無人機(jī)技術(shù)在公共交通運(yùn)輸管理領(lǐng)域應(yīng)用研究

夏昊

摘 要：近年來，在城市交通領(lǐng)域中各種新技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，改善了城市交通運(yùn)輸管理的效率。無人機(jī)技術(shù)作為一種新技術(shù)，其在交通運(yùn)輸管理領(lǐng)域之中得到了快速的推廣。因?yàn)闊o人機(jī)的獨(dú)特特點(diǎn)，其對應(yīng)改善交通運(yùn)輸管理有著相當(dāng)積極的作用。在文中著重對無人機(jī)技術(shù)在公共交通運(yùn)輸管理領(lǐng)域之中的應(yīng)用進(jìn)行探討，為改善公共交通運(yùn)輸管理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)技術(shù)；公共交通運(yùn)輸；交通運(yùn)輸管理

近些年，以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和移動(dòng)互聯(lián)為代表的現(xiàn)代信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)思維，對各個(gè)行業(yè)產(chǎn)生了革命性、顛覆式的影響。無人機(jī)在城市交通運(yùn)輸管理領(lǐng)域有著實(shí)際需求，它具有體型小、效率高、機(jī)動(dòng)靈活、環(huán)境依賴性低、覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，可以進(jìn)行三維立體巡邏、重點(diǎn)盯防移動(dòng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對指定區(qū)域的管控，確保交通運(yùn)輸管理工作有效開展，應(yīng)對突發(fā)交通運(yùn)輸安全事件時(shí)，也可以及時(shí)實(shí)施緊急救援。

1 無人機(jī)參與交通運(yùn)輸管理的優(yōu)勢

居高臨下——無人機(jī)可以鳥瞰地面車流實(shí)況，有利于交通運(yùn)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(jī)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(jī)的飛行半徑最大可以達(dá)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(yùn)輸管理工作需求。

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

效率高——當(dāng)遇到崎嶇顛簸的地形時(shí)。無人機(jī)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(jìn)行監(jiān)控采集，為交通運(yùn)輸管理工作提供第一手資料。

啟動(dòng)快——無人機(jī)安裝快捷，通過地面站遙控器遙控指揮，準(zhǔn)備時(shí)間不到5分鐘，可以迅速升空執(zhí)行任務(wù)。

風(fēng)險(xiǎn)低——無人機(jī)可以抵抗惡劣天氣的影響，最大可以抗7級風(fēng)力，在遭遇災(zāi)害天氣時(shí)，可以充分發(fā)揮優(yōu)勢高效安全完成交通運(yùn)輸救災(zāi)任務(wù)。

信號圖傳——無人機(jī)通過無線電技術(shù)和4G圖傳系統(tǒng)，將空中第一視角實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(shù)的研發(fā)，無人機(jī)也已滿足安裝5G模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)信號傳輸，使實(shí)時(shí)畫面更清晰，圖像更精細(xì)。

交通監(jiān)測——可以利用無人機(jī)對某個(gè)地區(qū)進(jìn)行適時(shí)航拍，以獲取車流統(tǒng)計(jì)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(shí)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(jìn)行交通的實(shí)時(shí)疏導(dǎo)提供依據(jù)。

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

應(yīng)急救援——在遇到地震、洪災(zāi)、暴雪等自然災(zāi)害時(shí)，地面交通運(yùn)輸面臨癱瘓，有人駕駛飛機(jī)和直升機(jī)進(jìn)入存在危險(xiǎn)，無人機(jī)可以立即出動(dòng)，深入現(xiàn)場觀察實(shí)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(jī)動(dòng)靈活——在參與交通管理中，無人機(jī)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(jìn)行事故現(xiàn)場的勘查和取證，表現(xiàn)出特有的靈活性和機(jī)動(dòng)性。

治超防范——在參與公共交通運(yùn)輸管理時(shí)，無人機(jī)能夠?qū)σ恍┏蕖⒊d車輛進(jìn)行重點(diǎn)盯防，實(shí)時(shí)跟蹤，通過監(jiān)控視頻技術(shù)抓取盯防車輛的車牌號，完成實(shí)時(shí)取證，并通過喊話器發(fā)出警告，可以冷靜從容應(yīng)對交通運(yùn)輸管理領(lǐng)域的違法違規(guī)行為。

2 無人機(jī)在交通運(yùn)輸管理領(lǐng)域應(yīng)用

根據(jù)交通運(yùn)輸管理現(xiàn)狀和國內(nèi)智慧管理發(fā)展趨勢，我們認(rèn)為交通管理平臺(tái)應(yīng)由現(xiàn)有的地面監(jiān)控變?yōu)榭盏亟Y(jié)合監(jiān)控；由固定監(jiān)控變?yōu)楣潭ㄅc移動(dòng)監(jiān)控相結(jié)合；由點(diǎn)線監(jiān)控發(fā)展為全覆蓋監(jiān)控；由傳統(tǒng)管理模式轉(zhuǎn)化為以無人機(jī)作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺(tái)。近年來，由于航空產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展和無人機(jī)技術(shù)成熟應(yīng)用，無人機(jī)技術(shù)目前在交通領(lǐng)域方面的應(yīng)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(jìn)行交通管理，并且高效便捷，效果顯著。

