无人机在农村公路维修养护中的应用

张平生

摘 要： 随着经济社会的发展，农村公路在我国的经济建设中占有越来越重要的地位。对农村公路的维修管护也越来越重要。进行信息化革新，改进维护管养手段，也越来越重要。通过无人机技术获得农村公路的相关信息，并进行病害的识别，也成了一个新的研究方向。

关键词： 无人机;农村公路;管养

【中图分类号】U416.1     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）21-0287-01

引言：农村公路是我国公路运输体系中重要的一部分，对于推动农村的地方经济，保证當地居民出行、交通、信息交流都有着重要的意义，近年来，国家高度关心重视农村公路的发展情况，多次发文为农村公路的发展提供前进的方向。

1 农村公路的维修养护现状

农村公路是指已经纳入到公路规划四件的县道、乡道、村道，以及相应的附属设施，自从改革开发以来，农村公路经历过最开始的起步阶段，迅速扩展，已经覆盖了我国农村大部分区域，已经开始探索科学发展的方向[1]。

目前的农村公路的维修养护主要遵循五大原则：要以农村居民的出行需求为基本导向，坚持协调并重、统筹规划、改革创新、依法治路的原则。为了加强社会主义新农村的建设，满足农村发展的需求，相关部门需要结合实际情况，加强对农村公路的维修养护，保障农村公路的正常运转，通过主动养护，提高农村公路的使用寿命[2]。

目前农村公路的修养养护任务仍然比较繁重，很多农村公路建设时采用的技术标准和施工水平相对较低，而且在使用的时候缺乏信息化管养技术，超载超限车辆通行较多，本世纪初修建的很多农村公路，已经处于超限服役的状态了，而且农村公路一般都分布在比较偏远的位置，不利于统一的检测和巡查，也正是因为农村公路存在的“点多、线长、面广”的特点，针对农村公路的行政管理体制与标准规范制度也没有清晰的分辨责任主体，普遍存在职责界定不明晰的情况，很难做到养护管理的无缝衔接。

为了满足农村公路管养维护的需求，开展对农村公路的信息化管控和监测，改变传统的管理模式，加强过程控制，提升农村公路服役寿命，推动农村经济发展。

2 农村公路维修养护中存在的问题

目前农村公路在日常的管养中存在的一个主要问题在于公路网并没有形成顺畅的路网，这是由于不同级别的农村公路在进行规划设计的时候没有互联互通，而且很多村头路口还会出现断头路的现象。

而且很多农村公路在进行设计的时候，由于地形、村庄、土地条件的限制，所以在设计施工的时候有些地方并没有达到规范的要求，道路中也存在着很多没有经过改造和评估的高危桥涵等构筑物，对整体的工程标准还有质量都有着比较大的影响。这些早期修建时的遗留问题，也给后期的养护管理带来了一定的难度，也与现在通用的技术标准规范有较大的差距。

农村公路的管理制度和配套建设方面也存在着一定的问题，很多管养单位并没有意识到公路的配套设施的重要性，比如一些特殊路段的标识、路边的绿化、路肩等等，都需要定期维护更新，而且养护工程一线员工的自身专业素养也会影响维护更新的质量。

正是因为农村公路在日常维修管养中存在着较多的难点和痛点，因此，在传统的管养方法上加以创新，通过信息化管养的方式，提升农村公路养护的效率，降低人工工作的强度，有着重要的研究意义。

3 无人机获取数据的方法

近年来，随着无人机领域的快速发展，无人机的性能得到了很高的提升，操控方式更加简单直接，飞行的高度和续航时间也得到了极大的提升，这也为无人机在实际工程中的应用提供了技术的支撑与基础。

无人机或者数据信息最简单直接的方法就是通过航拍视频进行分析，通过视频，可以直观的获得结构所在的地形特征、周边的农田村舍位置信息、道路路网联通情况等等，对现场环境有一个直观的辨别。对于农村公路，由于其分布不集中，涉及到的面积和环境因素比较复杂，可以提前设定飞行路径，通过地面的站点遥控，通过自主飞行进行航拍。

无人机还可以将垂直拍摄到的高清图片，通过图片重叠的方式，将图片经行处理，得到正射影像数据，正射影像相比于普通的航拍视频信息，精确度更高，也更加清晰，在一些起伏较大的地表情况下，正射影像可以避免出现畸变和失真现象[3]。

除了地表的影响信息，还可以通过无人机搭载激光雷达和定位系统来对地表高程进行测绘，可以从采集回的数据中完全去除地表植被、建筑以及其他人工构筑物的影响，获得地面的高程点模型，这个方法受外界影响小，精度较高，为公路养护和管理提供更为精细化的数据支持。

无人机搭载倾斜摄影技术的话，也可以获得更多的信息，通过多个角度的多维监测，可以获取地面结构的三维数据信息，这个模型不仅可以测到结构的长度、宽度、体积，还可以获取结构的特征以及表面纹理等信息[4]。

4 无人机在农村公路维修养护中的应用

道路最常见的病害是裂缝和坑洞，在图像与影像里都表现为不连续，但缺乏一定的规律。当无人机完成拍摄和病害检查后，一般而言，通过目测就可以完成对公路病害的基本判断，当检测里程较少时，可以通过这种方式进行处理，但对于大量的农村公路路网，则可以基于图像处理和识别技术，自动识别病害，辅助公路养护维修工作。

相对常规影像而言，无人机影响往往都需要进行模糊概率模型和各向异性扩散模型进行的处理，提高影像信噪比，获取更多的病害信息。当图像信息数量足够大的时候，还可以通过历史损伤影像建立模型训练的数据集，进行特征提取训练，并生成损伤自动识别和提取的模型，并通过实际识别结果进行反复调整，提高平均精度。

目前已经有很多相关的研究成果用于这项工作，比较成熟和常见的方法有分割聚类方法和多尺度的小波变化方法，结合响应的特征提取技术，可以得到比较好的结果。

5 结论与展望

本文主要总结了目前农村公路管养现状，存在的问题和难点，并介绍了无人机在实际工程中的应用。目前无人机在公路巡检中使用效果较好，但仍然需要进一步的摸索和扩大应用，并通过反复修正提高模型的精确度。还可以结合目前的路面状况评定手段，进行深入研究和分析。

参考文献

[1] 杨玉涛. 山东省农村公路建设与发展研究[D].

[2] 张敏. 浅析公路测量测绘工程中如何结合新型技术[J]. 智能城市， 2019（3）：38-39.

[3] 周明， 邱凌云. 无人机技术在线路边坡病害巡查中的研究与应用[J]. 测绘地理信息， 2018， 43（4）.

[4] 祖为国， 雷伟刚， 潘屹峰. 普通无人机公路边坡测量适用性研究[J]. 电力勘测设计， 2017（S1）：267-271.