Futópálya felületi vizsgálat: Mit lát valójában egy drónos pásztázás

A felület a bizonyítékok helye

A futópálya burkolata egyszerre romlik felülről lefelé és alulról felfelé, és ezek közül csak az egyik látható. A víz egy repedésen keresztül bejut, az alap elveszti a támasztást, és a felület hónapokkal később egy süllyedés vagy egy terjedő repedéshálózat formájában jelzi a problémát. Addigra az olcsó javítási lehetőség ablaka bezárult.

Ez az érv amellett szól, hogy gyakran nézzünk, nem pedig alaposan. Egy háromévente végzett felmérés minden hibát az adott stádiumában rögzít. Egy évente kétszeri felmérés ugyanezen hibák nagy részét még akkor éri el, amikor azok még csak tömítési munkát igényelnek.

A kérdés, amit a repülőterek feltesznek nekünk, ennél szűkebb és igazságosabb. Mit lát valójában egy kamera egy drónon, és mit hagy ki csendben? Ez a válasz őszinte változata.

Mi romlik el egy futópályán, és hogyan jelenik meg

Repedések

A repedések a leggyakoribb repülőtéri burkolati hibák, és a legkönnyebben olvashatók egy képről, mert a repedés egy sötét vonal egy olyan felületen, ahol nagyon kevés más vonalas szerkezet található. A típus a tájolásból és a mintázatból következik. A hosszirányú repedés párhuzamosan fut a középvonallal, és leggyakoribb oka a szomszédos burkolási menetek közötti építési hézag, amelyet soha nem tömörítettek megfelelően. A keresztirányú repedés a felületen keresztül fut, és általában hőmérsékleti zsugorodás okozza. A blokk repedés durva téglalapokra osztja a burkolatot, ahogy az öregedő kötőanyag zsugorodik. Az alligátor repedés, a keréknyomban koncentrálódó, egymással összefüggő sokszögek, az a fajta, amely a szerkezet fáradását jelzi, nem pedig a felület öregedését.

A súlyosság a szélesség, nem a hossz. Az FHWA LTPP Hibafelismerési Kézikönyv az aszfaltrepedéseket az átlagos szélesség alapján osztályozza: alacsony 6 mm vagy az alatt, közepes 6 mm felett 19 mm-ig, magas 19 mm felett. Egy lezárt repedés, ahol a tömítőanyag jó állapotban van, az alatta lévő nyílástól függetlenül alacsonynak minősül. A hézagos beton szűkebb sávokat használ, ahol az alacsony 3 mm alatt van, a magas pedig 13 mm vagy afelett, vagy 75 mm vagy annál nagyobb peremletöredezéssel, vagy 13 mm vagy annál nagyobb elmozdulással.

Vegyük észre, hogy a kézikönyv a repedés átlagos szélességét adja meg a vonal mentén, nem a legszélesebb pontot. Egy repedés néhány széles szakasszal és szoros átlaggal alacsonyabb besorolást kap, mint amit a legrosszabb pontjáról készült fénykép sugall. Az automatizált rendszerek gyakran a maximális szélességet jelentik, mert ez közelebb áll ahhoz, amit egy ellenőr egy mérőeszközzel kiválaszt. Mindkét válasz védhető, és nem ugyanaz a szám, ezért a jelentésnek meg kell mondania, hogy melyiket használta.

Alakváltozás

A keréknyom-képződés egy állandó hosszirányú süllyedés a keréknyomban. Három mechanizmus hozza létre, és ezek keresztmetszetben különböznek. A tömörödés a forgalom alatti utólagos tömörítés, oldalirányú felpúposodás nélkül, a felület egyszerűen lejjebb kerül. A nyírási folyás oldalirányba szorítja ki a keveréket, és megemelt vállakat hagy a horony mentén. Az altalaj meghibásodása széles medencét hoz létre, ahol az aszfalt megrepedt, mert követte az alakváltozást.

A TxDOT mélységi skáláján a sekély keréknyom 0,25–0,49 hüvelyk, a mély 0,50–0,99 hüvelyk, a súlyos 1,00 hüvelyknél (25,4 mm) kezdődik, a meghibásodás pedig 2,00 hüvelyknél (50,8 mm). A repülőterek korábban érzékenyek erre. A víz már 3–5 mm mély keréknyomokban is felgyülemlik, ami tipikus leszállási sebességeknél vízen csúszást idézhet elő, és a guruló repülőgép nem tud kikerülni a keréknyomból.

A keréknyom-képződés az a hiba, amely a legvilágosabban mutatja a puszta képalkotás korlátait. A keréknyomnak szinte nincs tónuskontrasztja a környező burkolathoz képest, amíg eső nem tölti meg. A mélység geometria, nem szín, ezért egy rekonstruált felületi modellből kell származnia, nem egy képből.

