无人机技术在道路改造设计中的应用
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摘 要：传统的道路改造设计主要基于对历史事故数据进行统计分析以及现状调研，而人工观测具有局部性、主观性和低精度等特点。随着无人机航拍技术的不断成熟，在道路交通事故现场摄像技术、快速制图等领域的应用已有学者进行了研究，但尚未广泛的应用于道路设计。文章主要是通过在实际案例的应用，介绍了无人机技术在道路现状问题排查及道路状况分析中适用的主要情况，并分析了无人机技术在道路设计中较传统拍摄记录方法的优势。
关键词：无人机技术;航拍;道路改造设计
中图分类号：U491.31 文献标志码：A 文章编号：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
傳统的道路改造设计主要基于对历史事故数据进行统计分析，在缺少事故数据支撑的情况下，通常采用交通冲突技术。基于视频识别技术的交通冲突自动识别在交通安全领域得到了广泛应用，而无人机航拍技术应用于视频拍摄中，能够克服人工观测的局部性、主观性和低精度等特点。随着无人机航拍技术的不断成熟，无人机航拍技术在道路交通事故现场摄像技术、快速制图等领域的应用[1][2]已有学者进行了研究，但尚未广泛的应用于道路设计。
本文主要是通过在实际案例的应用，介绍了无人机技术在道路现状问题排查及道路状况分析中适用的主要情况，并分析了无人机技术在道路设计中较传统拍摄记录方法的优势。
1 设计过程
（1）首先，明确项目范围、内容及实施计划，有针对性的对沿线各类路段进行排查，建立典型路段安全需求模块。
（2）通过事故资料分析，将已发生事故分布于道路平面图，初步确定事故多发点位。继而根据该点位事故发生的位置、形态，应用无人机航拍有针对性的拍摄排查，结合无人机拍摄的全景照片、视频资料，分析事故发生的原因与道路条件、周边环境及车辆行驶轨迹之间的相对关系。
（3）围绕工作的总体目标，依据相关文件、规范，着重对典型需求模块（开口整治、平面交叉、集镇化路段、路侧险要路段等）提出改造设计方案。
2 无人机技术的应用
传统的道路改造设计主要基于对历史事故数据进行统计分析以及现状调研，道路交通事故信息中，重要的是车辆、道路和痕迹三者之间的空间关系，目前道路交通事故现场记录图是最好的呈现方式[1]，但主要是针对单个交通事故的记录。对于收集的交通事故资料，仅能从事故形态及原因等直观分析，对于交叉口路段及环境复杂路段，人工调研拍照无法全方位体现的特殊点段，应用无人机现场拍摄，提高了拍摄成果的清晰度及范围的全面性，后期资料处理方便，同时能够直观体现出道路、车辆在事故点附近的特征及运行轨迹。
无人机航拍技术应用于道路设计中主要在以下几个方面：
（1）对于桥梁养护改造，传统人工调研仅能对桥面等部位的病害进行观察，但使用无人机航拍可以克服这些障碍，对梁底及墩柱等隐蔽部位的一些情况进行实时影像记录。
（2）在高速公路上，如果发生多车事故，现场交通状况混乱，甚至会造成车辆拥堵，处理人员很难及时到达现场，传统的方法不能实时完整记录整个道路交通事故现场的概况，但使用无人机航拍可以解决这个弊端。
（3）排查平面交叉渠化是否合理、交叉口转角通视三角区是否存在遮挡现象等;以及相邻的中分带开口间距是否合理。
（4）新建或改建道路周围环境、地形地貌以及路域环境等。
3 案例分析
3.1 中分带开口分析
项目路与一条四级路成十字交叉口，开口大小10m。被交路南侧通往化工厂区，北侧服务于居民集中点的交通出行。后因厂区物流需要，在被交路以西主线南侧新建一条三级公路。 现状中分带开口位置与南侧厂区通道错位，从无人机航拍图人行横道磨损的情况，可以直观的显示车辆的主要行驶轨迹。厂区出来的大货车往左转方向出行时需行驶至开口处集中掉头，下行方向通往厂区的车辆会选择在交叉口进入上行方向逆行至被交路转弯，严重影响通行效率且存在较大安全需求，需进行安全整治。
3.2 平交口分析
根据现状调查，开口1与开口2交叉距离80m，距离较近，因该路口是镇政府所在集镇进出道路，北侧通往集鎮，南侧连接多处居民集中点，通过现场交通量调查，南北方向机动车存在不小的出行需求。
开口2处主线现状两车道，东进口右转车辆较多，受直行车辆红灯影响，右转车不愿排队等待，通过占用硬路肩实现右转;东进口人行横道线及中分带护栏设置太过靠前，不利于车辆左转，从无人机拍摄图片可以判断路面的磨损轨迹。
根据现场交通量调查，开口1主要为非机动车和小客车，结合交通量调查结果与现状事故情况，最终将开口1改为人非通道，行人和非机动车仍然从开口通行，机动车采用绕行方式，由北往南的机动车需绕行约1.3km，由南往北的机动车绕行约200m。开口2处主线东侧进口增加1道右转车道，对中分带进行压缩，按规范要求设置减速车道与渐变段，优化人行横道布置。
3.3 路侧横向干扰排查
路域环境为影响道路美观及行车安全的因素之一，过村过镇路段路侧存在连片商铺或建材等堆积。项目路现状设置了辅道及绿化隔离，但路侧居民户户接入，辅道未发挥实际作用。对主线横向干扰较大，航拍图可以直观体现路段搭接道路的整体情况及周围环境。
4 结束语
无人机航拍技术应用于道路建设项目勘查、设计工作阶段，避免了传统调研方式的缺陷，提高了调研工作的效率及拍摄资料的精确性、全面性，系统的体现了道路现状及周边环境。无人机航拍技术与事故资料结合，能够更直观的体现事故多发点段的现状情况，辅助进行事故形态分析及改造方案研究，改造设计的重点更具有针对性，对降低交通安全风险、减少交通事故数量，提高公路通行能力、路况水平，从根本上改善公路安全水平。
参考文献：
[1]何树林，吴昊，李震.基于无人机的道路交通事故现场照相与摄像技术研究[J].中国人民公安大学学报（自然科学版），2018（2）：88-91.
[2]郑渊茂，何原荣，冷鹏，等.基于无人机的交通事故现场快速制图及归档系统构建[J].重庆理工大学学报（自然科学），2017（11）：146-155.
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