侯娜

辽宁省交通规划设计院公路养护技术研发中心 辽宁沈阳 110111

激光成像技术在公路隧道检测中的应用

侯娜

辽宁省交通规划设计院公路养护技术研发中心 辽宁沈阳 110111

公路隧道检测对于保证交通运输安全具有十分重要的作用，本文基于对公路隧道检测中应用激光成像技术的基本原理进行了较深入地探讨，并分析处理检测数据结果，对于促进激光成像技术的应用具有十分积极的意义。

激光成像技术；隧道检测；数据采集

1.前言

激光是二十世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后的又一重大发明。光由物质原子中发射出来，原子获得能量后处于不稳定状态，被称为激发状态，它将以光子形式发射能量。电灯泡等普通光源发来各不相同的光子，而不团结跑向各个方向。激光是被激发的光子队列，具有相同光学特性的光子队列保持一致步调，因此具有很大威力。激光是由英文LASER音译而成，是指扩大的受激辐射光。激光的英文名已充分表述了激光制造的过程，1916年美国物理学家爱因斯坦发现了激光原理，根据我国著名科学家钱学森建议，1964年将“光受激辐射”改称激光，随着近年来，激光技术的不断发展，目前已得到十分广泛的应用。

激光成像主要是利用激光束对物体进行扫描后，根据反射回来的反射光束获得不同排布顺序而形成图像，利用图像落差对成像进行反映。激光成像具有超视距的探测能力，可广泛应用于卫星激光扫描成像，未来应用于遥感测绘、激光解析电离成像技术、激光扫描显示等众多科技领域。

2.公路隧道应用激光成像技术检测的原理

激光成像技术应用的软件系统包括前端信息数据采集与后台信息数据分析两个系统。通常情况下，采集、存储及整合公路隧道的动态实时信息时，主要在前端信息数据采集系统中应用激光成像技术。采用图像形式对整理好的信息迅速处理，进而生成二、三维图像，直至形成数据结果分析报表。结合隧道数据采样密度要求及空间分布状况，激光扫描传感器将激光测量光束采用光学扫描方式向被测物体表面进行精确投射，受反射作用影响，采用天线回收反射波，最后采用信号处理器处理收集的数据信号成像。全过程应根据采样要求严格执行，但对测量光束发射和对反射波采用激光扫描传感器采集过程中，有关人员可采用激发成像技术记录反射波信号强度。由于隧道物质表面具有不同介质而使得其反射系数也各不相同，导致产生不同强度的反射波信号。采用信号处理服务器将不同信号强度的信号向灰度图像转化后进行计算，灰度值不同可实现检测公路隧道的成像。

3.分析处理公路隧道的检测数据

激光成像技术在处理分析公路隧道监测数据的过程中，主要是在后端信息数据分析系统中体现，系统主要用于分析处理采集的数据结果并生成相应报表。在断面显示设置中将由前端信息数据采集系统整理的数据信息向灰度转化，直至将公路隧道内部表面生成全息展示图。而生成报表是修正信息数据后，以二维或三维图像的形式采用系统逻辑分析运算展示公路隧道内部病害情况，以利于有关技术人员获得检测报表。激光成像技术应用于公路隧道检测中可将隧道基本轮廓图进行实时显示，在现场利于有关技术人员实施初步测量估算。在相关数据信息得到后，由专业人员与隧道图像信息及专用数据处理软件相结合对其处理。根据采集获得的隧道表面图像初步判断隧道中可能存在的隐藏病害，并在数据库中及时存入检测得到的有关病害信息，以利于日后采取修复处理措施。还可统计分析探测得到的病害，利于有关技术人员实施后续工作。

通常情况下，在对公路隧道检测数据进行处理时，可根据以下流程分步实施。首先，采用激光扫描测量隧道，处理采集到的有关数据信息，再将处理的图像向信息管理系统导入，由软件系统判读图像后，评价数据，最后，根据评价结果形成隧道砌衬病害的检测报告。

4.分析具体实例的应用

在实际应用中，结合采用激光成像技术检测正在安全应用的公路隧道的具体案例开始分析研究，初步探讨激光成像技术在隧道检测中的探测效果。探测人员应用激光成像技术分析处理前端的有关信息数据，并与断面显示画面相结合初步判断隧道表面发生病害的具体部位，再利用后端信息数据处理分析系统的逻辑运算作用，定量分析公路隧道病害。在检测过程中，轨道小车运行匀速、平稳，确保技术人员可有效采集公路隧道信息数据。在对公路隧道衬砌表面病害进行处理的过程中，将获得的病害扫描图像与图像信息管理系统相结合，标明分布在隧道内避车洞、接触网等设施及衬砌表面发生掉块、渗水、裂纹、腐蚀等病害的具体部位，利用统计分析法定量评价公路隧道的病害程度。由上述步骤可发现，激光成像技术应用在公路隧道检测中不只是使最终的检测报表及时迅速的自动获得，还可以获得隧道发生具体病害情况的扫描图像，使隧道检测明显提高效率和准确性。

在实际检测过程中，对比隧道数据分析结果与现场实际情况，可发现还应深入解决有关技术问题，才可确保激光成像技术得到预期效果。针对季节性渗水病害问题进行处理时，难以确保隧道无水渗出而水痕迹留在隧道壁的情况下，在图像中可甄别出渗水病害是否存在。此外，在白天对隧道洞口位置的裂纹进行检测时，可能由于受到光线影响而难以全部识别裂纹。除此之外，在裂纹与隧道壁具有比较接近的颜色时，对裂纹识别时激光成像技术也具有较大难度，准确度也将受到一定影响。在导入图像管理系统放入处理后的图像时，经压缩后，在图像管理软件中某些细小裂纹图像难以进行识别，这在一定程度上增大了探测病害的难度。所以，激光成像技术在应用与公路隧道病害检测的过程中，判读病害情况一定要根据导出图片实施，以确保整个探测过程达到所需要求。

5.总结

总之，对公路隧道衬砌表面病害采用激光成像技术进行检测，可及时有效地获得比较准确的隧道病害状况展开图，利于有关技术人员将病害分布的具体位置掌握清楚。在公路隧道检测中，激光成像技术的应用为日后隧道病害数字化管理平台构建打下十分重要的数据基础。有关技术人员可充分利用导出得到的图片判读通常难以准确判断的各类病害，从而采取有效措施防控对到病害，进而明显提高公路隧道质量及使用安全性。

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侯娜（1982—），女，汉族，山东泰安人，大学本科学历，工程师，研究方向：路桥隧道测试测量，数据采集设备系统集成。