2.1 無人機(jī)在交通工程建設(shè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

新建工程和改擴(kuò)建工程，可以通過無人機(jī)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?yàn)樾陆üこ淘诟臄U(kuò)建的時(shí)候是有圍擋的，地面很多角度是看不到的，用無人機(jī)可以改變地面視角，方便監(jiān)控管理。

檢測施工的質(zhì)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(qiáng)度大、危險(xiǎn)性大、效率低，而且容易遺漏，存在死角和盲區(qū)。利用無人機(jī)搭載光學(xué)變焦鏡頭的智能系統(tǒng)，能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)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(yàn)收輔助，應(yīng)用BIM技術(shù)和智能交通信息平臺(tái)無人機(jī)空中技術(shù)相結(jié)合，無人機(jī)地面軟件三維建模技術(shù)跟BIM的模型做一個(gè)融合。BIM模型是前期規(guī)劃和設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行施工到竣工后，應(yīng)用無人機(jī)采集圖像進(jìn)行三維模型，以及加載激光點(diǎn)云去采集它的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后做一個(gè)融合處理，我們可以很清晰地發(fā)現(xiàn)跟原有的設(shè)計(jì)符合程度和完成的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，那么對竣工交付驗(yàn)收的時(shí)候也是一個(gè)輔助的支撐作用。

2.2 無人機(jī)在交通勘察設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用

公路、涵道的建設(shè)，需跨越河流和特殊地段，常在荒郊野外施工、復(fù)雜地形進(jìn)行設(shè)計(jì)勘察。目前，采用人力作業(yè)方式，既繁瑣又費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、成本高昂。如果采用無人機(jī)傾斜攝影 3 D測繪技術(shù)進(jìn)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(zhǔn)到厘米級，方便于復(fù)雜地形探測、下穿部位探測和立交橋建設(shè)的探測和建模。

2.3 無人機(jī)在橋梁檢測建設(shè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

無人機(jī)作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺(tái)的智能系統(tǒng)在橋梁檢測領(lǐng)域的應(yīng)用具有顯著的優(yōu)勢。橋梁檢測難度大，特別是特殊結(jié)構(gòu)的橋梁（斜拉索、懸索橋以及跨度大的高端橋、地理位置復(fù)雜險(xiǎn)峻的橋梁）。當(dāng)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(jī)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(shí)，成本也非常高，效率也非常低，采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行檢測，既危險(xiǎn)又耗時(shí)耗力。

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

2.4 無人機(jī)在交通應(yīng)急處置領(lǐng)域中的應(yīng)用

公路交通應(yīng)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(jī)作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺(tái)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(yīng)快、看得清、傳得準(zhǔn)，全高清、全方位、無死角，確保第一時(shí)間掌握現(xiàn)場情況，保證實(shí)時(shí)高清影像數(shù)據(jù)獲取，為指揮中心的調(diào)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(jī)作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺(tái)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(yuǎn)地區(qū)，所處地形復(fù)雜，以無人機(jī)作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺(tái)的智能系統(tǒng)進(jìn)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(jī)構(gòu)應(yīng)急搜救。以無人機(jī)作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺(tái)的智能系統(tǒng)能夠快速抵達(dá)事故現(xiàn)場，第一時(shí)間在目標(biāo)區(qū)進(jìn)行搜救和拋投救生物品，通過搭載的紅外傳感器進(jìn)行全方位的搜索，避免人為的不確定性導(dǎo)致遺漏。對于巡查船無法到達(dá)的危險(xiǎn)區(qū)域，無人機(jī)通過機(jī)載的影像設(shè)備，把現(xiàn)場的畫面實(shí)時(shí)傳回指揮所調(diào)度中心，為海事部門快速的布置救援任務(wù)提供信息保障，提高應(yīng)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(jī)作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺(tái)的智能系統(tǒng)利用高倍變焦功能的攝像頭，4K高清視頻進(jìn)行拍攝的技術(shù)手段，極大地提高了查處工作效率。

2.5 無人機(jī)在交通運(yùn)輸日常巡檢領(lǐng)域中的應(yīng)用

采用以無人機(jī)作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺(tái)的智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)長距離的巡航，覆蓋半徑達(dá)10公里以上，利用4G網(wǎng)絡(luò)將道路、水路交通運(yùn)輸情況通過中轉(zhuǎn)站實(shí)時(shí)傳至后臺(tái)電腦端、監(jiān)控指揮中心處理，保證日常交通運(yùn)輸巡檢更加高效、準(zhǔn)確。

無人機(jī)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(wù)，空中視頻直播、航拍視頻文件快速回傳等?？筛鶕?jù)實(shí)際需求定制化，配備不同飛行時(shí)間、距離的無人機(jī)，同時(shí)針對實(shí)際采集畫面的要求，可配備高清變焦攝像機(jī)。

2.6 無人機(jī)在促進(jìn)交通運(yùn)輸信息化管理領(lǐng)域中的應(yīng)用

目前，我市交通建設(shè)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(shí)更新到交通電子地圖中。無人機(jī)作為空中監(jiān)控管理的搭載配套平臺(tái)的智能系統(tǒng)利用低空和傾斜攝影開發(fā)技術(shù)系統(tǒng)集成無人駕駛飛行器及GPS技術(shù)，屬于高機(jī)動(dòng)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(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)、航空攝影技術(shù)、高端存儲(chǔ)技術(shù)將阜陽交通信息進(jìn)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(dǎo)和宣傳作用。