無人機技術在公共交通運輸管理領域應用研究

夏昊

摘 要：近年來，在城市交通領域中各種新技術得到了廣泛的應用，改善了城市交通運輸管理的效率。無人機技術作為一種新技術，其在交通運輸管理領域之中得到了快速的推廣。因為無人機的獨特特點，其對應改善交通運輸管理有著相當積極的作用。在文中著重對無人機技術在公共交通運輸管理領域之中的應用進行探討，為改善公共交通運輸管理提供借鑒。

關鍵詞：無人機技術；公共交通運輸；交通運輸管理

近些年，以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和移動互聯(lián)為代表的現(xiàn)代信息技術和互聯(lián)網(wǎng)思維，對各個行業(yè)產(chǎn)生了革命性、顛覆式的影響。無人機在城市交通運輸管理領域有著實際需求，它具有體型小、效率高、機動靈活、環(huán)境依賴性低、覆蓋范圍廣等優(yōu)點，可以進行三維立體巡邏、重點盯防移動監(jiān)控，實現(xiàn)對指定區(qū)域的管控，確保交通運輸管理工作有效開展，應對突發(fā)交通運輸安全事件時，也可以及時實施緊急救援。

1 無人機參與交通運輸管理的優(yōu)勢

居高臨下——無人機可以鳥瞰地面車流實況，有利于交通運輸部門大數(shù)據(jù)信息化掌握全局，通盤指揮和正確決策。無人機可以飛得更低，更接近肇事車輛和人員，觀察得更加清楚。

范圍廣——目前，無人機的飛行半徑最大可以達到20km，以地面站為中心可以有效覆蓋周邊地區(qū)，可以充分滿足對交通運輸管理工作需求。

留空長——無人機通過鋰電池充電電源，可以滿足在空中持續(xù)飛行時間長達70分鐘以上，足夠完成交通運輸管理任務。

效率高——當遇到崎嶇顛簸的地形時。無人機可以充分發(fā)揮優(yōu)勢作用，不因地理環(huán)境的影響，可以高效率進行監(jiān)控采集，為交通運輸管理工作提供第一手資料。

啟動快——無人機安裝快捷，通過地面站遙控器遙控指揮，準備時間不到5分鐘，可以迅速升空執(zhí)行任務。

風險低——無人機可以抵抗惡劣天氣的影響，最大可以抗7級風力，在遭遇災害天氣時，可以充分發(fā)揮優(yōu)勢高效安全完成交通運輸救災任務。

信號圖傳——無人機通過無線電技術和4G圖傳系統(tǒng)，將空中第一視角實時同步的回傳到地面站和指揮中心系統(tǒng)，也可通過電腦軟件實時觀看視頻和圖片，也可回看歷史記錄，支持高清視頻傳輸。且隨著5G技術的研發(fā)，無人機也已滿足安裝5G模塊進行實時信號傳輸，使實時畫面更清晰，圖像更精細。

交通監(jiān)測——可以利用無人機對某個地區(qū)進行適時航拍，以獲取車流統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從而分析交通狀況，分析造成該路段交通擁堵的原因。經(jīng)過一段時間的連續(xù)監(jiān)測，從車流變化中摸索出的規(guī)律可以為交管部門進行交通的實時疏導提供依據(jù)。

以少替多——在參與交通運輸管理中能夠以少數(shù)量的無人機執(zhí)行空地任務，代替多數(shù)執(zhí)法人員和車輛完成同樣的任務，有助于節(jié)省人力和降低勤務成本。

應急救援——在遇到地震、洪災、暴雪等自然災害時，地面交通運輸面臨癱瘓，有人駕駛飛機和直升機進入存在危險，無人機可以立即出動，深入現(xiàn)場觀察實況，投入航拍，搜索人員、建立通信中繼，空投急救藥品搶救傷員。

機動靈活——在參與交通管理中，無人機能夠飛行在各種道路和橋梁道路之上，甚至可以穿過隧道進行事故現(xiàn)場的勘查和取證，表現(xiàn)出特有的靈活性和機動性。

