一、案例简介

以高清影像为事实基础，通过倾斜摄影测量技术、三维数字技术、计算机辅助成像技术等，基于高清影像与实景三维模型对道路、桥梁、隧道进行缺陷、病害等检测，实现多维度、全生命周期实时监测管理。

二、案例背景

随着城市规模的不断扩展，基础设施建设运营和城市综合管理等方面的挑战也愈发明显。为保证城市建设成果正常、稳定、协调、有序地持续运行，需要采取科学的方法全时段、全要素、全覆盖、全过程对城市各要素进行监测巡查，尤其对涉及公共设施安全的道路、桥梁、隧道工程，探索一种科学合理巡检养护方式极其重要。在城市监测巡查的各种方法中，影像无疑是最重要一种技术手段，以其经济性也是性价比最好的手段之一。

目前，路、桥、隧日常巡检养护工作主要通过人工目测、纸质记录、相机拍照的方式进行。这种传统检测方法速度慢，效率低，漏检率高，实时性差，影响交通且存在安全隐患。因此，基于实景三维模型和高清影像对路、桥、隧等工程结构的病害检测以及生命周期内的安全监测方案是以一种易操作、低成本的方式，解决了监测需求中效率、实时监控与安全问题，具有一定市场优势。

三、案例介绍

建立一套基于路、桥、隧基础公共设施巡检监测解决方案，根据实际地物环境，有针对性采用无人机、地面移动测量设备、全景相机、手机终端等影像采集手段，实现多源影像联合处理与实景三维模型构建，针对工程设施运营过程中各类巡检需求，实现影像数据的综合应用，通过系统实现多期信息对比、空间量测、病害检测、自动更新等功能，实施全周期健康监测与安全预警。

图1解决方案流程图

主要功能：

1、海量多源数据集成管理

在实景三维重建、施工监测/路桥隧巡检过程中，数据来源众多、数据量大、数据更新频率高、格式多样、分辨率多样。系统采用分布式数据库技术和分布式数据管理技术实现监测/巡检过程中的各项数据的集成管理。

1、日常巡查及多期数据对比分析

将不同时期的影像数据匹配到三维实景模型中，将整个巡查过程在时间与空间上进行可视化，以及不同时期巡检数据进行管理。模型数据和影像数据导入平台中进行展示、反映巡检现场不同时间段病害情况。

2、空间量测

系统提供的解决方案可实现实景影像的定向和配准，由此生成的实景三维模型表面都具备有坐标信息，因此空间量测功能可实现工程现场实景三维模型上的高精度的长度、面积、体积等信息获取。该功能不需要工作人员到现场进行量测，即可为项目参与方人员提供准确的工程现场空间信息。

3、工程检测

基于实景三维模型对结构物进行外观缺陷检查，描绘出病害形态，系统将自动测算出长度、宽度、面积等数据，录入病害位置、病害类型等信息，系统可自动生成检测报表，病害汇总表、病害明细表、病害分布图等。反映道路、桥梁、隧道等工程结构的缺损状况。

4、健康监测及安全预警

可集成接入各类监测传感器的数据，如边坡变形监测、桥梁结构应力监测等。利用平台的模型植入功能在现场对应位置植入传感器控制模型，在实景三维模型中单击传感器实体，在弹出的窗口中选择传感器，通过选择传感器类型和编号对监测项目、测点编号、监测值、报警状态等信息直接读取数据并自动更新，同时自动生成相关监测数据报表。

5、影像、视频与三维实景套合

实现各类视频信息实时接入、显示，视频、影像可与实景三维场景无缝套合。

典型场景应用案例：

序列影像自动三维重建技术在公路巡检中的应用项目，利用拍摄的影像进行路面、边坡等公路工程项目的自动三维重建，获取带有量测信息的三维模型，通过对路面上各种元素的量测分析，实现快速定位病害、进行事件上报、完成巡检工作。通过计算机进行自动化处理与模型构建，将大量巡查外业工作内业化，降低巡检成本，提高巡检效率与质量。

中铁大桥局实景三维桥梁巡检管养系统项目，应用实景三维技术进行桥梁现场数据采集与管理，对桥梁的全貌复原，基于图像管理与日常巡检数据分析，对桥梁存在的缺陷与病害等情况进行检测，结合多期数据对比分析已有缺陷的发展趋势，进行病害信息编录、生成巡检报表，提供安全预警与辅助防控决策。

基于图像识别的隧道超欠挖监测技术应用开发项目，实施完成了对长城坞隧道超欠挖情况进行隧道断面与设计文件对比，通过隧道模型的快速构建实现基于影像的信息管理与分析，实现对超欠挖位置与尺寸的监测、评估以及完成超欠挖处理效果后的综合统计，以保障项目实施的进度管控。

社会的快速发展让交通公共基础设施在运营过程中基本处于满负荷运营的状态，为了其安全运营，管理者需要实时了解其安全状况。该解决方案针对工程设施运营过程中各类巡检需求，通过数字化系统应用可实现多期信息对比、空间量测、病害检测、自动更新等功能，为各类道路、桥梁、隧道工程中养护管理实施全周期健康监测与安全预警，可大大降低运维成本、具有较好的实用性。

四、典型经验提炼

（一）具体措施和成效

天际航路-桥-隧巡检监测系统，针对基础交通公共设施巡查管理与病害、安全隐患等提供可实时、高效、精准的巡查监测服务。根据工程特定地物环境，制定有针对性数据采集与日常巡检数据管理方案，实现基于多源影像的实景真三维模型构建，通过多期场景数据与影像数据与模型套合，形成多期影像数据库并实现对病害、缺陷的类型、状态、程度等信息处理，以真实反映工程设施的场景现状与巡检病害结果。

该解决方案以高精度影像处理为手段，通过获取被测物可量测信息实现基于实景三维的动态监测，采用非接触式手段降低传统工作难度，自动化程度高、易操作、低成本。尤其适合人力难以分辨的细微裂纹、脱落、渗水等病害，从而达到快速、高精度检测的目的，能够切实有效的帮助运营管理单位解决日常维护困难，提供运营管养工作保障。

（二）借鉴意义

基础公共交通设施是国家枢纽、关系国计民生的发展，如何有效开展大范围工程设施的维护与管理是工程管理方关注的重要方向。该方案具有一定普适性，采用了无人机、倾斜摄影测量与大数据等先进技术，能通过高清影像实现内业化工作，解决了常规人工巡检难度大、速度慢、危险性高等困难。而且，通过实时获取各类监测信息能够实现全面、及时准确的信息掌握，更利于管理人员日常巡检工作的开展，降低病害、隐患对工程质量的影响。