基于車載攝錄的路況調查方法及應用

于斌斌

（1.上海林李城市規劃建筑設計有限公司，上海 200092；2.上海林同炎李國豪土建工程咨詢有限公司，上海 200437）

1 概述

路況調查不僅是道路管養維護工作的主要內容，也是道路建設的重要基礎資料。目前較為常見的道路路況調查方法有現場調查法、綜合檢測車法、航拍調查法等。

現場調查法即調查人員攜帶鋼尺、粉筆、記錄紙、安全標志、交通安全背心等工具，對現場的道路情況進行畫示、測量和記錄，是較為傳統的路況調查方法，存在耗時長、路程長、交通危險性高等問題。調查數據雖相對準確，但對調查人員的專業性要求較高，獲得的數據也難以進行二次復校，總體來說效率較低。

綜合檢測車法是近年來相對新型的路況調查方式，通過車輛搭載檢測設備進行數據的收集和檢測工作，優點是檢測速度較快，最高能以80km/h的速度進行檢測，可直接生成電子數據，缺點是車輛投入較大，每次只能檢測單車道，易受環境影響（如泥巴、積水等）導致數據產生較大誤差，無法收集沉陷路面信息[1]，無法收集人行道路況及其他道路附屬的使用情況，車輛儲備系數受限導致二次測試[2]等。另外，生成的數據也需進行人工檢查，對嚴重誤差進行甄別和剔除。

航拍調查法即采用航拍器沿道路進行低空拍攝的調查方法。航拍器拍攝對環境及天氣的要求較高，根據無人機空中交通管理辦法[3]，航拍器存在較多管控區域，行道樹的遮擋對其拍攝也有較大影響，且由于拍攝位置較高，對于路況細節難以捕捉，信息獲取能力較差，難以進行精準的數據分析，僅可用作粗略的路容展示。

車載攝錄法是一種較為新穎的路況調查方法，通過將攝錄設備固定在車輛上，在車輛行進過程中對道路路況進行影像采集，根據影像資料進行數據整理和分析，從而獲取路況信息。該方法應用于銅陵市某道路維修工程中，較好地完成了老路路況的資料收集工作。

各類路況調查方法及檢測內容對比見表1及表2。

路況調查方法對比表 表1

路況檢測內容對比表 表2

2 調查方法

同其他路況調查方法一樣，車載攝錄法也分為外業及內業，外業為影像采集，內業為數據處理和數值分析。其成果有多個應用方向，道路管理養護單位可制作路況調查表、調查報告，用于編制養護生產計劃；設計單位可進行路面病害評價，繪制老路病害調查圖、人行道病害分布圖，編制附屬工程調查表，制作路容展示視頻，適用于前期調查、病害檢測復核、施工指導等。

2.1 適用范圍

車載攝錄法主要適用于雙向4車道及以下規模的道路路況調查，除路容拍攝外，可完成路況相關數據的采集分析，包括路面調查（含車行道、人行道路面病害位置、類型、數量）及附屬調查（含側平石、樹穴蓋板、行道樹、垃圾桶、標志標線等設施損壞情況）。

2.2 外業采集

外業主要的工作內容是將攝錄設備固定在車輛上，在車輛的行進過程中對道路路況進行全程影像采集。有條件時還可架設多臺設備采取不同角度及位置同時攝錄，便于后期數據整理時互補使用。

攝錄主要要求及設備參數見表3。

外業主要參數要求表 表3

為了減小對交通的影響，出車應選在交通非高峰時段，且行駛在外側機動車道（即慢車道）。同時，外側車道拍攝還可將人行道及道路附屬設施完整納入攝錄范圍。

攝錄設備鏡頭應選用無縮放的標準鏡頭。考慮到標準鏡頭的拍攝角度相對不大，因此車載攝錄法的適用范圍以雙向4車道及以下規模的道路為宜。切勿采用行車記錄儀等配置廣角鏡頭的攝錄設備，此類鏡頭有視角寬、曲像畸變[4]等特點，雖然拍攝范圍較大，但圖像比例不一，畫面變形嚴重，參照物辨認及計量困難，對后期數據統計的精確度影響很大。

車輛在行駛過程中抖動較為嚴重，不利于影像數據的平穩采集，需做好攝錄設備的防抖措施，如搭設云臺、選用光學防抖的攝像設備等，其中防抖效果最好的是云臺，在劇烈抖動時可確保設備橫滾和俯仰角度變化都能保持在±5°之內[5]。有條件時應盡量同時采取多種防抖措施。

視頻分辨率決定了圖像的精細程度，為了增強辨認辨識效果，應選用分辨率較高的設備，分辨率不宜低于2K。目前，大多數主流攝像設備已支持4K或8K超高清攝像。

2.3 內業處理

內業主要是對外業采集的影像資料進行數據處理和數值分析，考慮到拍攝畫面有“近大遠小”的光學現象，在獲取畫面中的路況數據時應借助幾何透視法，并盡可能選取接近鏡頭的畫面。參照圖像的九宮構圖，選擇底部三個區域作為辨識對象，可以較好提升數值準確性。

在進行地形圖定位及度量時，應以參照物為基準，結合三點透視進行繪制和統計。參照物分為位置參照物和度量參照物。位置參照物主要用于地形圖定位，通過參照物與辨識對象的相對關系確定其具體位置，相關參照物有雨水口、桿件、變電箱、行道樹及其他附屬設施等；度量參照物主要用于尺寸度量，通過參照物與辨識對象的大小對比估測其尺寸，相關參照物有行道樹間距、側平石數量、車道寬度等如圖1所示。其中，橫向度量可根據車道數、車道寬度進行估測，縱向度量以行道樹間距或側石長度、數量進行估測。

圖1 位置參照物（上）及度量參照物（下）

以銅陵市某道路為例，根據行道樹（間距3m）、側石（單體長度0.3m）、機動車道（寬度3.5m）等參照物，對積水點及路面病害進行定位和度量，見圖2及圖3。

圖2 路面病害定位圖

圖3 積水點定位圖

由于攝錄設備是固定高度和角度行進拍攝，其局部實際比例相對于畫面顯示位置基本沒有變化，因此隨著內業工作的進行，辨識熟練度提升，繪制及統計效率會逐步提高。此外，還可對影像進行分段，便于分解工作量，提升內業效率。

2.4 成果應用

根據獲得的數據，可結合實際需求進行應用：如計算路面破損率DR、路面損壞狀況指數PCI[6]；編寫路況調查表如表4、表5；繪制老路病害調查圖，如圖4等。另外，若工程已進行專業路面病害檢測，車載攝錄法還可作為一種輔助手段，對老路檢測資料進行復核。

銅陵市某道路路況調查表（車行道）表4

銅陵市某道路路況調查表（附屬） 表5

圖4 老路病害調查圖

3 結語

近年來，隨著城市基建工程的不斷建設和完善，老路維修項目日漸增多。道路路況調查作為確定道路管養維護方案的主要依據之一，其重要性不言而喻。相較于其他調查方法，車載攝錄法雖存在一定的局限性，諸如道路平整度、路面彎沉值等專業檢測數據無法獲取、參照物較少時數據統計困難等，但其獲取方式相對靈活，影像資料可反復使用，便于數據獲取和成果復核，調查覆蓋范圍大，直觀可視，信息豐富，涵蓋車行道、人行道及附屬設施等，可用于編制多種成果，具有較為廣闊的應用空間。文章結合工程實例，對車載攝錄路況調查法進行了介紹，以期為道路管理養護單位和設計單位的路況調查工作提供參考和借鑒。