識別技術(shù)，自動識別病害，輔助公路養(yǎng)護維修工作。

相對常規(guī)影像而言，無人機影響往往都需要進行模糊概率模型和各向異性擴散模型進行的處理，提高影像信噪比，獲取更多的病害信息。當圖像信息數(shù)量足夠大的時候，還可以通過歷史損傷影像建立模型訓(xùn)練的數(shù)據(jù)集，進行特征提取訓(xùn)練，并生成損傷自動識別和提取的模型，并通過實際識別結(jié)果進行反復(fù)調(diào)整，提高平均精度。

目前已經(jīng)有很多相關(guān)的研究成果用于這項工作，比較成熟和常見的方法有分割聚類方法和多尺度的小波變化方法，結(jié)合響應(yīng)的特征提取技術(shù)，可以得到比較好的結(jié)果。

5 結(jié)論與展望

本文主要總結(jié)了目前農(nóng)村公路管養(yǎng)現(xiàn)狀，存在的問題和難點，并介紹了無人機在實際工程中的應(yīng)用。目前無人機在公路巡檢中使用效果較好，但仍然需要進一步的摸索和擴大應(yīng)用，并通過反復(fù)修正提高模型的精確度。還可以結(jié)合目前的路面狀況評定手段，進行深入研究和分析。

參考文獻

[1] 楊玉濤. 山東省農(nóng)村公路建設(shè)與發(fā)展研究[D].

[2] 張敏. 淺析公路測量測繪工程中如何結(jié)合新型技術(shù)[J]. 智能城市， 2019（3）：38-39.

[3] 周明， 邱凌云. 無人機技術(shù)在線路邊坡病害巡查中的研究與應(yīng)用[J]. 測繪地理信息， 2018， 43（4）.

[4] 祖為國， 雷偉剛， 潘屹峰. 普通無人機公路邊坡測量適用性研究[J]. 電力勘測設(shè)計， 2017（S1）：267-271.