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摘要：无人机在公路桥梁检测中的应用，不仅需要投入的检测成本低，而且检测具有灵活性、高效性的特征，本文结合无人机在公路桥梁检测中的应用原理，详细分析无人机导航定位技术、无人机飞行姿态控制技术、无人机避障技术以及图像识别技术等在其中的应用，并总结无人机在桥梁索力检测、桥梁振动检测等方面的应用策略，希望为提高无人机在公路桥梁检测中的应用水平提供参考。

关键词：无人机；公路桥梁；桥梁检测；应用措施

近年来，我国桥梁坍塌事故发生率较高，对人们的日常出行安全带来严重威胁。为保证公路桥梁使用的安全性、稳定性，需要加强对公路桥梁检测的重视，尤其是在现代化社会发展背景下，借助无人机技术，实现高精准度的检测，对桥墩、桥梁侧面等各部位进行检测，及时发隐藏在其中的病害问题，并做好分析和处理，避免留下严重的隐患，为公路桥梁的正常稳定使用提供保证。

1无人机在公路桥梁检测中的应用原理

无人机在公路桥梁检测中的应用，主要是利用无人机进行航拍和数据采集，并通过图像处理、数据分析和结构评估等技术手段，对桥梁进行检测和评估。在公路桥梁检测过程中，无人机可以搭载高分辨率相机或激光扫描仪等传感器，通过飞行航线进行航拍，获取桥梁的实时图像、视频或点云数据，这些数据能够提供全面、多角度的桥梁表面信息和结构参数。同时对无人机采集的图像数据进行图像处理和计算机视觉算法分析，这样可以从中提取桥梁表面的纹理、裂缝、腐蚀或其他损伤等特征，为工程师发现问题提供参考。除此之外，将无人机采集的图像、视频或点云数据与桥梁的结构参数、历史数据等进行整合和分析，对数学模型或人工智能算法结构进行合理的构建，这样可以对结构的情况进行客观合理评估和分析，以便更好的确定桥梁的结构状况[1]。另外通过实时传输无人机采集的图像和数据，相关人员可以远程监控桥梁的状况，随时获得实时反馈，为工作人员的决策提供支持。

2无人机在公路桥梁检测中的应用作用

无人机在公路桥梁检测中的应用具有非常重要的影响作用，不仅可以提供快速、高效的数据采集手段，而且还可以实现安全监测等，以此来提高桥梁检测的效率和准确性，为公路桥梁的安全运行提供保证。

2.1有利于快速、高效的采集数据

无人机相比传统的人工巡检方法可以以更快的速度飞行，携带高分辨率的相机或激光扫描仪等传感器，从中快速获取桥梁的全景图像、视频或点云数据，以此来提高数据采集的效率。

2.2有利于做好安全监测

在检测时，利用无人机可以避免人员因为高空作业而面临的危险，减少人为巡检的风险。此外，无人机还可以飞行到难以到达的部位，如桥墩底部或悬挑结构的顶部，这样可以对图像、数据等进行收集和安全监测。

2.4有利于实现全面视角的分析

无人机可以飞行至桥梁各个方向和角度，并通过航拍获取多个角度的图像和数据，提供相对比较全面的观察视角，方便工作人员更好地了解桥梁的状况，及时发现隐蔽的缺陷和损伤，有利于提前做好预警，并规避潜在风险。

2.5高精度的数据分析

无人机采集的图像和数据可以通过图像处理、数据分析和结构评估等技术，对其展开更加深入的分析，利用分析结果来讨论桥梁结构的问题，如裂缝、腐蚀、变形等，促使相关工作人员可以及时做好结构健康评估，并制定相应的维护和修复方案。

2.6实时监测与反馈

无人机可以实时传输图像和数据，促使相关工作人员可以远程监测桥梁的状态和变化趋势，一旦发现异常或紧急情况，可以及时做出响应，保证桥梁的安全性和运行可靠性。

3无人机在公路桥梁检测中的应用

3.1无人机导航定位技术

无人机导航定位技术可以通过全球定位系统和惯性导航系统等传感器实时获取无人机的位置信息，并结合地图数据进行路径规划，尤其是在桥梁检测任务中，对路径进行合理规划，将无人机飞行到需要检测的位置，实现对桥梁各个部位的精准覆盖。由于公路桥梁通常处于开放空间范围内，所以受到气流和风力等因素的影响较大，此时利用无人机导航定位技术，以其自动驾驶系统为基础，对无人机进行精确的姿态控制和航向调整，这样可以保证无人机稳定地悬停、飞行或绕桥巡航，以便从中获取清晰、稳定的图像和数据[2]。除此之外，利用无人机导航定位技术，结合激光扫描仪等传感器的数据采集，可以对公路桥梁的三维模型进行构建，以此来实现对地形的客观合理分析。工作人员可以通过地面站对无人机的位置与飞行轨迹进行实时观察，同时还可以对桥梁检测的进展情况进行监测，并对无人机进行远程控制和指导，为检测过程的准确性和安全性提供保障。另外无人机在检测过程中，其采集的图像、视频和点云数据等都需要与现有的地理信息系统数据进行匹配，保证数据的一致性，进而提高桥梁检测的准确性和可靠性。

