Kontrola povrchu dráhy: Čo vlastne sken z dronu vidí

Povrch je miesto, kde sú dôkazy

Dráhový povrch sa zhoršuje zhora nadol aj zdola nahor súčasne a len jeden z týchto procesov je viditeľný. Voda vnikne cez trhlinu, podklad stratí nosnosť a povrch ohlási problém o mesiace neskôr ako priehlbina alebo sieť rozširujúcich sa trhlín. Vtedy je už okno pre lacnú opravu zatvorené.

To je argument pre časté, nie dôkladné kontroly. Prieskum každé tri roky zachytí každú poruchu v štádiu, v ktorom sa práve nachádza. Prieskum dvakrát ročne zachytí väčšinu rovnakých porúch, kým sú ešte len na utesnenie.

Otázka, ktorú nám letiská kladú, je užšia a spravodlivejšia. Čo vlastne kamera na drone vidí a čo ticho prehliada? Toto je úprimná verzia odpovede.

Čo sa na dráhe pokazí a ako sa to prejavuje

Trhliny

Trhliny sú najčastejšou poruchou letiskových povrchov a najľahšie čitateľnou z obrazu, pretože trhlina je tmavá čiara na povrchu s veľmi malou inou líniovou štruktúrou. Typ vyplýva z orientácie a vzoru. Pozdĺžne trhliny prebiehajú rovnobežne s osou dráhy a ich najčastejšou príčinou je stavebná škára medzi susednými pokládkami, ktorá nebola nikdy správne zhutnená. Priečne trhliny prebiehajú naprieč povrchom a sú zvyčajne dôsledkom tepelného zmršťovania. Blokové trhliny rozdeľujú povrch na hrubé obdĺžniky, keď starne spojivo. Aligátorové trhliny, vzájomne prepojené polygóny sústredené v koľaji, sú tým typom, ktorý znamená únavu konštrukcie, nie starnutie povrchu.

Závažnosť je šírka, nie dĺžka. Manuál identifikácie porúch FHWA LTPP klasifikuje asfaltové trhliny podľa priemernej šírky: nízka pri 6 mm alebo menej, stredná nad 6 mm do 19 mm, vysoká nad 19 mm. Zatavená trhlina s tesnením v dobrom stave sa počíta ako nízka bez ohľadu na otvor pod ňou. Pre škárovaný betón platia užšie pásma, nízka pod 3 mm a vysoká pri 13 mm alebo viac, alebo s odštiepením 75 mm a viac, alebo s výškovým rozdielom 13 mm a viac.

Všimnite si, že manuál uvádza priemernú šírku pozdĺž trhliny, nie najširší bod. Trhlina s niekoľkými širokými úsekmi a tesným priemerom je hodnotená nižšie, než by naznačovala fotografia jej najhoršieho miesta. Automatizované systémy často uvádzajú maximálnu šírku, pretože je bližšie k tomu, čo inšpektor odmeria meradlom. Obe odpovede sú obhájiteľné a nie sú to rovnaké čísla, takže správa musí uviesť, ktorú použila.

Deformácie

Koľaj je trvalá pozdĺžna priehlbina v koľaji. Tri mechanizmy ju spôsobujú a líšia sa v priečnom reze. Zhutňovanie je dodatočné zhutnenie po výstavbe pod dopravou, bez bočného vydutia, povrch je jednoducho nižšie. Šmykový tok premiestňuje zmes do strán a zanecháva vyvýšené ramená pozdĺž drážky. Porušenie podložia vytvára širokú panvu s asfaltom popraskaným tam, kde sa ohýbal.

Na stupnici hĺbky TxDOT je plytká koľaj 0,25–0,49 palca, hlboká 0,50–0,99 palca, ťažká začína na 1,00 palci (25,4 mm) a zlyhanie na 2,00 palcoch (50,8 mm). Letiská sa o to starajú skôr. Vodné kaluže v koľajach hlbokých už 3–5 mm môžu spôsobiť aquaplaning pri typických pristávacích rýchlostiach a lietadlo na rolovaní sa nemôže vyhnúť koľaji.

Koľaj je porucha, ktorá najjasnejšie odhaľuje obmedzenie bežného obrazu. Koľaj nemá takmer žiadny tónový kontrast oproti okolitému povrchu, kým neprší a nenaplní sa. Hĺbka je geometria, nie farba, takže musí pochádzať z rekonštruovaného povrchového modelu, nie z obrázka.

