激光成像技術在公路隧道檢測中的應用分析

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昌分局)

1 激光成像技術檢測公路隧道的工作原理

激光成像技術所使用的軟件系統主要有前端信息數據采集系統和后臺信息數據分析系統。一般在對公路隧道的實時、動態信息進行采集、整合和存儲時，激光成像技術表現在前端信息數據采集系統中。通過將整理好的信息以圖像的形式進行快速合理處理，從而生成二維、三維圖像，最終生成數據結果分析報表。

根據隧道數據采樣密度的要求和隧道空間的實際分布情況，激光掃描傳感器以光學掃描的方式將激光測量光束精確的投射到被測物體表面，在反射作用下，由天線對反射波進行回收，最后對所收集的數據信號用信號處理器進行成像處理。整個過程應嚴格按照具體的采樣要求進行。而在激光掃描傳感器對測量光束進行發射和對反射波進行采集的過程中，相關工作人員可利用激發成像技術對反射波的信號強度進行記錄。因隧道物質表面介質的不同而具有不同的反射系數，使得產生的反射波信號強度也會不同。信號強度的大小由信號處理服務器將信號轉化為灰度圖像來計算，不同的灰度值能夠實現對公路隧道的成像檢測。

2 公路隧道檢測數據處理與分析

在對公路隧道監測數據進行處理分析環節，激光成像技術主要體現在后端信息數據分析系統中。該系統主要是對所采集的數據結果進行分析處理、并生成報表。由前端信息數據采集系統所整理好的數據信息在斷面顯示設置中轉化為灰度，最終生成公路隧道內部表面的全息展示圖。而報表生成是對信息數據進行修正后，利用系統的邏輯分析運算將公路隧道內部病害情況以二維圖像或三維圖像的形式展示出來，便于相關工作人員得到最終的檢測報表。

在公路隧道檢測中應用激光成像技術能夠即時顯示出隧道的基本輪廓圖，方便相關工作人員在現場進行初步的測量估算。在獲得數據后，由專業人員結合使用隧道圖像信息管理軟件和專用數據處理軟件進行數據處理。從采集到的隧道表面圖像中對隱藏的病害問題進行判讀，并對所檢測到的病害信息及時存入數據庫中，以便日后進行修復處理。還可對這些探測出來的病害進行統計分析，便于相關工作人員進行下一步工作。一般，在處理公路隧道檢測數據時可按照如圖1 所示的流程圖進行。

圖1 處理公路隧道檢測數據的流程圖

3 應用實例分析

本文主要結合某個正在運營的公路隧道應用激光成像技術來檢測的案例進行詳細分析，以探究在隧道檢測中激光成像技術的探測效果。探測人員將前端的信息數據應用該技術進行分析、處理，并結合斷面顯示的畫面對隧道表面的病害位置進行初步判斷，然后再在后端信息數據處理分析系統邏輯運算的作用下，實現對公路隧道病害的定量分析。整個檢測過程中，勻速、平穩運行的軌道小車保證了工作人員能夠對公路隧道信息進行有效地數據采集。在處理該公路的隧道襯砌表面病害時，結合得出的病害掃描圖像和圖像信息管理軟件，對隧道內部避車洞、接觸網等設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行標明。最后采用統計分析法對該公路隧道病害程度進行定量評價。

可以看出，在公路隧道檢測中應用激光成像技術不僅能自動快速的得到最終的檢測報表，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的準確性和效率。在實際檢測過程中，將現場的實際情況與隧道數據分析結果對比之后，發現還需要進一步解決一些技術中存在的問題，才能保證激光成像技術取得理想的成效。如對于處理季節性滲水病害問題時，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;再如在白天檢測隧道洞口處的裂紋時，有可能因為光線的影響而無法將全部的裂紋識別出來。另一種情況是，當裂紋顏色與隧道壁顏色接近時，激光成像技術在識別裂紋時也會存在一定的難度。此外，經過處理后放入圖像在導入圖像管理軟件時，某些細小的裂紋圖像經過壓縮后無法在圖像管理軟件中識別出來，這無疑加大了對病害探測的難度。因此，在實際應用激光成像技術檢測公路隧道病害時，必須時候對照所導出的圖片進行判讀，才能保證整個探測過程的可靠性。

4 結 語

綜上所述，運用激光成像技術對公路隧道襯砌表面的病害進行檢測，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。激光成像技術在公路隧道檢測中的應用為日后構建隧道病害數字化管理平臺奠定了扎實的數據基礎。相關工作人員可通過導出的圖片來對一些難以判斷的病害進行判讀，以最大限度地提高公路隧道的質量安全。

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