桥梁的坍塌是一种突然性的事件，时有发生，它给我们的社会带来巨大的影响。由于许多原因，维护不善成为许多倒塌桥梁的主要原因。此外，还有桥梁老化的情况。为了防止这种不必要的事件发生，必须进行连续的桥梁监测和及时的维护。

在桥梁检测中，目视检查是最广泛使用的方法，但它在很大程度上依赖于检查员的经验。对核查人员来说，这也是耗时、劳动密集、成本高昂、破坏性甚至不安全的。为了解决其局限性，近年来，人们越来越关注无人机的使用，预计无人机将使检查过程更安全、更快、更具成本效益。此外，它还可以覆盖检查员难以触及的区域。然而，这种方式仍然处于原始阶段，还存在许多问题需要处理才能真正实现。

以美国为例，到2016年的数据显示，存在结构性缺陷和问题的桥梁数量占现有桥梁总数的10%，这些桥梁平均使用的寿命是43年。再比如，在日本，有一半的桥梁到2030年，使用寿命将达到50年。桥梁基础设施的老化问题是不可避免的，所以需要提前部署应对方法和措施。

在部署应对方法和措施之前，需要准确了解桥梁的现况。这就需要通过监测得到有效数据，再进行评估。通常情况下，是人力通过外观检查，这种方法比较耗时，同时成本高，精确性不稳定。

短板与问题

最近几年，无人机在各个领域的使用越来越频繁。使用无人机检测桥梁可以解决现有的或是传统方法的局限性，同时会增加安全性与快捷度。通过图像采集设备，获取大量数字化的图像和信息，可以使桥梁的检测信息更严谨。

说到现实中的应用，目前仍有很多技术方面的挑战。例如：无人机的本地化及检测需要的时间较长，等等。

将无人机应用于桥梁健康监测所面临的问题进行总结，可以分为四大主要方面。

第一，需检测的区域无人机是否可以到达？在实际操作中，很多时候是不能确定的。另外，无人机如何按照GPS所界定的方位准确飞行。实操中，无人机一般是通过GPS导航，但是GPS的信号容易受外在条件的干扰，出现无信号和信号不稳定的情况，当无人机进入监测区域后，如何获取准确有效的数据，同样需要认真考量。

第二，如何将无人机的性能娴熟地运用到桥梁检测中。通常商用无人机在飞行时，受到自重、风力等因素的影响，在驾驶时会出现难以把控的情况，从这个角度讲，用于桥梁检测的无人机需具备特殊性。

第三，图像数据的获取。无人机获取的数据图像质量是否能达到要求，这是最关键的一点。

第四，桥梁受到损坏时如何快速获取损坏情况的信息。

解决方案

第一，对于无人机的定位，特别是桥下的定位，是关于GPS界定环境的问题。在韩国，相关单位研究了基于录像的SLAM方法应对这个问题。这种方法是基于探头的技术，使用相机和RMU来估计无人机在桥下的位置。通过这种方法测试获得的结果，提高了GPS定位的准确性，获得相应的检测数据信息，从而能够非常清楚地看到桥梁的情况。

第二，关于无人机可进入性的限制和局限性问题，目前的研究结果，是选用带有附着能力的无人机进行检测。它自身能够非常紧密地附着在需要检测的结构上，这种无人机可以非常容易地检测到倾斜度比较大的部位和结构。

第三，无人机性能使用问题。如果只是常规的商用无人机不能满足桥梁的检测操作。目前正在研究专用的无人机，专门针对检测所需的功能，包括飞行状态、准确性、操控性等方面，实现定制化无人机做桥梁的检测。

第四，关于破损状况的识别和探测。用于不同类型破损的识别，主要是对于裂缝的探测，可以采用R-CNN的方法，获得混凝土结构既有图像，把获取的图像放入分析网格中，做进一步的裂缝分析。R-CNN可分为快速R-CNN和遮蔽R-CNN两种模式。这里包括针对第三项问题，在获取了图像之后评估其质量，然后找到相应的破损点。

目前还有将无人机应用于桥梁涂层厚度和腐蚀诊断的监测分析案例，通过获取数据再进行分析，可以了解涂层的厚度和材料腐蚀的情况，通过定点监测对这些情况实现可视化观察。但其过程存在一些缺陷，如假报警等。对于这种情况可以使用混合扫描系统，观察到更全面的影像，准确率可以提高40%，减少误报率。

目前，有不少基础设施安全公司在做这种项目实践，这些研究的目标都是基于使用无人机进行更好、更全面、更精确的桥梁检测，可以在耗时、成本、人力、效果等方面得到全面的提升。

本文刊载 /《大桥养护与运营》杂志 2019年 第3期 总第7期

作者 / Hyung-Jo Jung

作者单位 / 韩国科学技术高级研究院，结构控制与智能系统实验室

(文章来源52监测网，本文转载自桥梁杂志，仅用来学习及交流，侵权删）