高速公路深层病害快速检测技术研究应用

针对高速公路传统检测方法存在的检测效率低、覆盖面不全等问题,本文结合国内外最新检测技术,探索激光动态弯沉仪、三维探地雷达等新型检测技术在高速公路深层病害快速检测中的应用,并针对激光弯沉检测,以及深层病害探地雷达检测等新型技术进行研究分析,将不同检测技术在同一检测项目中的应用效果进行对比,明确探究了相关检测技术的适用性及准确性。结果表明,激光弯沉检测及探地雷达检测可以准确、快速地掌握路面的结构强度及深层病害情况,有助于对道路真实状况进行全断面、全尺寸、全方位的综合评价。

基于探地雷达与激光雷达的隧洞衬砌内外一体化诊断

针对输水隧洞检修天窗短、病害多、安全风险大的问题,本研究提出了一种结合探地雷达(GPR)和激光扫描(LiDAR)内外一体化的方法诊断隧洞衬砌。首先,利用LiDAR快速扫描衬砌表面,定位表面的裂缝和渗漏;而后对隧洞衬砌内部进行GPR探测,对异常区域内部是否存在分离或空洞进行成像和验证;最后,统一衬砌内外病害时空编码,联合内外病害诊断,定位危害大的发育性病害,为精确运维提供可靠依据。本研究以深圳市龙岗区某疏水隧洞为案例,检测结果表明GPR和LiDAR在病害位置、大小和严重程度方面存在一致性,证明了衬砌内外综合诊断的可行性。同时,当GPR和LiDAR检测出同一缺陷时,证明该处缺陷严重,需要进行适当维护。

地基遥感联合反演大气边界层高度与ERA5再分析资料比对分析

利用北京国家综合气象探测试验基地超大城市观测试验建设的地基垂直遥感设备(激光气溶胶雷达、微波辐射计及风廓线雷达),使用2021年5—8月的观测资料,根据不同设备的探测优势以及边界层的日变化规律,利用激光气溶胶雷达、微波辐射计、风廓线雷达观测资料进行联合反演,得到全天候大气边界层高度。并将联合反演所得的边界层高度与探空资料计算及ERA5再分析资料提供的全天候大气边界层高度进行比较,发现:联合反演边界层高度与ERA5数据提供的大气边界层高度有较好的一致性;激光气溶胶雷达适用于白天对流边界层的观测,微波辐射计适用于夜间稳定边界层的观测,使用微波辐射计与风廓线雷达联合反演大气边界层高度可以改善弱降雨时单设备的反演结果;联合反演的大气边界层高度结果与单设备反演大气边界层高度均符合大气边界层的日变化规律;得到的联合反演边界层高度与探空数据计算得到的大气边界层高度差值的标准偏差为62 m,相较于ERA5数据提供的一定范围内大气边界层高度均值,联合反演边界层高度能更精准地反映更小范围内的大气边界层高度。

桥梁引道诊断中的无损检测技术

简述无损检测技术在桥梁检测中的应用价值,提出探地雷达检测和激光扫描检测两项颇具代表性的无损检测技术,结合工程实例,重点探讨两项技术在桥梁检测中的应用要点,并就检测结果展开分析,以侵入性测试的方法进行验证。实践表明,在应用探地雷达和激光扫描技术后,可准确地判断桥梁质量问题,有利于质量控制工作的开展,保证桥梁施工质量。

公路沥青路面现场试验检测技术研究

文章首先阐述了公路工程沥青路面的质量要求,介绍了公路沥青路面工地试验室现场试验检测技术,如落锤式弯沉仪检测、贝克曼梁弯沉检测、激光平整度测定仪检测和探地雷达检测,进而结合公路工程实例,提出检测方案和具体操作方法,并针对检测结果展开分析,以期利用科学可行的工地试验室现场试验检测技术判断公路沥青路面的病害类型,为公路工程的施工质量提供保障,促进公路工程事业的长远发展。

