Дороги Германии просканировали лазером
Стоимость дорог в Германии оценивается в 470 000 000 000 евро. На дороги приходится более 60% основных фондов во многих муниципалитетах. Но в настоящее время существует большой риск того, что эта сумма уменьшится, так как многие дороги находятся в эксплуатации уже более 30 лет. Погода и износ оказали серьезное влияние на качество асфальтовых и бетонных покрытий. Несмотря на усилия правительства переложить часть транспортной нагрузки на железнодорожные и водные маршруты, 65% грузовых перевозок и 82% пассажирских перевозок все еще осуществляются автомобильным транспортом. Как сообщают муниципалитеты, повреждения становятся все более частыми, бюджет на поддержание дорожной сети неуклонно растет и уже готов достичь своего исторического максимума в 3,5 млрд. евро к 2016 году.
Но как можно обследовать текущее состояние и стоимость обслуживания дорог? "Одним из основных факторов является качество поверхности, а точнее, ее ровность", - объясняет доктор Александр Райтерер (Alexander Reiterer), руководитель исследовательской группы лазерного сканирования института Фраунгофера по физическим IPM методам измерений во Фрайбурге. Он и его команда разработали первый лазерный сканер, который был одобрен Федеральным институтом исследований автодорог для измерения параметра ровности дорог Германии. Технология, которая уже доказала свою эффективность в области железнодорожных измерений, быстрее, точнее и дешевле, чем все предыдущие методы. Обладая возможностью съемки с высоким пространственным разрешением, лазерный сканер предоставляет все, что необходимо для проверки и измерения поверхности дороги, на ширину четыре метра при помощи лазерного луча.
Сканер размером с обувную коробку закрепляется на транспортном средстве для измерений с высоты трех метров. Вращающееся внутри сканера восьмиугольная зеркальная конструкция направляет лазерный луч на дорогу перпендикулярно направлению движения транспортного средства. Угла съемки в 70 градусов достаточно, чтобы отсканировать любую дорогу шириной до четырех метров - даже при использовании стандартного транспортного средства. Сигнал отражается от асфальта на сканер, где он попадает на специальный чип детектора. Расстояние между сканером и поверхностью дороги может быть выведено исходя из того, сколько времени занимает путь лазерного света, чтобы вернуться назад от поверхности дороги. Такая технология позволяет проводить измерения с точностью до от 0,15 до 0,3 миллиметров.
Покупка дорогостоящего оборудования не требуется - лазер может быть установлен на любом транспортном средстве.
Следует только убедиться в том, что ориентация и положение транспортного средства определяются с помощью Глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) и инерциальной системы измерений. "Измерения не зависят от внешних условий освещения и могут быть выполнены на скорости до 100 км/ч", как отмечает Райтерер.
Система IPM Pavement Profile Scanner (PPS) уже прошла первые испытания в полевых условиях. В сотрудничестве с дорожными геодезистами компании LEHMANN + PARTNER GmbH, IPM проверили в общей сложности 15 000 километров шоссе и других крупных автомобильных дорог по всей Германии прошлым летом. Весной специалисты будут проводить измерения взлетно-посадочной полосы в аэропорту Гамбурга. "Федеральный научно-исследовательский институт автомобильных дорог изложил строгие критерии по предоставлению лицензии на использование сканеров на дорогах общего пользования: он не только должен был обладать точностью 0,3 мм, но также быть полностью безопасным для глаз. Это означает, что даже если кто-то сосредоточит свой взгляд на лазерном луче дольше, чем это необходимо, он не подвергнет тем самым свои глаза риску. "Партнеры по развитию лазерных технологий легко преодолели эти препятствия", - прокомментировал доктор Дирк Эбербах (Dirk Ebersbach), генеральный директор компании LEHMANN + PARTNER. "Благодаря имеющимся у нас технологиям, возможен сбор данных о состоянии дорожного полотна для банков и федеральных ведомств и муниципалитетов штатов, а также делать общую оценку транспортной инфраструктуры Германии. Срок службы дороги составляет в среднем около 30 лет, и асфальтовое покрытие редко держится более двенадцати лет.
Неровности и повреждения, такие как колеи, должны быть идентифицированы на ранней стадии, для того чтобы предотвратить повреждение низлежащих слоев путем своевременного проведения ремонтных работ",
- добавляет Эбербаш.
Между тем исследователи проводят дальнейшее совершенствование лазерного сканера в лабораториях IPM во Фрайбурге. Прежде всего они хотят добиться максимальной точности измерений: прототип новой версии сканера делает измерения на частоте 2 мегагерца (МГц), что соответствует двум миллионам измерений в секунду. Нынешняя модель будет работать на частоте 1 МГц. "В будущем мы хотим выйти не только оценивать ровность дороги, но и обнаруживать крошечные трещины в основании дорог. Детектирование этих повреждений является лучшим способом предотвращения повреждений. До сих пор эта работа с помощью съемочного оборудования не проводилась", - говорит Райтерер. "В любом случае нет никакого страха перед тем, что работа когда-нибудь закончится: длина немецкой дорожной сети составляет примерно 626 000 километров. Это чуть меньше расстояния от Земли до Луны и обратно!"
Фото: autokadabra.ru
ГИС-Ассоциация
