基于车载摄录的路况调查方法及应用

于斌斌

（1.上海林李城市规划建筑设计有限公司，上海 200092；2.上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司，上海 200437）

1 概述

路况调查不仅是道路管养维护工作的主要内容，也是道路建设的重要基础资料。目前较为常见的道路路况调查方法有现场调查法、综合检测车法、航拍调查法等。

现场调查法即调查人员携带钢尺、粉笔、记录纸、安全标志、交通安全背心等工具，对现场的道路情况进行画示、测量和记录，是较为传统的路况调查方法，存在耗时长、路程长、交通危险性高等问题。调查数据虽相对准确，但对调查人员的专业性要求较高，获得的数据也难以进行二次复校，总体来说效率较低。

综合检测车法是近年来相对新型的路况调查方式，通过车辆搭载检测设备进行数据的收集和检测工作，优点是检测速度较快，最高能以80km/h的速度进行检测，可直接生成电子数据，缺点是车辆投入较大，每次只能检测单车道，易受环境影响（如泥巴、积水等）导致数据产生较大误差，无法收集沉陷路面信息[1]，无法收集人行道路况及其他道路附属的使用情况，车辆储备系数受限导致二次测试[2]等。另外，生成的数据也需进行人工检查，对严重误差进行甄别和剔除。

航拍调查法即采用航拍器沿道路进行低空拍摄的调查方法。航拍器拍摄对环境及天气的要求较高，根据无人机空中交通管理办法[3]，航拍器存在较多管控区域，行道树的遮挡对其拍摄也有较大影响，且由于拍摄位置较高，对于路况细节难以捕捉，信息获取能力较差，难以进行精准的数据分析，仅可用作粗略的路容展示。

车载摄录法是一种较为新颖的路况调查方法，通过将摄录设备固定在车辆上，在车辆行进过程中对道路路况进行影像采集，根据影像资料进行数据整理和分析，从而获取路况信息。该方法应用于铜陵市某道路维修工程中，较好地完成了老路路况的资料收集工作。

各类路况调查方法及检测内容对比见表1及表2。

路况调查方法对比表 表1

路况检测内容对比表 表2

2 调查方法

同其他路况调查方法一样，车载摄录法也分为外业及内业，外业为影像采集，内业为数据处理和数值分析。其成果有多个应用方向，道路管理养护单位可制作路况调查表、调查报告，用于编制养护生产计划；设计单位可进行路面病害评价，绘制老路病害调查图、人行道病害分布图，编制附属工程调查表，制作路容展示视频，适用于前期调查、病害检测复核、施工指导等。

2.1 适用范围

车载摄录法主要适用于双向4车道及以下规模的道路路况调查，除路容拍摄外，可完成路况相关数据的采集分析，包括路面调查（含车行道、人行道路面病害位置、类型、数量）及附属调查（含侧平石、树穴盖板、行道树、垃圾桶、标志标线等设施损坏情况）。

2.2 外业采集

外业主要的工作内容是将摄录设备固定在车辆上，在车辆的行进过程中对道路路况进行全程影像采集。有条件时还可架设多台设备采取不同角度及位置同时摄录，便于后期数据整理时互补使用。

摄录主要要求及设备参数见表3。

外业主要参数要求表 表3

为了减小对交通的影响，出车应选在交通非高峰时段，且行驶在外侧机动车道（即慢车道）。同时，外侧车道拍摄还可将人行道及道路附属设施完整纳入摄录范围。

摄录设备镜头应选用无缩放的标准镜头。考虑到标准镜头的拍摄角度相对不大，因此车载摄录法的适用范围以双向4车道及以下规模的道路为宜。切勿采用行车记录仪等配置广角镜头的摄录设备，此类镜头有视角宽、曲像畸变[4]等特点，虽然拍摄范围较大，但图像比例不一，画面变形严重，参照物辨认及计量困难，对后期数据统计的精确度影响很大。

车辆在行驶过程中抖动较为严重，不利于影像数据的平稳采集，需做好摄录设备的防抖措施，如搭设云台、选用光学防抖的摄像设备等，其中防抖效果最好的是云台，在剧烈抖动时可确保设备横滚和俯仰角度变化都能保持在±5°之内[5]。有条件时应尽量同时采取多种防抖措施。

视频分辨率决定了图像的精细程度，为了增强辨认辨识效果，应选用分辨率较高的设备，分辨率不宜低于2K。目前，大多数主流摄像设备已支持4K或8K超高清摄像。

2.3 内业处理

内业主要是对外业采集的影像资料进行数据处理和数值分析，考虑到拍摄画面有“近大远小”的光学现象，在获取画面中的路况数据时应借助几何透视法，并尽可能选取接近镜头的画面。参照图像的九宫构图，选择底部三个区域作为辨识对象，可以较好提升数值准确性。

在进行地形图定位及度量时，应以参照物为基准，结合三点透视进行绘制和统计。参照物分为位置参照物和度量参照物。位置参照物主要用于地形图定位，通过参照物与辨识对象的相对关系确定其具体位置，相关参照物有雨水口、杆件、变电箱、行道树及其他附属设施等；度量参照物主要用于尺寸度量，通过参照物与辨识对象的大小对比估测其尺寸，相关参照物有行道树间距、侧平石数量、车道宽度等如图1所示。其中，横向度量可根据车道数、车道宽度进行估测，纵向度量以行道树间距或侧石长度、数量进行估测。

图1 位置参照物（上）及度量参照物（下）

以铜陵市某道路为例，根据行道树（间距3m）、侧石（单体长度0.3m）、机动车道（宽度3.5m）等参照物，对积水点及路面病害进行定位和度量，见图2及图3。

图2 路面病害定位图

图3 积水点定位图

由于摄录设备是固定高度和角度行进拍摄，其局部实际比例相对于画面显示位置基本没有变化，因此随着内业工作的进行，辨识熟练度提升，绘制及统计效率会逐步提高。此外，还可对影像进行分段，便于分解工作量，提升内业效率。

2.4 成果应用

根据获得的数据，可结合实际需求进行应用：如计算路面破损率DR、路面损坏状况指数PCI[6]；编写路况调查表如表4、表5；绘制老路病害调查图，如图4等。另外，若工程已进行专业路面病害检测，车载摄录法还可作为一种辅助手段，对老路检测资料进行复核。

铜陵市某道路路况调查表（车行道）表4

铜陵市某道路路况调查表（附属） 表5

图4 老路病害调查图

3 结语

近年来，随着城市基建工程的不断建设和完善，老路维修项目日渐增多。道路路况调查作为确定道路管养维护方案的主要依据之一，其重要性不言而喻。相较于其他调查方法，车载摄录法虽存在一定的局限性，诸如道路平整度、路面弯沉值等专业检测数据无法获取、参照物较少时数据统计困难等，但其获取方式相对灵活，影像资料可反复使用，便于数据获取和成果复核，调查覆盖范围大，直观可视，信息丰富，涵盖车行道、人行道及附属设施等，可用于编制多种成果，具有较为广阔的应用空间。文章结合工程实例，对车载摄录路况调查法进行了介绍，以期为道路管理养护单位和设计单位的路况调查工作提供参考和借鉴。