Strata materiálu

Rozpad, zvetrávanie a odštiepenie sú strata kameniva a spojiva z povrchu. Ich hlavnou príčinou je zvyčajne objemová skladba. Návrhové medzery v hutnenom horúcom asfalte sú 4,0 %, pričom sa očakáva, že medzery v mieste zostanú medzi 3 % a 8 % počas životnosti, a FAA vyžaduje, aby medzery v mieste nepresiahli 8,0 % po výstavbe pre letiskové zmesi. Nad tým je povrch priepustný, kyslík a voda sa dostanú k spojivu a povrch začne strácať kamene. Kandhal a Koehler zistili, že rozpad sa stáva významným nad 8 % medzier a ťažkým nad 15 %. Asfaltový inštitút odhaduje náklady na približne 10 % životnosti povrchu za každé 1 % medzier nad 7 %.

Rozpad sa prejavuje ako zmena textúry a tónu, nie ako čiara. To ho robí ťažším pre automatický detektor ako trhliny a tiež ťažším pre ľudského hodnotiteľa.

Čo kamera rozlíši a čo nie

Obrazový prieskum meria dve veci dobre. Geometriu povrchu, ak je rekonštrukcia dobrá, a viditeľné poruchy, ak je rozlíšenie dostatočné. Nemerá nič pod obrusnou vrstvou.

Nemôže vám poskytnúť hrúbku vrstvy, vlhkosť v podklade, tuhosť podložia ani zvyškovú konštrukčnú životnosť. Tie pochádzajú z deflektometrického testovania, georadaru alebo jadrového vývrtu. Toto nie je obmedzenie špecifické pre drony. Samotný index stavu povrchu nie je konštrukčné meranie. Je to proxy na základe povrchových porúch, postavený na empirickej práci v US Army Corps of Engineers CERL v 70. rokoch, ktorá stanovila, ako vzory porúch korelujú so základným stavom. Každý prieskum založený na pozorovaní povrchu zdedí túto hranicu, či už z 10 m výšky alebo z metra pešo.

Ešte jeden rozdiel stojí za zmienku, pretože slovník sa stretáva. Sken povrchu nie je hodnotenie stavu dráhy v zmysle globálneho formátu hlásenia ICAO. GRF sa týka kontaminantov na povrchu práve teraz, vody, snehu, kaše a ľadu, kódovaných ako kód stavu dráhy pre každú tretinu dráhy a odovzdaných posádkam. Sken povrchu vám hovorí o povrchu. Jeho zistenia sú platné mesiace. Hlásenie o stave dráhy je platné, kým trvá počasie.

Vzdialenosť vzorky na zemi a najmenšia trhlina, ktorej môžete dôverovať

Vzdialenosť vzorky na zemi je, koľko milimetrov dráhy pokrýva jeden pixel. Vyplýva z optiky, nie len z letového plánu: mm na pixel sa rovná šírke snímača krát pracovná vzdialenosť, delené ohniskovou vzdialenosťou krát šírka obrazu.

Detekcia a meranie majú rôzne prahy a ich zamieňanie je miesto, kde nároky na rozlíšenie zvyčajne zlyhávajú. Trhlina užšia ako jeden pixel môže byť stále detekovaná, pretože stmaví pixel, ktorý len čiastočne vypĺňa. Určiť jej šírku je iný problém. Pracovné pravidlo je, že prvok potrebuje približne tri pixely naprieč, kým jeho nameraná šírka niečo znamená, a aj pri troch pixeloch je presnosť nízka. Pri 0,1 mm na pixel trhlina široká 0,3 mm zaberá presne tri pixely a je už na hranici toho, čo meranie podporuje.

Toto pravidlo mení GSD na čestný limit závažnosti.

Nominálna hodnota je strop, nikdy nie prísľub. Hrubá textúra povrchu rozmazáva okraje trhlín o jeden až tri pixely. Neostrý záber pridáva jeden až tri ďalšie. Ne kolmý uhol kamery vnáša perspektívnu chybu, ktorá musí byť geometricky opravená, inak sa stane chybou šírky. Techniky subpixelových hrán obnovujú časť straty a fotogrametria kombinovaná s hlbokým učením bola hlásená s priemernými chybami 0,26–0,71 mm pre trhliny pod 5 mm, čo je porovnateľné s manuálnou porovnávacou kartou na trhliny s presnosťou približne ±0,5 mm. Nič z toho nezachráni prieskum letiaci príliš vysoko na otázku, ktorá sa kladie.

Praktickým dôsledkom je, že výška skenu je rozhodnutie o pásmach závažnosti, nie o tom, ako rýchlo možno dráhu pokryť. Opýtajte sa, aká je najmenšia trhlina, pre ktorú potrebujete číslo, vráťte sa cez tri pixely k GSD a leťte to. Meranie šírky trhliny je len také dobré, aká je kalibrácia za ním, a kalibrácia je len taká dobrá, aká je geometria, z ktorej bola odvodená.

