Kontrola povrchu dráhy: Co sken z dronu skutečně vidí

Povrch je místo, kde jsou důkazy

Dráha vozovka se zhoršuje shora dolů a zároveň zdola nahoru, a pouze jedna z těchto cest je viditelná. Voda vnikne trhlinou, podloží ztratí nosnost a povrch problém ohlásí o měsíce později jako prohlubeň nebo rozšiřující se síť trhlin. Do té doby je okno pro levnou opravu uzavřeno.

To je argument pro časté prohlížení spíše než pro důkladné prohlížení. Průzkum každé tři roky zachytí každou vadu v té fázi, ve které se zrovna nachází. Průzkum dvakrát ročně zachytí většinu stejných vad, zatímco jsou stále jen záležitostí těsnění.

Otázka, kterou nám letiště kladou, je užší a spravedlivější. Co kamera na dronu skutečně vidí a co tiše přehlíží? Toto je upřímná verze odpovědi.

Co se na dráze pokazí a jak se to projevuje

Trhliny

Trhliny jsou nejčastějším poškozením letištních ploch a nejsnáze čitelným z obrazu, protože trhlina je tmavá čára na povrchu s velmi malou jinou liniovou strukturou. Typ vyplývá z orientace a vzoru. Podélné trhliny probíhají rovnoběžně s osou dráhy a jejich nejčastější příčinou je stavební spára mezi sousedními pokládkami, která nebyla nikdy řádně zhutněna. Příčné trhliny probíhají napříč povrchem a jsou obvykle způsobeny tepelným smršťováním. Blokové trhliny rozdělují vozovku na hrubé obdélníky, jak stárnoucí pojivo smršťuje. Aligátorové trhliny, propojené polygony soustředěné v koleji, jsou ty, které znamenají únavu konstrukce, nikoli stárnutí povrchu.

Závažnost je šířka, ne délka. Manuál pro identifikaci poškození FHWA LTPP klasifikuje asfaltové trhliny podle průměrné šířky: nízká při 6 mm nebo méně, střední nad 6 mm do 19 mm, vysoká nad 19 mm. Zatěsněná trhlina s těsnicí hmotou v dobrém stavu se počítá jako nízká bez ohledu na otevření pod ní. Spárovaný beton používá užší pásma, s nízkou pod 3 mm a vysokou při 13 mm nebo více, nebo s odštěpováním 75 mm nebo více, nebo s výškovým posunem 13 mm nebo více.

Všimněte si, že manuál specifikuje průměrnou šířku podél trhliny, ne nejširší bod. Trhlina s několika širokými úseky a těsným průměrem je hodnocena níže, než by naznačovala fotografie jejího nejhoršího bodu. Automatizované systémy často uvádějí maximální šířku, protože je blíže tomu, co inspektor vybere měrkou. Obě odpovědi jsou obhajitelné a nejedná se o stejné číslo, takže zpráva musí uvést, které bylo použito.

Deformace

Kolejování je trvalá podélná prohlubeň v koleji. Tři mechanismy jej způsobují a liší se příčným řezem. Zhutňování je pokračující zhutňování po výstavbě pod dopravou, bez bočního vyzdvižení, povrch je prostě níže. Smykový tok posouvá směs do stran a zanechává vyvýšená ramena podél rýhy. Porušení podloží vytváří širokou pánev s asfaltem popraskaným tam, kde se ohnul, aby ji následoval.

Na stupnici hloubky TxDOT je mělké kolejování 0,25–0,49 palce, hluboké 0,50–0,99 palce, závažné začíná na 1,00 palci (25,4 mm) a selhání na 2,00 palcích (50,8 mm). Letiště se o to starají dříve. Kaluže vody v kolejích hlubokých jen 3–5 mm mohou při typických přistávacích rychlostech iniciovat aquaplaning a letadlo na rolovací dráze nemůže objet kolej.

Kolejování je poškození, které nejzřetelněji odhaluje omezení běžného snímkování. Kolej nemá téměř žádný tónový kontrast proti okolní vozovce, dokud nezaprší a nenaplní se. Hloubka je geometrie, ne barva, takže musí pocházet z rekonstruovaného povrchového modelu, nikoli z obrázku.

