咼推動(dòng)潤(rùn)交華通：基礎(chǔ)設(shè)施全自動(dòng)檢測(cè)和數(shù)字化管理

文/本刊記者 陳楠枰

清華大學(xué)土木工程系副教授、博導(dǎo)，交通工程與地球空間信息研究所副所長(zhǎng)咼潤(rùn)華（源清慧虹供圖）

“當(dāng)裝有交通基礎(chǔ)設(shè)施全自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)測(cè)設(shè)備的檢測(cè)車(chē)在路上行駛時(shí)，道路的各種損害將被自動(dòng)圖像識(shí)別，各項(xiàng)性能檢測(cè)數(shù)據(jù)同步收集，經(jīng)系統(tǒng)處理后，用不同顏色代表不同道路狀況，展現(xiàn)于所經(jīng)過(guò)路徑。而這一切，都將呈現(xiàn)在車(chē)載的道路狀況指標(biāo)報(bào)表圖上?！?/p>

2021中國(guó)山區(qū)橋梁與隧道結(jié)構(gòu)安全技術(shù)交流會(huì)上，清華大學(xué)土木工程系副教授、博導(dǎo)，交通工程與地球空間信息研究所副所長(zhǎng)咼潤(rùn)華向與會(huì)嘉賓展示起令其引以為傲的交通基礎(chǔ)設(shè)施全自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)測(cè)技術(shù)。

交通基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的數(shù)字基建如何發(fā)展？咼潤(rùn)華似乎抓到了頭緒。

行業(yè)吶喊交通基建數(shù)字化已成剛性需求

“在道路基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，截至2018年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)公路總里程已達(dá)美國(guó)公路總里程的2/3，高速公路里程規(guī)模居世界第一。中國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展足以令世界驚嘆！”咼潤(rùn)華表示。

但同時(shí)，在他看來(lái)，如今，中國(guó)推行的交通基礎(chǔ)設(shè)施全自動(dòng)檢測(cè)與數(shù)字技術(shù)，依舊存在著碎片化數(shù)據(jù)采集與網(wǎng)級(jí)優(yōu)化決策管理相違背，人工參與數(shù)據(jù)采集效率低下使得可靠性降低，冗余圖片等數(shù)據(jù)龐大導(dǎo)致高效數(shù)據(jù)缺乏的行業(yè)現(xiàn)狀。

“例如，不少城市現(xiàn)有道路標(biāo)段劃分過(guò)細(xì)，路面分段瑣碎，導(dǎo)致了數(shù)據(jù)重復(fù)采集難以整合，有效可利用路面性能數(shù)據(jù)匱乏，后續(xù)區(qū)域路網(wǎng)管理難以實(shí)現(xiàn)?！?/p>

其中，咼潤(rùn)華認(rèn)為，道路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化管理的關(guān)鍵因素在于數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)庫(kù)管理、性能建模、生命周期成本的量化分析、網(wǎng)絡(luò)級(jí)別的優(yōu)化、新改進(jìn)的養(yǎng)護(hù)方案以及材料的特性?！俺酥猓Y產(chǎn)價(jià)值量化、綜合管理系統(tǒng)和計(jì)算能力同樣缺一不可?！?/p>

顯然，智慧城市發(fā)展已經(jīng)對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化形成了剛性需求，“數(shù)字基建將成為其中新核心?！眴J潤(rùn)華認(rèn)為，智能交通系統(tǒng)是未來(lái)交通的發(fā)展方向，是解決城市交通擁擠問(wèn)題的關(guān)鍵措施之一?！霸谙到y(tǒng)工程綜合集成思想下，需集合智能技術(shù)為智慧城市奠定良好基礎(chǔ)。”

從國(guó)家頂層設(shè)計(jì)來(lái)看，2020年3月，中共中央政治局常務(wù)委員會(huì)召開(kāi)會(huì)議提出，加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度，“這預(yù)示著基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字基建成為新型基建的核心?！?/p>

咼潤(rùn)華表示，交通基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)價(jià)值以萬(wàn)億人民幣計(jì)，“在對(duì)其進(jìn)行運(yùn)營(yíng)管理時(shí)，如果能管理好、使用好、開(kāi)發(fā)利用好這一優(yōu)良資產(chǎn)，勢(shì)必產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益?！?/p>

而在咼潤(rùn)華看來(lái)，加強(qiáng)交通基礎(chǔ)設(shè)施全自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)測(cè)設(shè)備研發(fā)，同時(shí)以大數(shù)據(jù)平臺(tái)、道路信息模型為抓手，做好交通基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)管理，通過(guò)新型道路功能材料的研發(fā)與應(yīng)用構(gòu)建未來(lái)交通智慧道路，已經(jīng)成為了交通人的行業(yè)使命。