基于激光雷达的无人驾驶车前方障碍物检测

无人驾驶车在越野条件下的环境感知技术是其实现自主导航功能的难题。由于越野环境复杂,障碍物种类繁多,对智能车周围环境的探测更是难上加难。选择越野环境下几种典型的障碍物作为检测目标,采用基于激光雷达面扫描的方法获取无人驾驶车前方路面图像信息,根据障碍物对于激光数据的不同特征,检测无人驾驶车前方静止的障碍物,主要包括水塘、石头或陡坡以及树木等。利用激光可直接测得障碍物距离数据的优势,基于投影变换原理进而求得障碍物的长、宽或高等三维信息。

基于地基激光雷达数据的单株古树稳定性研究

使用地基激光雷达获得了古树的三维结构数据,并使用数据对古树的稳定性和树枝抗劈裂能力进行分析。结果表明:地基激光雷达扫描能够快速的获取古树的三维结构数据,和常规的测树方法相比,能够减少数据中由于人员操作造成的误差;三维结构数据可用于判断树体的稳定性和树枝的抗劈裂能力。地基激光雷达技术在古树管理中将具有良好的应用前景。

采动地表裂缝三维形态探测方法及精度评价研究

煤炭开采诱发地表裂缝发育,量化描述地表裂缝三维形态是研究地表裂缝对环境影响的基础。为获取采煤塌陷地表裂缝三维形态信息,结合地表裂缝形态特点,研究应用3种新的地表裂缝形态测定方法,通过实例应用比较其探测精度,并与传统钢尺量距法作比较,评价其适用性。研究表明,传统钢尺量距法仅可获取地表裂缝宽度、长度和深度等信息,无法构建地表裂缝三维模型获取体积、面积等其他信息。3种新的地表裂缝形态测定方法均可获取地表裂缝三维模型,技术特点为:①三维激光扫描法可全面获取地表裂缝三维形态信息,对地表裂缝宽度和台阶信息测量具有较高精度,但对地表裂缝深部探测效果较差,在10 cm台阶高度地表裂缝探测试验中,三维激光扫描法所得地表裂缝深度、面积、体积相比石膏注浆法分别偏小47%、59%、77%;②三维激光扫描辅以石膏注浆法可获取地表裂缝宽度、深度、体积和面积等信息,其中裂缝宽度及深度测量结果与钢尺量距法相比偏差分别低于13%和25%,精度较高,适于对地表裂缝三维形态精度要求较高的研究工程,但成本高、具有破坏性,不适于长期动态观测型试验;③探地雷达侧面扫描法操作复杂,且精度受人工主观判断影响较大,但可无损获取地表裂缝信息,特别是对于室内模拟地表裂缝试验,该方法能方便获取地表裂缝形态,满足无损持续观测需求。

基于地面激光雷达技术的堤防溃口模拟试验研究

堤防溃口模拟试验时,因模型较小且模型的堤防较软,易变形坍塌,致使常规测量技术难于捕捉到准确的堤防溃损信息。针对上述缺陷,引入非接触式数据获取方法,采用激光雷达仪对溃口模型进行扫描,然后进行点云数据处理。结果表明:激光雷达技术与传统的手工量测方法相比,具有速度快、精度高的优点,且避免了接触式量测的弊端,为模型试验的研究提供了新的方向。

基于地面激光的探地雷达图像地形校正方法

为消除地形起伏对探地雷达图像畸变和解译的影响,需进行地形校正处理。本文主要通过地面激光建立的数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)来实现探地雷达图像的地形校正。首先,利用激光点云构建高精度DEM,借助靶球标记的雷达测线起始和结束位置实现雷达图像与DEM上提取出相应的二维地形剖面之间的匹配。然后,选择测线上最高点所在的水平面为参考基准面,根据时间移位原理并结合线性插值法对雷达图像上各道数据的双程传播时间进行校正;最后,选择实例数据并以差分GPS采集的地形数据为标准,着重分析了不同分辨率DEM下提取出的地形剖面对地形校正效果的影响。结果表明利用激光点云建立DEM实现探地雷达图像地形校正的有效性,当DEM分辨率与探地雷达数据采集道间距相一致时,从DEM上提取出的地形剖面实现探地雷达图像地形校正的效果最佳。