Ztráta materiálu

Rozpadání, zvětrávání a odštěpování jsou ztráta kameniva a pojiva z povrchu. Jejich hlavní příčinou je obvykle objemová záležitost. Návrhové vzduchové mezery v hutněném asfaltovém betonu jsou 4,0 %, přičemž se očekává, že vzduchové mezery v místě zůstanou mezi 3 % a 8 % po celou dobu životnosti, a FAA vyžaduje, aby vzduchové mezery v místě nepřesáhly 8,0 % po výstavbě pro letištní směsi. Nad tím je vozovka propustná, kyslík a voda se dostanou k pojivu a povrch začne ztrácet kámen. Kandhal a Koehler zjistili, že rozpadání se stává významným nad 8 % vzduchových mezer a závažným nad 15 %. Asphalt Institute odhaduje náklady na zhruba 10 % životnosti vozovky za každé 1 % vzduchových mezer nad 7 %.

Rozpadání se projevuje jako změna textury a tónu spíše než jako linie. To ztěžuje jeho detekci pro automatický detektor než trhliny a také pro lidského hodnotitele.

Co kamera rozliší a co ne

Snímkovací průzkum měří dvě věci dobře. Povrchovou geometrii, pokud je rekonstrukce dobrá, a viditelné poškození, pokud je rozlišení dostatečné. Neměří nic pod obrusnou vrstvou.

Nemůže vám poskytnout tloušťku vrstev, vlhkost v podloží, tuhost podloží ani zbývající konstrukční životnost. Ty pocházejí z deflektometrického testování, georadaru nebo jádrového vývrtu. Toto není omezení specifické pro drony. Samotný Index stavu vozovky není konstrukční měření. Je to proxy pro povrchové poškození, postavené na empirické práci v US Army Corps of Engineers CERL v 70. letech 20. století, která stanovila, jak vzory poškození korelují s podkladovým stavem. Jakýkoli průzkum založený na pohledu na povrch toto omezení zdědí, ať už z 10 m výšky nebo z metru daleka pěšky.

Ještě jedno rozlišení stojí za zmínku, protože slovní zásoba se střetává. Sken vozovky není hodnocení stavu dráhy ve smyslu Globálního formátu hlášení ICAO. GRF se týká kontaminantů na povrchu právě teď, vody, sněhu, břečky a ledu, kódovaných jako kód stavu dráhy pro každou třetinu dráhy a předávaných letovým posádkám. Sken vozovky vám řekne o vozovce. Jeho zjištění platí měsíce. Zpráva o stavu dráhy platí tak dlouho, dokud počasí dovolí.

Vzdálenost vzorku na zemi a nejmenší trhlina, které můžete věřit

Vzdálenost vzorku na zemi (GSD) je, kolik milimetrů dráhy pokrývá jeden pixel. Vyplývá z optiky, nejen z letového plánu: mm na pixel se rovná šířka senzoru krát pracovní vzdálenost, děleno ohniskovou vzdáleností krát šířka obrazu.

Detekce a měření mají různé prahy a jejich zaměňování je místem, kde nároky na rozlišení obvykle selhávají. Trhlina užší než jeden pixel může být stále detekována, protože ztmaví pixel, který pouze částečně vyplňuje. Přiřadit jí šířku je jiný problém. Pracovní pravidlo je, že prvek potřebuje zhruba tři pixely napříč, než jeho naměřená šířka něco znamená, a i při třech pixelech je přesnost špatná. Při 0,1 mm na pixel pokrývá 0,3 mm trhlina přesně tři pixely a je již na hranici toho, co měření podporuje.

Toto pravidlo mění GSD na upřímný limit závažnosti.

Nominální hodnota je strop, nikdy slib. Hrubá povrchová textura rozmazává okraje trhlin o jeden až tři pixely. Neostrý snímek přidá jeden až tři další. Ne kolmý úhel kamery zavádí perspektivní chybu, která musí být geometricky opravena, jinak se stane chybou šířky. Subpixelové techniky hran obnoví část ztráty a fotogrammetrie kombinovaná s hlubokým učením byla hlášena s průměrnými chybami 0,26–0,71 mm pro trhliny pod 5 mm, což je srovnatelné s ruční srovnávací kartou trhlin s přesností zhruba ±0,5 mm. Nic z toho nezachrání průzkum provedený příliš vysoko na otázku, která je položena.

Praktickým důsledkem je, že výška skenování je rozhodnutí o pásmech závažnosti, ne o tom, jak rychle lze dráhu pokrýt. Zeptejte se, jaká je nejmenší trhlina, pro kterou potřebujete číslo, vraťte se přes tři pixely k GSD a leťte to. Měření šířky trhliny je jen tak dobré, jak dobrá je kalibrace za ním, a kalibrace je jen tak dobrá, jak dobrá je geometrie, ze které byla odvozena.

