无人机系统是以无人机为载体，搭载摄像、摄影、检测等设备，与无线通信、控制、数据传输处理、展示终端等组成的航拍跟踪、事件监测、检测系统的统称。无人机因具有机动灵活、覆盖面广、适应性强、成本低廉等特点，目前在电力、农业、林业、交通、环保、公安交警、军事等诸多领域日益得到广泛的应用。交通运输行业具有点多、线长、面广的特点，基础设施长大化、行业管理多样化、地域环境复杂化，导致传统的行业管理手段难以适应行业高质量发展的新要求，出现管理难度大、效率低的问题。近年来，随着无人机的日益普及，各级交通运输管理部门将无人机系统应用到应急处置、养护巡检、桥梁健康检测、施工进度检查、交通规划勘察、路域环境整治、路政巡逻等诸多实战场景中，取得了事半功倍的效果。
为了进一步验证无人机系统在交通运输行业中的应用实际效果，我们联合大疆无人机公司在湖南省相关市州选取了几个典型的应用场景，采用无人机现场航拍，后期进行数据处理，取得了令人满意的效果。
一、湘潭市杨梅洲大桥交通施工安全、进度监管
湘潭市杨梅洲大桥及南北引线位于湘潭市境内，连接雨湖区和岳塘区，西起西二环，跨越湘江西汊河、杨梅洲、湘江及东岸湘江风光带，东至建设路，与河东大道相接，是跨越湘江的重要过江桥梁，有着“湘江第一跨”之称。杨梅洲大桥主要由主桥、东引桥、西引桥、互通匝道桥组成。大桥以桥梁形式跨越湘江，桥梁两岸设置两座互通立交分别连接沿江南路和滨江中路，并在河西侧设置两座上下杨梅洲岛的平行匝道。路线全长2400米，其中桥梁全长2123米。主桥为双塔混合梁斜拉桥，全长1108米，斜拉主跨658米，宽51.7米。全桥共计168根斜拉索。大桥设计速度60公里/时，采用双向六车道设计，并设置非机动车道及人行道。
在湘潭市交通运输局基建科、信息科相关人员的陪同下，技术人员采用大疆M200无人机搭载Z30相机（30倍光学变焦），选取大桥东岸为起飞点，飞行高度为100米，用时45分钟，对整个杨梅洲大桥的施工现场安全情况、施工进度情况进行了巡查，效果如下：
图1-1无人机航拍杨梅洲大桥整体建设进度
图1-2桥墩浇筑情况
图1-3工地物料堆放情况
图1-4东引桥沿线建设拆迁进度
图1-5西引桥建设进度
图1-6施工现场工人作业监测
洞庭湖大桥位于洞庭湖与长江交汇处，东接岳阳市区洞庭大道和107国道、京珠高速公路，西连省道3063线，是国内目前最长的内河公路桥，是我国第一座三塔双索面斜拉大桥，亚洲首座不等高三塔双斜索面预应力混凝土漂浮体系斜拉桥。大桥横跨东洞庭湖区，全长10174.2米，主桥梁长5747.8米。主桥桥面高52米，主桥桥型为不等高三塔、双索面空间索、全飘浮体系的预应力钢筋混凝土肋板梁式结构的斜拉桥，跨径为130+310+310+130米。索塔为双室宝石型断面，中塔高为125.684米，两边塔高为99.311米。三塔基础为3米和3.2米大直径钻孔灌注桩。引桥为连续梁桥，跨径20至50米，基础直径为1.8和2.5米钻孔灌注桩。
在洞庭湖大桥养护中心负责人员的陪同下，技术人员利用一个下午的时间，采用大疆M210无人机，分别上置云台相机Z30（30倍光学变焦）、下置X5S云台相机（4/3英寸COMS，2080万像素），对洞庭湖大桥完成了从塔顶到桥底板到桥墩的全方位检测，具体效果如下图所示。
图2-1洞庭湖大桥索塔航拍
图2-2斜拉索破损细节
图2-3桥底板传感器设备检查
图2-4索塔侧面砸伤痕迹细节
图2-5支座橡胶圈检查
图2-6桥塔露筋细节
图2-7桥底板裂缝检查
三、湘西州铁山河大桥资产三维建模管理
铁山河大桥位于泸溪县城武溪镇，大桥全长454.83米，宽13.5米，全桥跨径组合为3*100m（主桥）+8*16m（引桥），设计速度40公里/时，采用双向车道设计，并设置人行道。1993年9月大桥正式竣工通车，作为319国道跨沅水连接泸溪、怀化的重要交通枢纽，标志319国道泸溪段结束了轮渡的历史，成为开通湘西南大门的交通枢纽，是湖南与祖国大西南联系的纽带。