无损检测技术在道路工程中的应用

阐述了探地雷达、激光检测、数字化图像识别以及瞬态瑞雷面波分析等无损检测技术在道路工程中的工作原理和技术特点;通过对这几种无损检测技术的应用分析,论述了每种检测技术在实际工程应用中存在的不足;针对每种检测技术提出了相关需要深入研究的问题;最后总结提出制定相应执行标准是十分必要的。

地面植被的主被动同步观测实验方法

针对植被冠层结构参数主被动遥感协同反演的问题,开展了不同地形、不同植被覆盖类型的地面观测实验,获取了典型植被不同方位、不同角度的地面激光雷达和成像光谱数据,同时,测量了多种冠层结构参数,构成了与飞行数据配套的地面同步观测数据集。该文介绍了实验中样地选择,观测站点设置,主被动数据获取,辅助数据测量等过程的具体目标和设计;总结了实验中获得的主要经验,对遥感类专业的实践教学及科研实验均具有指导意义。

利用地面激光与地质雷达综合探测活断层浅层三维结构——以川西理塘毛垭坝盆地北缘正断层为例

快速获取活断层的高精度微地貌形态和对应的浅层三维结构是揭示活断层浅地表形迹与活动特征的关键。文中综合利用地面三维激光扫描仪和地质雷达技术,以川西理塘地区毛垭坝盆地北缘主边界断裂禾尼段的正断层崖为研究对象,获取了该处正断层错动2期最新地貌面的精确地表垂直位移量和浅层二维地质雷达图像,并初步建立了基于地面三维激光与地质雷达的活断层微地貌精细化三维测量方法,构建了断层崖微地貌的精细三维模型和浅表三维图像,揭示了正断层崖处发育的伸展地堑结构,同时初步实现了断层微地貌地表地下三维数据的一体化融合显示及相互解译。应用结果表明,该方法可以同时快速、高效、无损地获取大范围内的活断层微地貌及浅层结构的多层次、多视觉的空间数据,极大地提高了对活动断层微地貌形态与浅层结构进行快速调查与研究的精度和认识水平,也为更全面地认识和理解活断层的空间分布与变形特征、活动习性和多期古地震遗迹等提供重要的数据和方法支持。因此,对该方法的继续探索和完善,将显著提升和扩展其在活断层定量化和精细化研究中的实用性及应用前景。

基于多源探测资料对四川一次冰雹天气的分析

利用多普勒雷达、地基微波辐射计、激光雨滴谱仪等资料,分析了宜宾2017年4月13日一次降雹过程,探讨新型探测资料在冰雹监测预警中的应用。研究结果表明:(1)阶梯槽是冰雹天气过程重要的环流形势,短波北槽触发了大气不稳定能量的爆发释放。0~6km存在较深厚的垂直风切变,0℃高度出现在约3.5km处。(2)此次降雹过程的回波特征为多单体强风暴,垂直结构上有回波悬垂和弱回波特征区,VIL有四次明显的跃增,20:44VIL密度值>4g·m-3。(3)降雹前,0~10km相对湿度垂直分布存在“上下干,中间湿”的3层结构,K指数为40℃,降雹开始后相对湿度垂直分布存在“上干下湿”的2层结构,K指数波动较大;大气水汽总含量、大气液态水总量急剧增长,降雹发生在二者的波峰上。(4)雨滴谱仪观测到的降雹时段为20:56~21:19,最大冰雹直径为8.5mm;降水粒子的直径较小,大多数粒子直径只有0.2~1mm,雨滴谱呈双峰型分布特点,双峰上雨滴谱谱宽加大,雨强增大。

地面LIDAR在地籍测量中的应用

随着科学技术的不断发展与完善,三维激光雷达技术在地籍测量中得到广泛应用。为了更加完善地籍测绘任务,使用地面激光雷达系统对新疆伊犁地区进行地籍测量,通过实例操作,并进行精度验证,最终得到较传统测量更加客观的效果,为地籍测量提出了一种更加方便、高效率、高精准的测量方法。

