呙推动润交华通：基础设施全自动检测和数字化管理

文/本刊记者 陈楠枰

清华大学土木工程系副教授、博导，交通工程与地球空间信息研究所副所长呙润华（源清慧虹供图）

“当装有交通基础设施全自动检测监测设备的检测车在路上行驶时，道路的各种损害将被自动图像识别，各项性能检测数据同步收集，经系统处理后，用不同颜色代表不同道路状况，展现于所经过路径。而这一切，都将呈现在车载的道路状况指标报表图上。”

2021中国山区桥梁与隧道结构安全技术交流会上，清华大学土木工程系副教授、博导，交通工程与地球空间信息研究所副所长呙润华向与会嘉宾展示起令其引以为傲的交通基础设施全自动检测监测技术。

交通基础设施领域的数字基建如何发展？呙润华似乎抓到了头绪。

行业呐喊交通基建数字化已成刚性需求

“在道路基础设施领域，截至2018年的统计数据显示，中国公路总里程已达美国公路总里程的2/3，高速公路里程规模居世界第一。中国交通基础设施的发展足以令世界惊叹！”呙润华表示。

但同时，在他看来，如今，中国推行的交通基础设施全自动检测与数字技术，依旧存在着碎片化数据采集与网级优化决策管理相违背，人工参与数据采集效率低下使得可靠性降低，冗余图片等数据庞大导致高效数据缺乏的行业现状。

“例如，不少城市现有道路标段划分过细，路面分段琐碎，导致了数据重复采集难以整合，有效可利用路面性能数据匮乏，后续区域路网管理难以实现。”

其中，呙润华认为，道路基础设施数字化管理的关键因素在于数据采集与数据库管理、性能建模、生命周期成本的量化分析、网络级别的优化、新改进的养护方案以及材料的特性。“除此之外，资产价值量化、综合管理系统和计算能力同样缺一不可。”

显然，智慧城市发展已经对交通基础设施数字化形成了刚性需求，“数字基建将成为其中新核心。”呙润华认为，智能交通系统是未来交通的发展方向，是解决城市交通拥挤问题的关键措施之一。“在系统工程综合集成思想下，需集合智能技术为智慧城市奠定良好基础。”

从国家顶层设计来看，2020年3月，中共中央政治局常务委员会召开会议提出，加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度，“这预示着基础设施的数字基建成为新型基建的核心。”

呙润华表示，交通基础设施资产价值以万亿人民币计，“在对其进行运营管理时，如果能管理好、使用好、开发利用好这一优良资产，势必产生巨大的经济效益。”

而在呙润华看来，加强交通基础设施全自动检测监测设备研发，同时以大数据平台、道路信息模型为抓手，做好交通基础设施资产管理，通过新型道路功能材料的研发与应用构建未来交通智慧道路，已经成为了交通人的行业使命。

多点发力探究交通基建全自动检测监测

据悉，目前，围绕交通基础设施行业中的公路、隧道、城市道路与机场等，呙润华所在的团队以交通基础设施全自动检测监测、交通基础设施资产管理及未来交通智慧道路为锚点，主要针对建设与养护环节的新型功能材料、运营与管理层面的大数据设施运营决策平台，以及检测与监测过程中的一体化道路与机场巡检车进行了多点研究发力。

透过案例展示，呙润华分析，在进行第一代交通基础设施数字化的过程中，应对路面破损、护栏、标线、路边结构、结构净空、标识牌、行驶舒适度、横截面/横坡、地图GIS进行数据覆盖。“例如当前人们热切关注的路面坑洞、道路结构承载力等问题，我们将其放在第二代的交通基础设施数字化里。”他表示。

在交通基础设施全自动检测监测设备研发中，呙润华团队将之分为了五大模块，即破损图像、环境图像、双DMI、粗糙度和三维纹理模块。“在破损图像模块，我们对裂缝、车辙、拥包、坑槽、错台等路面性能进行重点收集并实现了数字化存储。环境图像模块由三维激光雷达和全景相机构成，为实现自动驾驶所需，可以获取高精度全景环境图像及车体15m内高密度深度数据，并主要针对类似信号线、护栏、公路边坡等路旁资产进行精细化的状态比对和入库管理。”

同时，呙润华还提到了该设备中带有定位、道路几何结构测量及独立抗干扰功能的双DMI模块，“有时候，我们在对车辆进行测量定位时并不能获得非常精准的位置信息，双DMI模式就可以满足这方面的需求。”

呙润华身前的显示屏上，一幅通过破损图像模块生成的路面三维重构图像跃然屏上。据悉，利用彩虹图色差，路面三维信息彩虹图像可展示路面三维高程图中每个图像像素的深度变化。“高程测量分辨率可达0.01mm，足够在图像中直观分辨路面标线、道路接缝、路面变形和路沿石等道路信息。”

在呙润华看来，在实时同步、全自动广适应的功能加持下，其全自动检测监测设备具备实时计算、多样化检测、病害定位、环境广适应、高适应性数据格式、同步传输、全过程全自动处理的“特长”。

而基于以上技术优势，呙润华团队主要将该交通基础设施全自动检测监测设备应用到了高等级公路状况检测评价，机场场道巡检、管养专用车，智慧城市数字道路、桥隧等信息采集车，无人机搭载桥梁巡检，低等级农村路一体化快速检测车等需求环境中。