Anyagvesztés

A felületi mállás, időjárásállóság és peremletöredezés az adalékanyag és a kötőanyag elvesztése a felületről. Kiváltó okuk általában térfogati jellegű. A sűrű szemcséjű meleg aszfaltkeverék tervezési levegőtartalma 4,0%, a helyszíni hézagtartalom várhatóan 3% és 8% között marad a teljes élettartam alatt, és az FAA előírja, hogy a helyszíni hézagtartalom repülőtéri keverékek esetén az építés után ne haladja meg a 8,0%-ot. E felett a burkolat áteresztővé válik, az oxigén és a víz eléri a kötőanyagot, és a felület elkezdi veszíteni a kőanyagot. Kandhal és Koehler megállapította, hogy a felületi mállás 8% feletti levegőtartalomnál válik jelentőssé, és 15% felett súlyossá. Az Aszfalt Intézet a költséget a burkolat élettartamának nagyjából 10%-ára teszi minden 1% levegőtartalom-növekedésre 7% felett.

A felületi mállás a textúra és a tónus változásaként jelenik meg, nem pedig vonalként. Ez megnehezíti a felismerését egy automatizált detektor számára, mint a repedéseket, és nehezebbé teszi egy emberi értékelő számára is.

Mit old fel egy kamera, és mit nem

Egy képalkotó felmérés két dolgot mér jól. A felület geometriáját, ha a rekonstrukció jó, és a látható hibákat, ha a felbontás elegendő. Semmit sem mér a kopóréteg alatt.

Nem adja meg a rétegvastagságot, a nedvességet az alapban, az altalaj merevségét vagy a maradék szerkezeti élettartamot. Ezeket lehajlásvizsgálatból, talajradarból vagy magmintából kapjuk. Ez nem kifejezetten a drónok korlátja. Maga a Burkolatállapot-index sem szerkezeti mérés. Ez egy felületi hibákra épülő proxy, amely az 1970-es években az US Army Corps of Engineers CERL-nél végzett empirikus munkán alapul, amely megállapította, hogy a hibamintázatok hogyan korrelálnak az alapul szolgáló állapottal. Bármely, a felület vizsgálatán alapuló felmérés örökli ezt a határt, akár 10 m magasból, akár egy méterről, gyalogosan.

Még egy megkülönböztetést érdemes tenni, mert a szókincs ütközik. A burkolatpásztázás nem futópálya-állapotfelmérés az ICAO Globális Jelentési Formátum értelmében. A GRF a felületen jelenlévő szennyeződésekre vonatkozik, víz, hó, latyak és jég, amelyeket a futópálya minden harmadára vonatkozó futópálya-állapotkódként kódolnak, és továbbítanak a repülőszemélyzetnek. A burkolatpásztázás a burkolatról ad tájékoztatást. Megállapításai hónapokig érvényesek. A futópálya-állapotjelentés addig érvényes, amíg az időjárás tart.

Talajmintavételi távolság és a legkisebb repedés, amelyben megbízhat

A talajmintavételi távolság (GSD) azt mutatja meg, hogy hány milliméter futópályát fed le egy pixel. Az optikából adódik, nem csak a repülési tervből: mm per pixel egyenlő az érzékelő szélessége szorozva a munkatávolsággal, osztva a fókusztávolság szorozva a kép szélességével.

A detektálásnak és a mérésnek különböző küszöbértékei vannak, és ezek összekeverése az, ahol a felbontással kapcsolatos állítások általában félrevezetőek. Egy pixelnél keskenyebb repedés még mindig detektálható, mert elsötétíti azt a pixelt, amelyet csak részben tölt ki. A szélesség meghatározása más probléma. Az alapszabály az, hogy egy jellemzőnek körülbelül három pixelre van szüksége ahhoz, hogy a mért szélessége értelmezhető legyen, és még három pixelnél is gyenge a pontosság. 0,1 mm/pixel esetén egy 0,3 mm-es repedés pontosan három pixelt fed le, és már a mérés által támogatott határon van.

Ez a szabály a GSD-t őszinte súlyossági korláttá változtatja.

A névleges érték egy felső határ, soha nem ígéret. A durva felületi textúra egy-három pixellel elmossa a repedéshatárokat. Az életlen felvétel további egy-három pixelt ad hozzá. A nem merőleges kameraszög perspektivikus hibát vezet be, amelyet geometriailag korrigálni kell, különben szélességi hibává válik. A szubpixel éltechnikák visszanyerik a veszteség egy részét, és a fotogrammetria mélytanulással kombinálva átlagosan 0,26–0,71 mm-es hibát jelentettek 5 mm alatti repedéseknél, ami összehasonlítható egy kézi repedés-összehasonlító kártyával, amely körülbelül ±0,5 mm pontosságú. Egyik sem menti meg a túl magasra repült felmérést a feltett kérdéshez képest.

A gyakorlati következmény az, hogy a pásztázási magasság döntés a súlyossági sávokról, nem arról, hogy milyen gyorsan lehet lefedni a futópályát. Kérdezd meg, mi a legkisebb repedés, amelyhez számra van szükséged, dolgozz vissza három pixelen keresztül egy GSD-hez, és repülj azzal. A repedésszélesség mérése csak annyira jó, amennyire a mögötte lévő kalibráció, és a kalibráció csak annyira jó, amennyire a geometria, amelyből származtatják.

