Проекты

Применение аэросъемки с беспилотных летательных аппаратов для исследования состояния автомобильных дорог

Авторы проекта: Д.В. Филиппов, К.Ю. Великжанина, В.Н. Орлянкин

За последние годы ситуация по управлению транспортными потоками в городах и в регионах не улучшилась. Наглядным примером этого являются автодороги вблизи населенных пунктов. Условия передвижения осложняются ростом числа транспортных средств, недостаточной пропускной способностью магистралей, появлением новых объектов притяжения (например, таких как рынки, торговые комплексы, складские терминалы), нехваткой парковочных мест и т.д. В результате сложившейся ситуации мы имеем: постоянно возрастающее число дорожно-транспортных происшествий (ДТП); ухудшение экологического состояния атмосферы, гидросферы; повышение уровня шума; постоянный стресс людей, проводящих неопределенное количество времени в «пробках».

Одной из основных причин обострения проблем является неудовлетворительное состояние автомобильных дорог. Так, по данным межрегионального общественного центра «За безопасность российских дорог», с 2007 года по 2010 год доля ДТП, связанных с неудовлетворительным состоянием улиц и магистралей, в Московской области выросло на 9.9%, а в Москве на 12.9% . Для решения этой задачи необходимо оперативно получать полную информацию о состоянии дорожного полотна, а также ряда объектов дорожной инфраструктуры для дальнейшего принятия решений.

Для проведения комплексной оценки предстояло разработать принципиально новую технологию исследования автомобильных дорог и разработать методику применения передвижной автолаборатории с БПЛА.

Применение комплекса БПЛА позволяет производить оперативный дистанционный мониторинг как собственно автомобильных дорог, так и прилегающих территорий для получения данных высокого и сверхвысокого разрешения. В задачи исследований входило определение оптимальных съемочных параметров и оценка информативности полученных материалов.

Съемка выполнялась цифровой фотокамерой с фокусным расстоянием 50 мм с двух высот: ~150 м и ~680 м.

Фрагмент фотоплана с высоты 680 м

Увеличенные фрагменты снимка автодороги с высоты ~150м

По результатам дешифрирования материалов аэрофотосъемки была получена фотосхема автодороги и ряд тематических карт: площадных дефектов, экзогенных процессов и др.

Карта поперечных дефектов дорожного полотна

Одним из перспективных направлений для использования для аэросъемки с БПЛА является оперативный мониторинг прогнозирования состояния дорожного полотна. По материалам аэрофотосъемки хорошо дешифрируются экзогенные процессы, протекающие в районе расположения автомобильной дороги. Постоянный мониторинг с БПЛА и применение ГИС позволят оценить скорость развития и направление экзогенных процессов, а в ряде случаев установить причины их возникновения. Экзогенные процессы, а также причины их возникновения являются серьезной угрозой для состояния дорожного покрытия.

На базе тематических картографических материалов средствами ГИС планируется составление прогнозных карт рисков появления дефектов и разрушения дорожного полотна, а также изучение динамики их изменения в связи с развитием экзогенных процессов. Структура ГИС предполагает хранение данных дистанционного мониторинга, цифровых карт по годам, оперативное их обновление и статистическую обработку по заданным интервалам времени.

Для выполнения экспериментальной аэросъемки автомобильной дороги использовался БПЛА «Птеро - Е».

Полученные результаты подтвердили эффективность применения комплекса БПЛА для решения следующих задач:

ведение оперативного мониторинга состояния дорожного полотна;

контроль за строительными и ремонтными работами на дорогах;

обнаруживать дефекты дорожного полотна и определять их параметры;

получать материалы цифровой съемки в видимом, инфракрасном (ИК) и ультрафиолетовом (УФ) диапазонах;

получать трехмерную модель дороги по стереопарам;

выполнять фиксацию маршрутов аэросъемки с отображением в ГИС;

формировать банк данных материалов аэросъемки;

получать информацию о состоянии дорожного полотна, в т.ч. определение геометрических параметров (продольные и поперечные уклоны, радиусы кривых в плане и профиле, высотные отметки, видимость, пройденный путь);

получать видеоинформацию по дорогам и искусственным сооружениям с формированием банка видеоданных;

фиксировать объекты инженерного обустройства;

определять параметры транспортного потока.

Проведенные исследования показали, что предлагаемая технология применения БПЛА является перспективным направлением исследования состояния автомобильных дорог и прилегающих территорий. (Опубликовано в журнале "Дороги", 2012, июль, стр. 74-78)