治超防范——在參與公共交通運輸管理時，無人機能夠對一些超限、超載車輛進行重點盯防，實時跟蹤，通過監(jiān)控視頻技術抓取盯防車輛的車牌號，完成實時取證，并通過喊話器發(fā)出警告，可以冷靜從容應對交通運輸管理領域的違法違規(guī)行為。

2 無人機在交通運輸管理領域應用

根據(jù)交通運輸管理現(xiàn)狀和國內(nèi)智慧管理發(fā)展趨勢，我們認為交通管理平臺應由現(xiàn)有的地面監(jiān)控變?yōu)榭盏亟Y合監(jiān)控；由固定監(jiān)控變?yōu)楣潭ㄅc移動監(jiān)控相結合；由點線監(jiān)控發(fā)展為全覆蓋監(jiān)控；由傳統(tǒng)管理模式轉化為以無人機作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺。近年來，由于航空產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展和無人機技術成熟應用，無人機技術目前在交通領域方面的應用非常廣泛，可以突破地域的局限性以及一些路面人為不可控的情況進行交通管理，并且高效便捷，效果顯著。

2.1 無人機在交通工程建設領域中的應用

新建工程和改擴建工程，可以通過無人機從空中視角去監(jiān)測施工現(xiàn)場作業(yè)人員的作業(yè)狀況。因為新建工程在改擴建的時候是有圍擋的，地面很多角度是看不到的，用無人機可以改變地面視角，方便監(jiān)控管理。

檢測施工的質量，特別是特大橋梁施工出現(xiàn)的混凝土蜂窩麻面、露筋甚至裂縫等問題。目前，由人工檢測難度大、強度大、危險性大、效率低，而且容易遺漏，存在死角和盲區(qū)。利用無人機搭載光學變焦鏡頭的智能系統(tǒng)，能準確發(fā)現(xiàn)結構方面的問題，比傳統(tǒng)的人工檢測更具有檢測安全、高效、成本低，極大的提高了施工的速度。

竣工驗收輔助，應用BIM技術和智能交通信息平臺無人機空中技術相結合，無人機地面軟件三維建模技術跟BIM的模型做一個融合。BIM模型是前期規(guī)劃和設計，根據(jù)設計進行施工到竣工后，應用無人機采集圖像進行三維模型，以及加載激光點云去采集它的點云數(shù)據(jù)，然后做一個融合處理，我們可以很清晰地發(fā)現(xiàn)跟原有的設計符合程度和完成的基礎數(shù)據(jù)，那么對竣工交付驗收的時候也是一個輔助的支撐作用。

2.2 無人機在交通勘察設計領域中的應用

公路、涵道的建設，需跨越河流和特殊地段，常在荒郊野外施工、復雜地形進行設計勘察。目前，采用人力作業(yè)方式，既繁瑣又費時、費力、成本高昂。如果采用無人機傾斜攝影 3 D測繪技術進行航測，通過空中視角采集地形地貌等資料回傳分析，數(shù)據(jù)精準到厘米級，方便于復雜地形探測、下穿部位探測和立交橋建設的探測和建模。

2.3 無人機在橋梁檢測建設領域中的應用

無人機作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺的智能系統(tǒng)在橋梁檢測領域的應用具有顯著的優(yōu)勢。橋梁檢測難度大，特別是特殊結構的橋梁（斜拉索、懸索橋以及跨度大的高端橋、地理位置復雜險峻的橋梁）。當前，采用人力手段或者橋檢車也不能有效的檢測，比如高墩橋。橋檢車的機械臂長度受限，解決不了高墩中央位置的檢測問題，而且橋檢車特別耗時，成本也非常高，效率也非常低，采用傳統(tǒng)方式進行檢測，既危險又耗時耗力。