Jak se sken stává hodnocením stavu

Pipeline je mechanická, jakmile snímky existují. Segmentujte pixely trhlin. Převeďte pixelové vzdálenosti na milimetry pomocí kalibračního faktoru. Odvoďte šířku podél osy, buď pomocí transformace vzdálenosti z masky, nebo vzorkováním profilů kolmých k trhlině. Roztřiďte šířky do úrovní závažnosti. Sečtěte délku nebo plochu podle typu poškození a závažnosti, abyste získali rozsah. Vyhledejte deduktivní hodnotu pro každou kombinaci, spusťte iteraci opravené deduktivní hodnoty a odečtěte od 100.

Letištní metodou je ASTM D5340, nikoli ASTM D6433 používaná pro silnice a parkoviště. Vzorkové jednotky jsou definovány odlišně pro tuhou a pružnou vozovku, podle počtu desek a podle plochy, a údaje citované v sekundárních zdrojích se navzájem neshodují. Vezměte je z vydání normy, které skutečně držíte, nikoli ze shrnutí. To, co FAA AC 150/5380-7B stanovuje, je kadence: federálně zavázané letiště musí provádět podrobnou kontrolu svých letištních vozovek alespoň jednou ročně v rámci svého programu řízení vozovek, a pokud je proveden PCI průzkum podle D5340, interval mezi těmito podrobnými kontrolami může být prodloužen na tři roky. Roční kontrola je základní linie a PCI průzkum je to, co kupuje delší interval. V běžné praxi začíná plánování překrytí pro dráhu při PCI 70 a rekonstrukce vstupuje do diskuze při PCI 55, ačkoli žádné z těchto čísel se v oběžníku neobjevuje.

To, co automatizovaný sken produkuje, je proxy známka a nazývat to čímkoli jiným je přehánění. Je opakovatelný, pokrývá celý povrch místo vzorku a je ukotven ve stejných definicích poškození. Nebyl podepsán certifikovaným hodnotitelem. Toto rozlišení a to, jak moc na něm skutečně záleží pro rozpočtování, si zaslouží vlastní zpracování a dostane ho v doprovodném příspěvku o samotném indexu.

Kde sken nenahrazuje boty nebo jádrový vývrt

Čtyři věci zůstávají na zemi.

Cokoli hmatového. Zda je trhlina aktivní nebo neaktivní, zda je těsnicí hmota stále přilepená k líci trhliny, zda výplň spáry vyjde v ruce ven. Žádná kamera nerozliší adhezi.

Cokoli podpovrchového. Tloušťky vrstev, vlhkost v podloží, tuhost podloží. Jádrové vývrty, deflektometrické testování a georadar na tyto otázky odpovídají a nic létajícího na ně neodpovídá.

Cokoli objemového. Vzduchové mezery v místě a obsah pojiva pocházejí z jádrového vývrtu testovaného v laboratoři. Povrch vám ukáže pouze důsledek, o roky později, jako rozpadání.

Verifikace. Při prvním spuštění detekčního modelu na konkrétní vozovce by měl někdo projít vzorek jeho zjištění a písemně s ním nesouhlasit. Tak se naučíte, co nadhodnocuje, obvykle usazeniny gumy, drážkování a staré těsnění.

Užitečným rámcem je dělba práce. Sken vám řekne, kam se podívat a jak se celý povrch vyvíjí mezi návštěvami. Procházka a jádrový vývrt vám řeknou, co se děje na místech, která sken označil. Ani jedno nenahrazuje druhé a letiště, které si koupí pouze jedno z nich, hádá o polovině problému.

Co létáme

Náš sken povrchu dráhy pokrývá celou šířku dráhy nebo pojezdové dráhy v jednom hadovitém průletu v nízké výšce, přičemž každý snímek je georeferencován s přesností RTK, takže příští průzkum se porovná s tímto, místo aby začínal znovu. Počet průletů a jejich rozestupy jsou vypočteny z kamery a požadovaného překrytí, nikoli odhadnuty, což je jediný způsob, jak je vzdálenost vzorku na zemi, kterou zpráva uvádí, ta, na které byl skutečně proveden.

Pochází ze stejné návštěvy jako světla a přiblížení, což je pointa. Jak jsme uvedli v co skutečně stojí kontrola PAPI , jakmile je tým na místě a koordinován s vaší věží, jsou marginální náklady na také zobrazení vozovky malé.