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利用机载高光谱成像检测沥青路面的抗滑性

利用机载高光谱成像检测沥青路面的抗滑性


抗滑性是城市道路交通安全的一个关键因素,也是衡量路面对车辆滑动或打滑阻力的因素。这种力对于提供车辆控制和紧急停止所需的轮胎路面抓地力至关重要。用于测量防滑性的物理性质被称为动态摩擦系数(DFC),其量化了在车辆移动时道路与轮胎表面之间的摩擦。具有低DFC的路段显著延长通过车辆的停止距离,以及减少驾驶员对车辆的控制。这可能会导致事故发生的可能性越来越大,因此DFC被认为是衡量道路财产安全的关键。

新建的道路表现出高摩擦力,而较旧的道路会受到老化影响,导致结构损坏和组成发生变化,路面摩擦力降低。这些影响是通过车辆机械造成的,以及改变沥青路面表面特性(温度,灰尘,雨,雪和氧化)的环境造成的。此外,摩擦损失也可能由轮胎腐蚀引起,在路面上留下打滑痕迹。

以色列特拉维夫大学研究人员利用Specim高光谱成像系统进行机载评估和检测沥青路面的抗滑性,其研究结果发表在2018年3月的《Remote Sensing》杂志。

文章对3个不同主要道路(1号、3号、424号),在不同时期铺设,使用不同类型的沥青混合物并承载不同的运输负荷,表现出各种老化和摩擦条件的道路进行检测。

在SWIR-2区,正负系数均可见,在2340和2380nm处有两个强峰(符号相反),分别归属于碳酸盐和聚合物。SWIR-2中剩余的高正值位置表明含有有机化合物(如油、汽油、滑痕)等在裂缝中或粘附到路面上,从而减少摩擦。在VNIR范围内,通常可以检测到金属氧化物以及表面的纹理。氧化物可能来源于道路暴露、道路随时间的氧化或风化堆积过程。表面纹理或颗粒大小将在此范围内产生影响,因为较大的颗粒将等于较低的反照率,而较小的颗粒将增加反照率。这种机制发生在老化效应的早期阶段,当沥青被压实但没有其他物质侵蚀时。

研究区域的道路摩擦系数图(高光谱)

沥青路面的摩擦通过使用Dynatest的标准化技术测量系统与高光谱机载测量方法,两者均出现相同的显著结果。因此利用机载高光谱图像测量来提供更广泛的道路状况检测是可行的。它可以成为一种实用的操作方法,以协助道路监测。

与传统汽车测量方法相比,首先,由于车载光谱仪具有非常小的测量面积,测量是在运动过程中进行的,因此机载高光谱获得的数据具有更大的动态范围;第二,汽车测量系统在道路表面产生非恒定的照明条件,并且仅在单侧行驶时操作,因此使用机载高光谱系统是更现实的;第三,执行空中高光谱运动来绘制整个大都市的地图只需要几个星期,相比之下,使用汽车系统测量需几个月;第四,机载系统没有区域限制,可以在城市环境和其他汽车不能达到的环境中操作。

北京易科泰生态技术有限公司提供多种型号的Specim高光谱成像仪,Specim IQ手持式高光谱成像仪、FX10/FX17轻便型高光谱成像仪、SisuCHEMA高光谱扫描成像分析系统等,其应用领域非常广泛,植物表型、根系、动物、食品、艺术品等检测,还可与EcoDrone无人机遥感系统结合使用,对生态环境、植被覆盖、道路等进行检测。