激光雷達技術(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、危險邊緣，數(shù)據(jù)采集費時費力，風險大；

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

檢驗工作量大，效率低；

條件惡劣危及人身安全。當遇到地震、洪水、海嘯、暴風雪等自然災(zāi)害時，地面交通全部癱瘓，如果有人駕駛飛機、直升機進入，會危及人們的人身安全。

多地交通局同步啟動路面病害防控工作，出臺路面養(yǎng)護政策。路面改善已成為一項關(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。

二：

傳統(tǒng)人工巡檢與機器巡檢的比較

傳統(tǒng)的人工巡線方式，通過養(yǎng)護人員手持儀器，駕駛橋梁檢查車，或者肉眼檢查路面病害，工作量大，費時費力，效率低；在橋下、危險的懸崖等地方采集數(shù)據(jù)可能會危及人身安全。

航測巡查法，通過無人機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，無人機在隧道中的路徑規(guī)劃和在橋底的平穩(wěn)飛行仍然是兩大難題。

航測技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

人力物力投入少。中央控制室可以實現(xiàn)車隊的遠程操作，多負載傳感器和自動數(shù)據(jù)處理反饋，從而節(jié)省人力資源和車輛。

更高效的運營能力。每架無人機可遠程起降，單次飛行里程5-20km，節(jié)省了無人機返航和人員轉(zhuǎn)場的時間。通過區(qū)域整體檢查和復(fù)雜道路綜合檢查，實施效率提高30%。

更快的工作響應(yīng)和更及時的結(jié)果反饋。只要天氣條件允許，就可以執(zhí)行計劃，一鍵啟動任務(wù)。結(jié)果可在短時間內(nèi)返回，實現(xiàn)交巡警實時服務(wù)模式。

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

無人機巡檢新模式的應(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壓力，快速保障安全穩(wěn)定運行。

實現(xiàn)“遠程異地、無人自動化”的集約化工作思路。

三

航測技術(shù)在公路行業(yè)中的應(yīng)用

在公路設(shè)計中，航測技術(shù)可以提供各種航空數(shù)據(jù)(視頻、正射影像、機載激光點云、三維實景模型等。)針對公路設(shè)計，可在工程可行性研究、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計、BIM設(shè)計階段應(yīng)用。

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

在運行監(jiān)控方面，無人機可以掛載攝像機、攝像機、雷達等載荷，可以快速、周期性地對道路交通運行狀態(tài)進行巡邏，獲取道路擁堵、實時路況、運行趨勢等信息。

在應(yīng)急救援方面，無人機用于應(yīng)對異常天氣(如雨天、臺風等。)或突發(fā)交通事故，如快速部署、實時響應(yīng)、應(yīng)急救援、災(zāi)害/事故調(diào)查、應(yīng)急救援、現(xiàn)場指揮等。

在維護方面，無人機的應(yīng)用還處于初級階段?？蓱?yīng)用無人機巡邏，結(jié)合邊緣和云端進行AI識別計算，自動識別相應(yīng)事件/隱患。厘米級高分辨率巡視圖像的智能識別，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.公路無人機巡檢的技術(shù)路線

4.2.基礎(chǔ)地理環(huán)境數(shù)據(jù)采集

無人機用于對公路沿線的道路地形和建筑物場景區(qū)域進行高精度三維建模，如斜坡、橋梁、收費站等。，最后是lidar點云數(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人機近距離固定巡邏航路規(guī)劃和2D三維可視化顯示。

4.3.車載激光雷達

道路沿線環(huán)境復(fù)雜，無人機在部分區(qū)域巡邏困難。集激光雷達傳感器、高精度定位模塊和圖像/視頻采集鏡頭于一體的車載一體化激光雷達和圖像采集系統(tǒng)，安裝在SUV車頂，沿路巡邏。作為無人機巡邏和人工巡邏的有效補充，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)護人員可以對構(gòu)件點進行高精度三維定位測量，現(xiàn)場識別路面病害和位置。

4.4.路由計劃

針對橋梁、斜坡、隧道、山體等復(fù)雜環(huán)境，采用高精度激光點云方法建立公路沿線三維模型。通過標定巡視組件，提取關(guān)鍵特征的空間參數(shù)，實現(xiàn)拍照點和軌跡的半自動生成。生成無人機巡邏路線，大大提高了公路巡邏的效率和智能，引導(dǎo)無人機按照預(yù)定路線飛行，實現(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，滿足無人機巡邏安全標準要求。

4.5.利用激光雷達提取道路特征

以道路三維激光點云數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過提取地物繪制專題地圖，通過自動和半自動作業(yè)方式對道路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行矢量化，構(gòu)建道路數(shù)字化雙基地，可實現(xiàn)高精度地圖制作、道路構(gòu)件清查、道路勘探設(shè)計與改造、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。