多點(diǎn)發(fā)力探究交通基建全自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)測(cè)

據(jù)悉，目前，圍繞交通基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)中的公路、隧道、城市道路與機(jī)場(chǎng)等，咼潤(rùn)華所在的團(tuán)隊(duì)以交通基礎(chǔ)設(shè)施全自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)測(cè)、交通基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)管理及未來(lái)交通智慧道路為錨點(diǎn)，主要針對(duì)建設(shè)與養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)的新型功能材料、運(yùn)營(yíng)與管理層面的大數(shù)據(jù)設(shè)施運(yùn)營(yíng)決策平臺(tái)，以及檢測(cè)與監(jiān)測(cè)過(guò)程中的一體化道路與機(jī)場(chǎng)巡檢車(chē)進(jìn)行了多點(diǎn)研究發(fā)力。

透過(guò)案例展示，咼潤(rùn)華分析，在進(jìn)行第一代交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)路面破損、護(hù)欄、標(biāo)線、路邊結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)凈空、標(biāo)識(shí)牌、行駛舒適度、橫截面/橫坡、地圖GIS進(jìn)行數(shù)據(jù)覆蓋?！袄绠?dāng)前人們熱切關(guān)注的路面坑洞、道路結(jié)構(gòu)承載力等問(wèn)題，我們將其放在第二代的交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化里?！彼硎?。

在交通基礎(chǔ)設(shè)施全自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)測(cè)設(shè)備研發(fā)中，咼潤(rùn)華團(tuán)隊(duì)將之分為了五大模塊，即破損圖像、環(huán)境圖像、雙DMI、粗糙度和三維紋理模塊?！霸谄茡p圖像模塊，我們對(duì)裂縫、車(chē)轍、擁包、坑槽、錯(cuò)臺(tái)等路面性能進(jìn)行重點(diǎn)收集并實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化存儲(chǔ)。環(huán)境圖像模塊由三維激光雷達(dá)和全景相機(jī)構(gòu)成，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛所需，可以獲取高精度全景環(huán)境圖像及車(chē)體15m內(nèi)高密度深度數(shù)據(jù)，并主要針對(duì)類(lèi)似信號(hào)線、護(hù)欄、公路邊坡等路旁資產(chǎn)進(jìn)行精細(xì)化的狀態(tài)比對(duì)和入庫(kù)管理?！?/p>

同時(shí)，咼潤(rùn)華還提到了該設(shè)備中帶有定位、道路幾何結(jié)構(gòu)測(cè)量及獨(dú)立抗干擾功能的雙DMI模塊，“有時(shí)候，我們?cè)趯?duì)車(chē)輛進(jìn)行測(cè)量定位時(shí)并不能獲得非常精準(zhǔn)的位置信息，雙DMI模式就可以滿足這方面的需求?！?/p>

咼潤(rùn)華身前的顯示屏上，一幅通過(guò)破損圖像模塊生成的路面三維重構(gòu)圖像躍然屏上。據(jù)悉，利用彩虹圖色差，路面三維信息彩虹圖像可展示路面三維高程圖中每個(gè)圖像像素的深度變化?！案叱虦y(cè)量分辨率可達(dá)0.01mm，足夠在圖像中直觀分辨路面標(biāo)線、道路接縫、路面變形和路沿石等道路信息。”

在咼潤(rùn)華看來(lái)，在實(shí)時(shí)同步、全自動(dòng)廣適應(yīng)的功能加持下，其全自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)測(cè)設(shè)備具備實(shí)時(shí)計(jì)算、多樣化檢測(cè)、病害定位、環(huán)境廣適應(yīng)、高適應(yīng)性數(shù)據(jù)格式、同步傳輸、全過(guò)程全自動(dòng)處理的“特長(zhǎng)”。

而基于以上技術(shù)優(yōu)勢(shì)，咼潤(rùn)華團(tuán)隊(duì)主要將該交通基礎(chǔ)設(shè)施全自動(dòng)檢測(cè)監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)用到了高等級(jí)公路狀況檢測(cè)評(píng)價(jià)，機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道巡檢、管養(yǎng)專用車(chē)，智慧城市數(shù)字道路、橋隧等信息采集車(chē)，無(wú)人機(jī)搭載橋梁巡檢，低等級(jí)農(nóng)村路一體化快速檢測(cè)車(chē)等需求環(huán)境中。