無人機技術在道路改造設計中的應用

聶瑞紅

摘? 要：傳統的道路改造設計主要基于對歷史事故數據進行統計分析以及現狀調研，而人工觀測具有局部性、主觀性和低精度等特點。隨著無人機航拍技術的不斷成熟，在道路交通事故現場攝像技術、快速制圖等領域的應用已有學者進行了研究，但尚未廣泛的應用于道路設計。文章主要是通過在實際案例的應用，介紹了無人機技術在道路現狀問題排查及道路狀況分析中適用的主要情況，并分析了無人機技術在道路設計中較傳統拍攝記錄方法的優勢。

關鍵詞：無人機技術;航拍;道路改造設計

中圖分類號：U491.31? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）34-0099-02

Abstract： Traditional road reconstruction design is mainly based on statistical analysis of historical accident data and current situation investigation， while manual observation has the characteristics of locality， subjectivity and low precision. With the development of UAV aerial photography technology， the application of UAV aerial photography technology in road traffic accident scene and rapid mapping has been studied by scholars， but it has not been widely used in road design.This paper mainly introduces the main application of UAV technology in road condition investigation and road condition analysis through the application of practical cases， and analyses the advantages of UAV technology in road design compared with traditional photographic recording methods.

Keywords： UAV Technology; aerial photography; road renovation design

引言

傳統的道路改造設計主要基于對歷史事故數據進行統計分析，在缺少事故數據支撐的情況下，通常采用交通沖突技術。基于視頻識別技術的交通沖突自動識別在交通安全領域得到了廣泛應用，而無人機航拍技術應用于視頻拍攝中，能夠克服人工觀測的局部性、主觀性和低精度等特點。隨著無人機航拍技術的不斷成熟，無人機航拍技術在道路交通事故現場攝像技術、快速制圖等領域的應用[1][2]已有學者進行了研究，但尚未廣泛的應用于道路設計。

本文主要是通過在實際案例的應用，介紹了無人機技術在道路現狀問題排查及道路狀況分析中適用的主要情況，并分析了無人機技術在道路設計中較傳統拍攝記錄方法的優勢。

1 設計過程

（1）首先，明確項目范圍、內容及實施計劃，有針對性的對沿線各類路段進行排查，建立典型路段安全需求模塊。

（2）通過事故資料分析，將已發生事故分布于道路平面圖，初步確定事故多發點位。繼而根據該點位事故發生的位置、形態，應用無人機航拍有針對性的拍攝排查，結合無人機拍攝的全景照片、視頻資料，分析事故發生的原因與道路條件、周邊環境及車輛行駛軌跡之間的相對關系。

（3）圍繞工作的總體目標，依據相關文件、規范，著重對典型需求模塊（開口整治、平面交叉、集鎮化路段、路側險要路段等）提出改造設計方案。

2 無人機技術的應用

傳統的道路改造設計主要基于對歷史事故數據進行統計分析以及現狀調研，道路交通事故信息中，重要的是車輛、道路和痕跡三者之間的空間關系，目前道路交通事故現場記錄圖是最好的呈現方式[1]，但主要是針對單個交通事故的記錄。對于收集的交通事故資料，僅能從事故形態及原因等直觀分析，對于交叉口路段及環境復雜路段，人工調研拍照無法全方位體現的特殊點段，應用無人機現場拍攝，提高了拍攝成果的清晰度及范圍的全面性，后期資料處理方便，同時能夠直觀體現出道路、車輛在事故點附近的特征及運行軌跡。

無人機航拍技術應用于道路設計中主要在以下幾個方面：

（1）對于橋梁養護改造，傳統人工調研僅能對橋面等部位的病害進行觀察，但使用無人機航拍可以克服這些障礙，對梁底及墩柱等隱蔽部位的一些情況進行實時影像記錄。

（2）在高速公路上，如果發生多車事故，現場交通狀況混亂，甚至會造成車輛擁堵，處理人員很難及時到達現場，傳統的方法不能實時完整記錄整個道路交通事故現場的概況，但使用無人機航拍可以解決這個弊端。

（3）排查平面交叉渠化是否合理、交叉口轉角通視三角區是否存在遮擋現象等;以及相鄰的中分帶開口間距是否合理。

（4）新建或改建道路周圍環境、地形地貌以及路域環境等。

3 案例分析

3.1 中分帶開口分析

項目路與一條四級路成十字交叉口，開口大小10m。被交路南側通往化工廠區，北側服務于居民集中點的交通出行。后因廠區物流需要，在被交路以西主線南側新建一條三級公路。

現狀中分帶開口位置與南側廠區通道錯位，從無人機航拍圖人行橫道磨損的情況，可以直觀的顯示車輛的主要行駛軌跡。廠區出來的大貨車往左轉方向出行時需行駛至開口處集中掉頭，下行方向通往廠區的車輛會選擇在交叉口進入上行方向逆行至被交路轉彎，嚴重影響通行效率且存在較大安全需求，需進行安全整治。

3.2 平交口分析

根據現狀調查，開口1與開口2交叉距離80m，距離較近，因該路口是鎮政府所在集鎮進出道路，北側通往集鎮，南側連接多處居民集中點，通過現場交通量調查，南北方向機動車存在不小的出行需求。

開口2處主線現狀兩車道，東進口右轉車輛較多，受直行車輛紅燈影響，右轉車不愿排隊等待，通過占用硬路肩實現右轉;東進口人行橫道線及中分帶護欄設置太過靠前，不利于車輛左轉，從無人機拍攝圖片可以判斷路面的磨損軌跡。

根據現場交通量調查，開口1主要為非機動車和小客車，結合交通量調查結果與現狀事故情況，最終將開口1改為人非通道，行人和非機動車仍然從開口通行，機動車采用繞行方式，由北往南的機動車需繞行約1.3km，由南往北的機動車繞行約200m。開口2處主線東側進口增加1道右轉車道，對中分帶進行壓縮，按規范要求設置減速車道與漸變段，優化人行橫道布置。

3.3 路側橫向干擾排查

路域環境為影響道路美觀及行車安全的因素之一，過村過鎮路段路側存在連片商鋪或建材等堆積。項目路現狀設置了輔道及綠化隔離，但路側居民戶戶接入，輔道未發揮實際作用。對主線橫向干擾較大，航拍圖可以直觀體現路段搭接道路的整體情況及周圍環境。

4 結束語

無人機航拍技術應用于道路建設項目勘查、設計工作階段，避免了傳統調研方式的缺陷，提高了調研工作的效率及拍攝資料的精確性、全面性，系統的體現了道路現狀及周邊環境。無人機航拍技術與事故資料結合，能夠更直觀的體現事故多發點段的現狀情況，輔助進行事故形態分析及改造方案研究，改造設計的重點更具有針對性，對降低交通安全風險、減少交通事故數量，提高公路通行能力、路況水平，從根本上改善公路安全水平。

參考文獻：

[1]何樹林，吳昊，李震.基于無人機的道路交通事故現場照相與攝像技術研究[J].中國人民公安大學學報（自然科學版），2018（2）：88-91.

[2]鄭淵茂，何原榮，冷鵬，等.基于無人機的交通事故現場快速制圖及歸檔系統構建[J].重慶理工大學學報（自然科學），2017（11）：146-155.