US-Militär-Flugplatzbelag: PCI-Erhebungen per Drohne

Wen das betrifft

Der Belagszustandsindex (PCI) begann als militärisches Verfahren, und ein Flugplatz der Army, der Air Force, der Navy oder des Marine Corps kennt das Vokabular bereits. Abschnitte, Zweige, Stichprobeneinheiten, das ASTM D5340 -Verfahren in der Umsetzung nach UFM 3-260-16 und ein Belagsmanagementsystem , meist PAVER, das die Erhebung in einen Arbeitsplan übersetzt.

Die Erhebung selbst ist der schwache Schritt. Prüfer begehen die Stichprobeneinheiten, beurteilen jeden Schaden mit dem Auge anhand des Katalogs, messen die Dichte, schlagen die Abzugswerte nach und addieren sie von Hand. Zwei Prüfer können bei einem einzigen Riss unterschiedlicher Meinung sein. Nur die Stichprobeneinheiten werden bewertet, und der Abschnittswert wird aus ihnen abgeleitet. Die Start- und Landebahn ist gesperrt, solange Menschen auf ihr sind.

Drei Fragen kommen in den Programmbüros auf.

• Kann jede Stichprobeneinheit statt einer Stichprobe bewertet werden, und zwar jedes Mal nach denselben Regeln?
• Kann die Berechnung der Abzugswerte je Einheit nachvollzogen werden, sodass eine Zahl geprüft und nicht nur hingenommen werden kann?
• Kann die Start- und Landebahn für alles außer dem Flug geöffnet bleiben?

Der Service Belagszustandsbewertung beantwortet alle drei Fragen mit Ja. Er befindet sich in Entwicklung und wird als Early Access angeboten. Diese Seite beschreibt, was er heute tut, was er nicht tut und wohin er sich entwickelt. Wie ein PCI aufgebaut ist, erklärt der PCI-Erklärtext .

Warum eine begangene Erhebung zu kurz greift

Sie erhebt Stichproben. D5340 bewertet eine gewählte Menge an Stichprobeneinheiten und schließt auf den Abschnitt. Ein Schaden in einer nicht bewerteten Einheit existiert in der Aufzeichnung nicht.

Sie hängt vom Prüfer ab. Typ und Schweregrad werden mit dem Auge beurteilt, und die Abzugswerte werden von Hand addiert. Ein Fehler dabei geht direkt in den PCI ein.

Sie sperrt die Start- und Landebahn. Menschen auf dem Belag bedeuten, dass kein Luftfahrzeug die Piste nutzen kann.

Die begangene Erhebung ist das Verfahren, auf dem das Programm aufbaut. Der Punkt ist, dass eine Drohne die Teile übernehmen kann, die am stärksten darunter leiden, mit dem Auge und von Hand erledigt zu werden.

Was die Drohnenerhebung leistet

Alles erfassen, alles bewerten

Die Drohne erfasst jeden Quadratmeter mit 1 bis 5 mm pro Pixel. Die Software findet jeden Schaden, misst seine Länge in Metern und seine Breite in Millimetern und bewertet ihn nach den D5340-Definitionen. Aus den bewerteten Schäden berechnet sie den PCI jeder Stichprobeneinheit und danach den des Abschnitts. Die Regeln werden bei jeder Einheit und jeder Erhebung gleich angewendet, sodass sich das Ergebnis nicht mit dem Prüfer ändert.

Heute automatisch bewertet, mit dem Schweregrad aus der gemessenen Rissbreite:

• Netzrisse, Blockrisse, Längs- und Querrisse auf Asphalt
• Linienrisse sowie Fugen- und Eckabplatzungen auf Beton

Ein Klassifikator kennzeichnet jede Bildkachel mit den übrigen D5340-Typen und erkennt bereits alle 33. Der Katalog ist aus UFM 3-260-16 übernommen. Der Bericht listet die bewerteten und die nicht bewerteten Typen auf, denn ein nicht bewerteter Typ verzerrt den PCI nach oben, und Sie sollen sehen, welche fehlen.

Die Berechnung zeigen

Jede Einheit erhält ein Zustandsblatt, das ihre Schäden, den Abzugswert jedes Schadens, den korrigierten Abzugswert und den PCI zeigt. Es ist dieselbe Rechnung, die ein Prüfer mit Bleistift durchführt, nur dort sichtbar, wo ein Reviewer sie nachprüfen kann. Beton wird auf das Plattenraster abgeglichen.