3.2无人机飞行姿态控制技术

公路桥梁检测过程中，通常需要借助无人机在近距离下进行低空飞行，而桥梁周围的气流和风力等因素会对无人机造成干扰，导致飞行不稳定，此时通过无人机飞行姿态控制技术中的传感器测量和自动控制系统，可以对无人机的姿态进行实时调节，促使其可以保持平稳的飞行状态，为数据采集的质量和安全性提供保证。一般桥梁检测时需要获取高质量的图像和视频数据，这样可以对桥梁结构进行分析和评估，而借助无人机飞行姿态控制技术可以调整无人机的角度和位置，使相机或传感器获得最佳视角，并减少图像模糊、抖动等影响图像质量的因素，有利于提高数据采集的效果[3]。无人机在桥梁检测中的应用，需要对特定目标进行定点悬停或跟踪，如某个桥梁细节部位或者结构缺陷等，利用该技术可以根据预设的目标位置和轨迹，实现无人机的自动定点悬停或目标追踪，对目标区域进行精准定位。除此之外，在桥梁检测过程中，无人机需要沿着预定的航线进行飞行，同时还需要避免碰撞和避开障碍物，该技术可以结合导航系统和障碍物识别技术，在飞行过程中自动规划合适的飞行路径，并通过调整飞行姿态来避开障碍物，为飞行的安全性提供基本保障。另外在桥梁检测任务中，难免会遇到风速变化、突发事件等因素引起无人机的姿态偏差，而利用无人机飞行姿态控制技术可以获取无人机当前的姿态信息，并及时进行纠正，保证其可以维持稳定的飞行姿态，为数据采集的准确性提供保证。无人机飞行姿态控制技术应用流程，如图1所示。

3.3无人机避障技术

无人机避障技术在公路桥梁检测中的应用至关重要，可以帮助无人机在飞行过程中自主识别和避开潜在的障碍物，保证飞行的安全性和稳定性，避免出现故障。在无人机运行过程中，会配备各种传感器，如摄像头、雷达、超声波或红外线传感器等，这样可以实时获取周围环境的信息。而避障技术通过分析传感器数据，识别并定位无人机周围的障碍物，促使无人机能够避开潜在的碰撞风险[4]。避障技术在使用时，主要是结合导航系统，根据已知障碍物的位置和地形信息，自动规划无人机的飞行路径，不仅会优化路径，使得无人机能够绕过或避开障碍物，而且还会根据实际情况尽量选择最短、最安全的路线，以此来提高工作效率。无人机避障技术不仅仅是静态的路径规划，而且还能够实时监测无人机周围的动态环境并做出相应的反应，当有新的障碍物出现或现有障碍物的位置发生变化时，无人机可以快速调整飞行轨迹，避免与障碍物发生碰撞。尤其新时期背景下，随着人工智能技术的发展，无人机避障技术也在不断演进，比如在深度学习基础上的图像识别算法，就可以识别并分类各种类型的障碍物，避免无人机在公路桥梁检测中出现故障问题。无人机避障技术应用，如图2所示。

3.4图像识别技术

图像识别技术在公路桥梁检测中的应用，主要是对桥梁的图像数据进行采集，利用图像识别技术可以对桥梁的结构进行分析和检测，从中判断桥梁的缺陷或损伤情况，比如可以识别裂缝、腐蚀、变形等构件缺陷，以便及时发现桥梁的问题。公路桥梁检测过程中，图像识别技术可以对桥梁的结构进行分析和测量，比如测量桥梁的长度、宽度、高度等尺寸参数，确定不同构件之间的距离和角度关系，还可以对桥梁周围的草地或绿化植被状况进行评估，借助图像数据的分析结果，可以判断草地是否需要修剪、除草或施肥等维护措施，并及时采取相应的行动，避免留下隐患[5]。除此之外，图像识别技术还可以对桥墩进行自动检测和分类，识别出桥墩的位置、尺寸、形状等信息，进而对桥墩进行分类和统计。该技术还可以与其他传感器相结合，实现对桥梁的动态监测和预警，以便识别出异常情况，如车辆碰撞、桥梁下沉等，这样不仅可以及时发出预警信号，而且还可以及时采取紧急措施，避免发生更加严重的事故。

