L2 點(diǎn)云建模、H30 高清拍攝｜無人機(jī)巡檢江陰大橋

我國是橋梁大國，擁有超過 100 萬座橋梁，它們星羅棋布，保障了人們的基本出行需求。在長江之上，屹立著我國第一座跨度超千米的特大型懸索橋——江陰大橋，它建成于 90 年代，是連接江蘇省靖江與江陰兩市的重要水上通道。

江陰大橋全橋沒有橋墩，主要依靠橋上方的兩根主纜進(jìn)行承重。為了保障橋梁的安全運(yùn)營，管養(yǎng)部門需要定期對橋梁主纜、索夾、吊索等結(jié)構(gòu)進(jìn)行巡查。

DJI M350 RTK 搭載禪思 H30 巡檢江陰大橋

過去，江陰大橋檢測主要依賴人工周期性巡檢，花費(fèi)時間長，作業(yè)風(fēng)險高。

人工巡檢橋梁

近年來，橋檢車成為新興技術(shù)手段，但仍然存在不少問題：

1.危險性高：公路橋車流量大、車速快，橋檢車在車道上巡檢存在一定的安全隱患。部分橋梁部件仍需人員登高檢查，風(fēng)險大。

2.效率低、成本高：橋檢車每次只能檢查橋梁一側(cè)，需多名作業(yè)人員共同完成作業(yè)。

3.影響交通：橋檢車作業(yè)時需要實行交通管制，不可避免地影響路面交通。

橋檢車巡檢橋梁

為滿足交通運(yùn)輸部《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》要求，推動橋梁養(yǎng)護(hù)高質(zhì)量發(fā)展，江蘇揚(yáng)子江高速通道管理有限公司聯(lián)合大疆行業(yè)合作伙伴南京韋博智控科技有限公司，引入大疆行業(yè)無人機(jī)技術(shù)開展江陰大橋數(shù)字化巡檢。與橋檢車相比，無人機(jī)效率更高、成本更低。

橋檢車與無人機(jī)方案對比

在江陰大橋巡檢中，工作人員使用大疆飛行平臺 M350 RTK 搭載禪思 L2 激光雷達(dá)，采集橋梁主體點(diǎn)云數(shù)據(jù)。根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成的模型，工作人員規(guī)劃自主巡檢航線任務(wù)，再利用 M350 RTK 搭載禪思 H30 開展橋梁精細(xì)化巡檢，獲取橋梁的缺陷樣片。

橋梁巡檢目標(biāo)

無人機(jī)主要巡檢橋梁上部結(jié)構(gòu)

接下來，讓我們一起來看看江陰大橋無人機(jī)巡檢方案的完整作業(yè)流和項目亮點(diǎn)。

無人機(jī)巡檢江陰大橋作業(yè)流

工作人員規(guī)劃帶狀航線任務(wù)，利用 M350 RTK 搭載 L2 激光雷達(dá)，對橋梁主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，獲取橋梁的點(diǎn)云粗模。基于粗模，工作人員通過航線規(guī)劃軟件，規(guī)劃距離橋梁外包絡(luò)相對距離 30 米的航線任務(wù)，采集精細(xì)化點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

精細(xì)化建模航線規(guī)劃

江陰大橋索塔高度約 190 米，橋面以上高度 140 多米，而 L2 量程達(dá) 250 米，在點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集過程中，可精準(zhǔn)掃描索夾、螺栓等細(xì)小目標(biāo)物，最終生成主體完整、細(xì)節(jié)豐富的橋梁點(diǎn)云模型。

基于橋梁的精細(xì)化模型，工作人員按照橋梁結(jié)構(gòu)名稱，對索夾、懸索、主纜等各部件點(diǎn)云進(jìn)行分類。同時，按照不同部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)置不同的參數(shù)和航線任務(wù)。

不同結(jié)構(gòu)分類結(jié)果

黃色為主纜，紅色為吊索，藍(lán)色為索夾

模擬、校驗橋梁索塔拍攝點(diǎn)位

自主巡檢航線任務(wù)設(shè)置后，工作人員采用大疆行業(yè)全新一代負(fù)載禪思 H30 進(jìn)行作業(yè)。

H30 變焦相機(jī)具備 4000 萬有效像素，34 倍光學(xué)變焦能力，能夠?qū)崿F(xiàn)畫質(zhì)無損的拍攝效果。在江陰大橋巡檢中，工作人員設(shè)置無人機(jī)與目標(biāo)距離范圍為 10-15 米，變焦倍數(shù)為 5 倍，拍下主纜、索塔、懸索、索夾等部件的清晰照片。

H30 拍下橋梁吊索的精細(xì)結(jié)構(gòu)

江陰大橋為南北走向，受太陽光照影響，橋梁兩側(cè)明暗程度不一：一側(cè)受到強(qiáng)烈的直射陽光照射，而另一側(cè)則呈現(xiàn)背光狀態(tài)。

在智能拍照模式的加持下，H30 可自動判斷環(huán)境光的亮度和動態(tài)范圍，并進(jìn)行圖像智能算法處理，拍攝明暗過渡自然、細(xì)節(jié)豐富的照片，最終清晰呈現(xiàn)索夾螺栓、軸孔等細(xì)節(jié)部位。

面對強(qiáng)光，智能拍照模式可自動調(diào)整畫面

此外，相比于上一代，H30 長焦畫面更穩(wěn)定，能夠拍下畫面穩(wěn)定的目標(biāo)物，使橋梁裂縫、鋼筋裸露等情況一覽無余，從而提升巡查效果和效率。

使用 H30 巡檢，發(fā)現(xiàn)索夾表面存在著涂料銹蝕問題

數(shù)據(jù)采集后，工作人員將巡檢素材導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，利用軟件進(jìn)行缺陷標(biāo)注，最后結(jié)合實景模型，直觀、精準(zhǔn)、快速地定位橋梁缺陷部位，及時報告潛在的隱患，確保橋梁的安全運(yùn)行。

橋梁不同缺陷以不同顏色三維顯示

左側(cè)對話框顯示標(biāo)注的詳細(xì)信息

在相對距離 15 米、變焦倍數(shù) 5 倍的情況下，按照到點(diǎn)懸停的飛行模式，使用 H30 對懸索橋梁的索夾進(jìn)行單角度巡檢作業(yè)，無人機(jī) 1 個架次可完成 75 個索夾的數(shù)據(jù)采集工作。

飛手每天工作 4-6 小時，10 天內(nèi)便可完成整座橋梁（包括纜索、塔柱、鋼箱梁在內(nèi)）的精細(xì)化巡查工作。而如果采用傳統(tǒng)人工巡檢，至少需要 20 人團(tuán)隊、頻繁進(jìn)行地面交通管制，耗費(fèi) 2 個月時間才能完成同樣的工作量。

無人機(jī)巡檢橋梁

無人機(jī)化身“橋梁醫(yī)生”，為大橋“把脈問診”。整體而言，無人機(jī)橋梁巡檢方案不僅大幅提升橋梁養(yǎng)護(hù)的效率，而且提高了缺陷識別的精準(zhǔn)度。相信隨著技術(shù)的發(fā)展，這一整套完整的無人機(jī)巡檢方案，能夠擴(kuò)展到更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)運(yùn)維“添磚加瓦”。