Ako sa sken mení na hodnotenie stavu

Pipeline je mechanická, akonáhle existujú snímky. Segmentujte pixely trhlín. Preveďte pixelové vzdialenosti na milimetre pomocou kalibračného faktora. Odvoďte šírku pozdĺž stredovej čiary, buď transformáciou vzdialenosti z masky, alebo vzorkovaním profilov kolmých na trhlinu. Rozdeľte šírky do úrovní závažnosti. Spočítajte dĺžku alebo plochu podľa typu poruchy a závažnosti, aby ste získali rozsah. Vyhľadajte odpočítanú hodnotu pre každú kombináciu, spustite iteráciu opravenej odpočítanej hodnoty a odpočítajte od 100.

Letisková metóda je ASTM D5340, nie ASTM D6433 používaná pre cesty a parkoviská. Vzorkové jednotky sú definované odlišne pre tuhý a pružný povrch, podľa počtu dosiek a podľa plochy, a čísla uvádzané v sekundárnych zdrojoch sa navzájom nezhodujú. Zoberte ich z vydania normy, ktoré skutočne vlastníte, nie zo súhrnu. To, čo FAA AC 150/5380-7B stanovuje, je frekvencia: federálne viazané letisko musí vykonať podrobnú kontrolu svojich letiskových povrchov aspoň raz ročne v rámci svojho programu riadenia povrchov, a ak sa vykoná prieskum PCI podľa D5340, interval medzi týmito podrobnými kontrolami môže byť predĺžený na tri roky. Ročná kontrola je základná línia a prieskum PCI je to, čo kupuje dlhší interval. V bežnej praxi je PCI 70 miesto, kde začína plánovanie obnovy pre dráhu, a PCI 55 je miesto, kde rekonštrukcia vstupuje do diskusie, hoci ani jedno číslo sa v obežníku neobjavuje.

To, čo automatizovaný sken produkuje, je proxy známka a nazývať to inak je prehnané tvrdenie. Je opakovateľný, pokrýva celý povrch namiesto vzorky a je ukotvený k rovnakým definíciám porúch. Nebol podpísaný certifikovaným hodnotiteľom. Tento rozdiel a to, nakoľko skutočne záleží na rozpočtovanie, si zaslúži vlastné spracovanie a dostane ho v sprievodnom príspevku o samotnom indexe.

Kde sken nenahrádza topánky ani jadrový vývrt

Štyri veci zostávajú na zemi.

Čokoľvek hmatové. Či je trhlina aktívna alebo neaktívna, či je tesnenie stále priľnuté k čelu trhliny, či výplň škáry vyjde von v ruke. Žiadna kamera nerozlišuje priľnavosť.

Čokoľvek podpovrchové. Hrúbky vrstiev, vlhkosť podkladu, tuhosť podložia. Jadrové vývrty, deflektometrické testovanie a georadar odpovedajú na tieto otázky a nič letiace na ne neodpovedá.

Čokoľvek objemové. Medzery v mieste a obsah spojiva pochádzajú z jadrového vývrtu testovaného v laboratóriu. Povrch vám ukazuje len dôsledok, o roky neskôr, ako rozpad.

Overenie. Prvýkrát, čo detekčný model beží na konkrétnom povrchu, by mal niekto prejsť vzorku jeho zistení a písomne s ním nesúhlasiť. Takto sa dozviete, čo nadhodnocuje, zvyčajne gumové usadeniny, drážkovanie a staré tesnenie.

Užitočný rámec je deľba práce. Sken vám hovorí, kam sa pozrieť a ako sa celý povrch vyvíja medzi návštevami. Prechádzka a jadrový vývrt vám hovoria, čo sa deje na miestach, ktoré sken označil. Ani jedno nenahrádza druhé a letisko, ktoré si kúpi len jedno z nich, háda o polovici problému.

Čo lietame

Náš sken povrchu dráhy pokrýva celú šírku dráhy alebo rolovacej dráhy v jednom hadovitom prelete v nízkej výške, pričom každý obrázok je georeferencovaný s presnosťou RTK, aby sa ďalší prieskum porovnával s týmto namiesto začatia odznova. Počet preletov a rozostupy sú vypočítané z kamery a požadovaného prekrytia, nie odhadované, čo je jediný spôsob, ako zabezpečiť, že vzdialenosť vzorky na zemi, ktorú správa uvádza, je tá, pri ktorej sa skutočne letelo.

Pochádza z rovnakej návštevy ako svetlá a priblíženie, čo je pointa. Ako sme uviedli v článku o tom, čo vlastne stojí kontrola PAPI , akonáhle je posádka na mieste a koordinovaná s vašou vežou, marginálne náklady na zobrazenie povrchu sú malé.