Ein Zustandsblatt für eine Stichprobeneinheit. Die Abzugswerte, der korrigierte Abzugswert und der PCI stehen auf der Seite, nicht in einer Tabelle, die niemand öffnet.

Die Position jedes Risses erhalten

Jeder Schaden behält seine Kartenposition, Länge und Breite. Eine Wiederholungserhebung zeigt daher, wie jeder Riss wächst, und nicht nur, dass der Abschnitts-PCI um zwei Punkte gefallen ist. Das GeoJSON-Inventar und die PCI-Tabellen sind auf Ihre Abschnitts- und Stichprobeneinheits-IDs bezogen, sodass zwei Erhebungen nebeneinander gelesen werden können.

Wie nah am Handbuch

Die Prüfung, die einem Ingenieur am wichtigsten ist, ist, ob die Rechnung dem Handbuch entspricht. UFM 3-260-16 enthält Rechenbeispiele für Asphalt und für Beton. Die Software hat sie gerechnet, und der PCI lag in beiden Fällen innerhalb von 1 Punkt der gedruckten Lösung.

Ein Abschnitt, der auf derselben Start- und Landebahn erneut erhoben wurde, wiederholte sich innerhalb von 1 Punkt. Eine Orthomosaik aus den Drohnenpositionen, die sechsmal schneller ist als Photogrammetrie, hielt den PCI ebenfalls innerhalb von 1 Punkt.

Das Rissmodell baut auf dem öffentlichen DINOv2-Backbone mit unseren eigenen Rissschichten auf. Auf Testkacheln, die von Hand geprüft wurden, erreicht das Modell mehr als 90 % der Übereinstimmung zwischen zwei menschlichen Annotatoren. Auf 60 rissfreien Betonkacheln löste bei 57 der 60 Kacheln keines der beiden Rissmodelle, zusammen betrachtet, eine Fehlerkennung aus.

Testkacheln für Asphalt: Drohnenbild, Annotator (rot), Modell (blau).

Dies sind Ergebnisse aus den Beispielen des Handbuchs und aus unseren eigenen Flügen auf slowakischen Flugplätzen. Ein ausgebildeter PCI-Prüfer hat unsere Abschnitte noch nicht direkt mit der Software verglichen. Dieser Vergleich ist der Nachweis, den ein Programm verlangen sollte, und der Early Access ist der Weg, ihn an den eigenen Abschnitten durchzuführen.

Auf der Start- und Landebahn zählt nur der Flug

Die Drohne startet vom Seitenstreifen. Nichts berührt den Belag, und die Start- und Landebahn wird wieder geöffnet, sobald die Drohne landet. Die Erfassungszeit hängt davon ab, wie klein der Riss ist, den Sie bewerten lassen wollen. Für eine Drohne über 1 km einer 45 m breiten Start- und Landebahn:

• 4 min für Risse ab 10 mm
• 13 min für Risse ab 5 mm
• 45 min für die volle Erhebung bei 1 mm pro Pixel, mit Rissen ab 2 mm

Mehr Drohnen verkürzen diese Zeiten. Ein Abschnitt kann in einem Fenster zwischen Flugbewegungen geflogen werden, und die Verarbeitung erfolgt danach, abseits der Start- und Landebahn.

Auf dem Standort, ohne Cloud

Die Software läuft auf einem MacBook oder einem PC mit Grafikkarte, vor Ort. Von der Bildaufnahme bis zum PCI-Bericht für 1 km Start- und Landebahn bei 5 mm pro Pixel vergehen etwa 20 min. Auf einem MacBook braucht die 1-mm-Erhebung etwa 30 min je 100 m, die 5-mm-Erhebung etwa 2 min. Nichts verlässt den Standort.

Der Missionsplaner ist drohnenunabhängig: DJI, MAVLink (PX4 und ArduPilot) und UgCS. TarmacView j. s. a., Bratislava, hält den NATO-NCAGE-Code 0181M. Unsere Partnerbetreiber halten eine Flotte von für Blue UAS freigegebenen Drohnen für Standorte, die eine solche verlangen. TarmacView selbst steht nicht auf der Liste Blue UAS. Die Quelle dafür ist die Ankündigung der DIU zum Übergang an die DCMA .

Dieselbe Plattform führt bereits PAPI- und Navigationshilfen-Inspektionen durch, sodass Befeuerung und Belag aus einem Planer und einer Aufzeichnung stammen.

Ein Analyst prüft, und das Modell lernt

Der Bericht wartet nie auf die Prüfung. Der PCI wird aus den Erkennungen berechnet, wie sie sind. Die Prüfung verbessert ihn danach.