基于地基合成孔径雷达的危险边坡变形非接触实时监测

岩体崩塌失稳是边坡工程中最常见的地质灾害类型之一,对危险边坡开展实时监测以揭示其变形响应特征,对于边坡的应急预警、综合防控意义重大。本文以某水电站导流洞进口边坡为研究对象,采用地基合成孔径边坡雷达与三维激光扫描融合的监测技术,通过坐标转换,建立三维激光扫描坐标系与GB-InSAR坐标系之间的对应关系,将雷达二维图像区域内的点与地形点进行匹配,实现了对边坡的三维整体变形实时监测,并基于监测结果对边坡的整体稳定性和局部危岩体演化规律进行了深入分析。结果表明:该边坡整体稳定性较好,但由于岩体破碎,节理裂隙发育,局部危岩区域稳定性较差,部分区域变形受降雨、施工扰动等影响显著。

三维激光雷达无人机树障实时测量系统研究

清除树障是维护输电线路正常运行的重要工作,其核心内容之一是对线路附近的树木进行线树之间的净空距离测量。而线路附近环境较为复杂、线路长度较长,现场巡检人员采用人工方式进行测量工作效率低下。该文提出一种基于三维激光雷达的无人机树障实时测量系统,通过无人机搭载三维激光雷达和板载计算机,使得无人机巡线过程中对线路附近树木进行测量。该系统包括将三维点云数据进行预处理,分离地面与非地面点云,在非地面点云中聚类检测出树木,实时测量树木离线净空距离。在工程应用上结合线路运行规程判断是否存在危险树障和结合GPS、无线通信技术对巡检过程进行规范记录,生成检测报告。现场实验表明:该系统可有效提高对导线和树木的测量精度和巡检测量的效率,有利于实现输电线路巡检的数字化和智能化,对线路运行维护有实际应用价值。

多种方法隧道二衬厚度检测试验研究

以某高速公路隧道为研究对象,开展了二衬厚度检测,采用了探地雷达法、激光扫描法和钻芯法3种测试手段,分析各种方法的测试结果误差导致的原因及其优缺点,得出以下结论:(1)以钻芯法测试结果为标准物,探地雷达法具有测试速度快,测试结果受二衬内部钢筋及分析人员影响较大,其测试误差为“-2.5~+4.7cm”;(2)以钻芯法测试结果为标准物,激光扫描法测试速度较慢,测试结果受仪器架设位置影响较大,其测试误差为“-0.7~+1.1cm”;(3)钻芯法为破损检测,测试结果最为准确,需控制好钻进方向,防止偏位,其检测速度较慢;(4)建立了以钻芯法为标准物的探地雷达法检测结果平均值进行修正公式,同一隧道及其他支护参数相同的隧道可采用。

地面激光雷达在斜坡风化探测中的应用

岩石的风化作用是引发滑坡等地质灾害的重要因素,对风化信息的获取在滑坡等地质灾害的预防中非常重要。文章提出了一种利用地面激光雷达数据相对反射率提取斜坡风化作用的方法。首先对研究区域进行激光扫描,对点云数据的回波强度信息进行校正处理,然后获得数据点的相对反射率,并以相对反射率为基准对点云赋色,从斜坡点云数据中探测出有风化作用的特征区域,最后通过与对应的摄影影像进行对比分析,结果肯定了基于相对反射率探测斜坡中风化作用这种特征地物的效果。

城市道路地面塌陷隐患识别方法研究

近年来,城市道路地面塌陷事故频频发生,严重威胁城市安全和可持续发展。从城市道路地面塌陷危害、特点及形成原因出发,结合调查探测实例,通过运用探地雷达、三维激光扫描等多种识别方法,对地下空洞、地下管线等不同对象的异常情况进行探测。探索研究了各种道路地面塌陷隐患识别方法的适用性和高效性,提出了有针对性的建议,从而为有效预防地面塌陷发生,维护城市安全运行和可持续发展提供保障。