Hogyan válik a pásztázás állapotminősítéssé

A folyamat mechanikus, ha a képanyag már létezik. Szegmentáld a repedés pixeleket. Alakítsd át a pixel távolságokat milliméterekre a kalibrációs tényezővel. Származtasd a szélességet a középvonal mentén, akár távolságtranszformációval a maszkból, akár a repedésre merőleges profilok mintavételezésével. Sorold be a szélességeket súlyossági szintekbe. Összegezd a hosszt vagy területet hibafajtánként és súlyosságonként a kiterjedés meghatározásához. Keress egy levonási értéket minden kombinációhoz, futtasd a korrigált levonási érték iterációt, és vond ki 100-ból.

A repülőtéri módszer az ASTM D5340, nem az ASTM D6433, amelyet utakra és parkolókra használnak. A mintavételi egységeket eltérően határozzák meg a merev és a rugalmas burkolatra, födémszám, illetve terület alapján, és a másodlagos forrásokban idézett számok nem egyeznek meg egymással. Vedd őket a szabvány abból a kiadásából, amelyet ténylegesen birtokolsz, ne egy összefoglalóból. Amit az FAA AC 150/5380-7B meghatároz, az az ütemezés: egy szövetségi kötelezettség alá eső repülőtérnek évente legalább egyszer részletes vizsgálatot kell végeznie repülőtéri burkolatain a burkolatkezelési programja keretében, és ha PCI-felmérést végeznek a D5340 szerint, a részletes vizsgálatok közötti időköz három évre meghosszabbítható. Az éves vizsgálat az alap, a PCI-felmérés pedig az, ami a hosszabb időközt biztosítja. A gyakorlatban a PCI 70 az a pont, ahol a futópálya burkolat-megerősítésének tervezése elkezdődik, a PCI 55 pedig az, ahol a rekonstrukció szóba kerül, bár egyik szám sem szerepel a körlevélben.

Amit egy automatizált pásztázás produkál, az egy proxy minősítés, és bármi másnak nevezni túlzás. Megismételhető, lefedi a teljes felületet a minta helyett, és ugyanazokhoz a hibadefiníciókhoz van kötve. Nem írta alá egy minősített értékelő. Ez a megkülönböztetés, és az, hogy mennyire számít valójában a költségvetés szempontjából, megérdemel egy külön kezelést, és kap is egyet egy kísérő bejegyzésben magáról az indexről.

Hol nem helyettesíti a pásztázás a csizmát vagy a magmintát

Négy dolog marad a földön.

Bármi tapintási jellegű. Hogy egy repedés aktív-e vagy inaktív, hogy a tömítőanyag még tapad-e a repedés felületéhez, hogy a hézagkitöltő kiemelhető-e kézzel. Egyetlen kamera sem oldja fel a tapadást.

Bármi, ami a felszín alatt van. Rétegvastagságok, nedvesség az alapban, altalaj merevség. Magfúrás, lehajlásvizsgálat és talajradar válaszol ezekre, és semmi, ami repül, nem válaszol rájuk.

Bármi térfogati jellegű. A helyszíni levegőtartalom és kötőanyag-tartalom egy laboratóriumban vizsgált magmintából származik. A felület csak a következményt mutatja, évekkel később, felületi mállásként.

Ellenőrzés. Amikor egy detektálási modell először fut egy adott burkolaton, valakinek végig kell járnia a megállapításainak egy mintáját, és papíron nem értenie kell egyet velük. Így tanulod meg, mit hív túl, általában gumimaradványokat, bordázást és régi tömítőanyagot.

A hasznos keret a munkamegosztás. A pásztázás megmondja, hová nézz, és hogyan alakul a teljes felület a látogatások között. A séta és a magminta megmondja, mi történik azokon a helyeken, amelyeket a pásztázás megjelölt. Egyik sem helyettesíti a másikat, és egy repülőtér, amely csak az egyiket vásárolja meg, a probléma felét találgatja.

Amit mi repülünk

A futópálya felületi pásztázásunk egy futópálya vagy gurulóút teljes szélességét lefedi egyetlen kígyózó átrepüléssel alacsony magasságban, ahol minden kép RTK pontossággal van georeferálva, így a következő felmérés ehhez hasonlít, nem pedig elölről kezdi. A repülések száma és távolsága a kamerából és a kért átfedésből van kiszámítva, nem becsülve, ami az egyetlen módja annak, hogy a jelentésben szereplő talajmintavételi távolság az legyen, amelyen ténylegesen repültek.

Ugyanarról a látogatásról származik, mint a lámpák és a megközelítés, ami a lényeg. Ahogy a mit is kerül valójában egy PAPI-vizsgálat bejegyzésben kifejtettük, ha egy csapat már a helyszínen van és összehangolva a toronnyal, a burkolat képalkotásának határköltsége kicsi.