目前，利用無人機作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺的智能系統(tǒng)采用搭載變焦鏡頭、紅外探測鏡頭和實時高清圖傳技術進行橋檢，更為快捷方便準確直觀。通過無人機懸停功能，借助高精度導航系統(tǒng)和避障系統(tǒng)，針對檢測對象的具體范圍進行局部拍照和精確感應，將采集到的數(shù)據(jù)傳到后臺保存處理。對橋梁的裂縫、錯位等隱患所在的位置以及危害程度，做準確的定性、定量評估，為橋梁檢查提供一個科學精準的判斷，有效地彌補傳統(tǒng)橋梁檢測所存在的不足。

2.4 無人機在交通應急處置領域中的應用

公路交通應急處置。針對道路突發(fā)事件等因素，引起道路擁堵等情況，無人機作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺的智能系統(tǒng)不受地形、天氣、晝夜等情況影響的優(yōu)勢，響應快、看得清、傳得準，全高清、全方位、無死角，確保第一時間掌握現(xiàn)場情況，保證實時高清影像數(shù)據(jù)獲取，為指揮中心的調度決策提供可靠的依據(jù)。目前，道路雖有固定探頭，但其覆蓋面不足、存在盲區(qū)等問題，以無人機作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺的智能系統(tǒng)來巡查可以有效解決。

國省干線公路、縣道、地方公路線路橫穿城市，邊遠地區(qū)，所處地形復雜，以無人機作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺的智能系統(tǒng)進行高空偵察，加大反恐安保能力、交通線路巡檢能力和惡劣氣象信息的采集工作，確保交通工作的安全。

地方海事機構應急搜救。以無人機作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺的智能系統(tǒng)能夠快速抵達事故現(xiàn)場，第一時間在目標區(qū)進行搜救和拋投救生物品，通過搭載的紅外傳感器進行全方位的搜索，避免人為的不確定性導致遺漏。對于巡查船無法到達的危險區(qū)域，無人機通過機載的影像設備，把現(xiàn)場的畫面實時傳回指揮所調度中心，為海事部門快速的布置救援任務提供信息保障，提高應急搜救的效率和成功率。

交通違法違章管理。針對道路上的限載、超高，水路上的非法侵占河道，非法采砂等等違法行為，以無人機作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺的智能系統(tǒng)利用高倍變焦功能的攝像頭，4K高清視頻進行拍攝的技術手段，極大地提高了查處工作效率。

2.5 無人機在交通運輸日常巡檢領域中的應用

采用以無人機作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺的智能系統(tǒng)實現(xiàn)長距離的巡航，覆蓋半徑達10公里以上，利用4G網(wǎng)絡將道路、水路交通運輸情況通過中轉站實時傳至后臺電腦端、監(jiān)控指揮中心處理，保證日常交通運輸巡檢更加高效、準確。

無人機可用于日常巡檢中執(zhí)行視頻收集以及小空間航空拍攝等多種空拍任務，空中視頻直播、航拍視頻文件快速回傳等。可根據(jù)實際需求定制化，配備不同飛行時間、距離的無人機，同時針對實際采集畫面的要求，可配備高清變焦攝像機。

2.6 無人機在促進交通運輸信息化管理領域中的應用

目前，我市交通建設如火如荼，公路、水路沿線面貌日新月異，交通線路的新建和整改，建筑物的拆除和新建，水路的管理和整治等不能及時更新到交通電子地圖中。無人機作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺的智能系統(tǒng)利用低空和傾斜攝影開發(fā)技術系統(tǒng)集成無人駕駛飛行器及GPS技術，屬于高機動性，成本低的小型化專業(yè)化遙感系統(tǒng)。能夠獲得大比例尺度、高精度、高重疊度的影像，為交通全景圖像拼接和場景三維重建提供信息支持。通過網(wǎng)絡計算機技術、航空攝影技術、高端存儲技術將阜陽交通信息進行智能化，數(shù)字化和可視化，并將兼容到云數(shù)據(jù)終端，更加直觀地起到交通引導和宣傳作用。