4无人机在公路桥梁各环节检测中的应用

4.1无人机在桥梁索力检测中的应用

无人机在桥梁索力检测中的应用具有实质性意义，可以提供高效、精准的数据采集和分析，并对桥梁进行状态监测和维护管理。在桥梁索力检测时，无人机可以搭载高精度传感器，如激光测距仪、压力传感器等，对桥梁索力进行非接触式监测，此时通过无人机飞行在桥梁上空，可以利用激光测距技术实时测量索力的张力情况，这样可以从中获取到桥梁各个位置的索力数据。与此同时，无人机可以对桥梁索力进行全面扫描，进而检测索力的分布情况，将测量得到的索力数据与设计或标准值进行对比分析，这样可以判断其是否存在异常情况，如部位索力异常偏大或偏小[6]。除此之外，对桥梁索力进行监测时，可以将数据与历史数据进行比对分析，以此来评估桥梁的结构状态和安全性，对预测索力的演化趋势进行分析，并提供可靠的参考依据，为后续方案编制提供支持。另外无人机采集的索力数据可以与其它传感器数据进行融合，如加速度传感器、应变计等，这样可以提供更全面的桥梁结构信息，还可以获取高清晰度的图像数据，对结构损伤和缺陷识别等提供参考。

4.2无人机在桥梁振动检测中的应用

无人机在桥梁振动检测中的应用，主要是搭载合适的传感器和采集设备来对桥梁振动数据进行实时监测和分析，为桥梁结构的健康状况评估和维护提供重要支持。无人机飞行在桥梁上空时可以获取桥梁不同位置的振动数据，并将其记录下来，利用这些数据可以分析桥梁的结构动力特性、自然频率以及振动幅值等参数。由于桥梁的振动特性与其结构健康状态密切相关，所以无人机可以周期性地对桥梁进行振动监测，对振动数据的变化情况进行分析，可以评估桥梁的结构健康状况，这样可以及早发现振动异常情况，对结构的失效潜在风险等也能够进行预测和分析。在检测过程中，利用桥梁振动数据，可以检测和诊断桥梁中的结构缺陷，如裂缝、锈蚀、疲劳等问题，并对振动模式和频谱进行分析，以便确定缺陷的具体位置、类型和程度，为后续维护和修复工作提供指导。此外通过大量的振动数据采集和分析，无人机可以为桥梁动态行为研究提供支持，还可以更直观地展示桥梁的振动特性和变化趋势，促使决策者可以更好的理解和评估桥梁振动状况，为维护和管理策略的制定和实施提供参考。

4.3无人机在桥梁劣化检测中的应用

无人机在桥梁劣化检测中的应用，可以飞越桥梁，并使用高清相机、红外相机和激光扫描仪等设备对桥梁结构进行全面的检查，捕捉桥梁的实时状况，这样可以更精准的识别裂缝、腐蚀、锈蚀和其他结构问题。在桥梁劣化检测时，通过利用无人机技术可以定期执行桥梁巡视任务，利用高分辨率图像和视频记录桥梁的变化情况，该技术明显的优势在于可以快速地完成巡视工作，并提供高质量的视觉材料，为维护人员等提供可参考依据。通常无人机配备的激光雷达系统，这样可以进行精准的三维扫描，从中获取桥梁的几何形状和尺寸数据，利用这种高精度的测量，可以准确评估桥梁的变形、磨损和结构失稳情况。除此之外，无人机配备的红外热像仪可以探测桥梁结构中的隐蔽问题，如潜在的热点、温度异常或隐蔽的冷却线路等，该类型技术在应用时，不仅可以快速发现桥梁的热异常区域，而且还可以尽早预警潜在结构故障，避免造成更加严重的后果。需要注意的是利用无人机获取到的大量数据都需要借助专业的数据处理，对收集到的图像、视频和传感器数据进行分析，从中可以提取出有关桥梁结构的关键信息，这样可以预测结构的剩余寿命，并为决策者提供可靠的参考意见。

5结语

无人机在公路桥梁检测中的应用，不仅可以妥善处理好目前桥梁检测中存在的各类问题，而且还可以提高检测效率和质量。目前可以选择和使用的无人机检测技术手段较多，要根据公路桥梁的现状，选择适合的检测技术，并做好各部位的检测工作，这样不仅可以提高检测的准确性、有效性，而且还可以根据检测结果及时做好修复处理，为公路桥梁的稳定性、安全性提供保障。

参考文献：

[1]李欣，林婧，侯泽群等.无人机航空摄影技术在桥梁检测中的应用研究[J].西部交通科技，2023，（05）：111-113.

[2]张劲泉，晋杰，汪云峰等.公路桥梁智能检测技术与装备研究进展[J].公路交通科技，2023，40（01）：1-27+58.

[3]毛琳，王超，余星宇等.基于无人机倾斜摄影的桥梁三维建模研究[J].港工技术，2022，59（06）：58-62.

[4]杨航.微型无人机在公路桥梁养护检测工程中的应用[J].数据通信，2022，（04）：52-54.

[5]黄若昀，范昊罡.新型无人机检测技术在桥梁检测工程中的应用策略[J].中阿科技论坛（中英文），2022，（08）：140-144.

[6]石浩.无人机在公路应急抢险及桥梁日常巡检中的应用[J].甘肃科技纵横，2020，49（04）：61-63+88.

作者简介；曾金鹏（1989年1月），男，汉，湖南邵东人，市政工程中级，本科学历，主要研究方向：道路桥梁工程试验检测。