在湘西州交通运输局、泸溪县公路局相关人员的陪同下，技术人员采用大疆M210无人机，分别上置云台相机Z30（30倍光学变焦）、下置X5S云台相机（4/3英寸COMS，2080万像素），精灵4P无人机（1英寸CMOS，2000万像素），利用一上午的时间对铁山河大桥进行了全方位的影像拍摄，取得了相关数据。通过后期对数据进行建模处理，得到了铁山河大桥360度全方位动态三维模型，清晰地展示了大桥的基础设施现状、风情物貌等，形成了比较完备的大桥资产管理的电子档案。具体效果如图所示。
图3-1铁山河大桥全貌
图3-2查看拱圈裂缝修补区是否有扩大趋势
图3-3拱圈露筋情况
图3-4查看桥塔基础是否存在开裂、变形、垃圾等
图3-5铁山河大桥无人机三维建模效果（侧面）
图3-6铁山河大桥无人机三维建模效果（斜侧）
四、关于无人机应用的思考
（一）无人机在交通运输行业应用前景大有可为。本次几种场景的无人机应用，都是在地方交通部门业务管理人员的陪同下完成的，给他们的直接感受就是无人机的高效、直观、全面不留死角，超出他们之前的预期，因而，对采取无人机手段进行行业管理、运行维护均产生了更大的兴趣和更高的期望。采取人工手段进行桥梁健康检测，必要时因需要工程车辆和人员上桥进行作业，就必需采取交通管制措施，因而会影响到车辆的交通通行，而采用无人机进行检测，一般不需要进行交通管制，对正常的交通通行没有任何影响，这也是其优势所在。另外，人工检测还存在以下问题:需要大量人力、物力和财力;检测手段有限并存在诸多检查盲点;检测结果主观性强且难于量化;缺少整体性;周期长且实时性差等，采取无人机方法，基本可以克服上述问题。当然，本次无人机桥梁健康检测场景应用，因条件限制，我们只搭载了影像设备，只对桥梁的外观状况进行了观测观察，对隐性的安全隐患，则需要搭载更专业的检测设备才可以进一步发现。
（二）管理部门要优先考虑购买无人机服务，而不是购买无人机设备。据悉，一些交通管理部门专门购置了无人机设备，甚至成立了专门的无人机机构，但应用效果并不理想，一是无人机操作人员虽然经过了一定的培训，但操作水平有限，导致一些情况下效果并不如意；二是对非日常性的工作，无人机应用并不频繁，相当一部分时间无人机处于闲置状态，导致投入产出比不高；三是无人机及设备的后期维护费用也是一笔不小的投入。因此，笔者更倾向于管理部门采取向无人机服务公司购买服务的形式将无人机引入到行业管理中来，服务一次支付一次的服务费用，轻资产的模式，可以使管理部门更可以轻装上阵，省去不少管理成本。我们本次几种应用场景的实践能够顺利开展，除了管理部门的大力支持外，也赖于无人机公司专业飞手的熟练操控，使整个航拍过程能够一气呵成，没有出现意外状况，这是无人机公司的优势所在。管理部门的服务需求对无人机公司也提出了新的要求，就是要从卖产品向提供服务转变，搭建无人机服务平台，深入挖掘各行各业的需求，无人机作为载体，要根据不同的行业需求方便搭载各类影像、红外、激光等设备，以满足这些行业需求。
（三）标准化的无人机操作规范和规程是行业应用效果的必要保证。凡事必有规矩，针对无人机应用于行业的不同场景，需制定相应的飞行操作规范，从起飞到降落，需遵循规定的操作步骤和规程，这样不论对管理者还是对无人机服务公司而言，都可以做到有据可依、有章可循，也可以使无人机在行业应用做到更科学、更规范、更有效。
作者：乔川龙 湖南省交通运输厅科技信息中心
苏 岑 深圳市大疆创新科技有限公司
湘潭市交通运输局易卓、湘西州交通运输局朱涵、岳阳市交通运输局吴志昂对本文亦有贡献，一并致谢。