Jede Erkennung wird neben den Rissen angezeigt, die ihr ähneln. Der Analyst markiert einen versiegelten Riss, eine Fuge, Bewuchs, Markierungsfarbe oder einen Fleck, und ein einziges Speichern überträgt das Urteil auf jede ähnliche Erkennung. Der PCI je Einheit aktualisiert sich auf dem Bildschirm. Kanten von Fugenvergussmasse und Markierungsfarbe werden als Risse gelesen, daher werden sie hier in Minuten bereinigt. Jedes Urteil wird zu einem Trainingslabel für das nächste Modell.

Ein Urteil, 24 ähnliche Risse, ein Speichern. Der PCI je Einheit aktualisiert sich.

Was das Programm zurückbekommt

• Ein GeoJSON-Inventar jedes Schadens mit Position, Länge und Breite
• PCI je Stichprobeneinheit und je Abschnitt, bezogen auf Abschnitts- und Stichprobeneinheits-IDs
• CSV-Tabellen für die eigenen Tabellenkalkulationen und Datenbanken des Programms
• Ein PDF-Zustandsblatt je Einheit mit der Berechnung der Abzugswerte
• Ein Bericht, der die bewerteten und die nicht bewerteten Typen auflistet

Der PAVER-Import ist noch nicht umgesetzt. Die Übernahme der Ergebnisse in PAVER ist heute ein manueller Schritt, und die IDs werden stabil gehalten, damit dieser Schritt klein bleibt. Die Übernahme der Ergebnisse in PAVER und GIS ist das Ziel des Dienstes.

Wie eine Erhebung abläuft

Wohin es sich entwickelt

Dies sind Richtungen, keine Funktionen, die Sie heute erhalten.

• Jeder D5340-Typ wird automatisch mit Schweregrad bewertet, und Trümmer werden im selben Durchgang markiert
• Übernahme der Ergebnisse in PAVER und GIS
• Risswachstumsprognosen aus Wiederholungserhebungen
• Risstiefe aus schrägen Fotos
• Krater- und Abplatzungstiefe und -volumen für die schnelle Schadensbewertung nach einem Angriff
• Drohnenstationen am Stützpunkt
• Verarbeitung in der eigenen gesicherten staatlichen Cloud des Standorts

Ehrliche Grenzen

Wind-, Temperatur- und Regenwerte legt der Hersteller des Luftfahrzeugs fest. Die Erhebung braucht Tageslicht und bevorzugt eine trockene Oberfläche. Kanten von Fugenvergussmasse und Markierungsfarbe werden als Risse gelesen und in der Prüfung in wenigen Minuten bereinigt. Unter der Oberfläche wird nichts gesehen, und der Dienst misst weder Tragfähigkeit noch Griffigkeit.

Die Air Force betreibt ihr Belagsbewertungsprogramm nach AFI 32-1041. Welche Erhebung ein Programm verlangt und wie oft, legen diese Weisung und Ihr eigenes Kommando fest, nicht diese Seite.

Ing. Jaroslav Šulc bringt 25 Jahre Erfahrung in der Flugplatzinspektion in das Team ein und genehmigt die Verfahren und die Methodik.

Einwände, die vor einer Evaluierung zu klären sind

„Unsere Prüfer sind ausgebildet, und die Methode funktioniert.“ Das stimmt, und die begangene Erhebung bleibt der Nachweis. Die Drohne ergänzt die Einheiten, die eine Stichprobe auslässt, und eine Berechnung, die sich nachlesen lässt.

„Die Daten dürfen den Standort nicht verlassen.“ Das tun sie nicht. Die Software läuft auf einem Laptop vor Ort, und es ist keine Cloud nötig.

„Es muss in PAVER geladen werden.“ Noch nicht. Die IDs und die CSV-Tabellen sind dafür vorbereitet, und das Laden ist in Arbeit.

Verwandte Aufgaben

Wenn es um den Dienst selbst geht, beschreibt die Seite Belagszustandsbewertung ihn, solange er sich in Entwicklung befindet. Geht es um dieselbe Erhebung für einen europäischen Flughafenbetreiber, siehe Belagszustand von Regierungsflughäfen . Für verbündete Flugplätze, die nach anderen nationalen Verfahren bewertet werden, siehe Belagszustand von NATO-Flugplätzen . Um einen Drohnen-PCI an Ihren eigenen begangenen Abschnitten zu prüfen, kontaktieren Sie TarmacView .