Έρευνα για την πρόοδο της οπτικής τηλεπισκόπησης μέσω δορυφόρου για την παρακολούθηση της γήρανσης του ασφαλτοστρωμένου οδοστρώματος

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 12:15, 9 Ιανουαρίου 2026

Research Progress of Optical Satellite Remote Sensing Monitoring Asphalt Pavement Aging

Jingwen Wang, Dayong Yang, Zhiwei Xie, Han Wang, Zhigang Hao, Fanyu Zhou, and Xiaona Wang, Photogrammetric Engineering & Remote Sensing (2024), 90(8), 471–482

πηγή: [1]

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Η γήρανση των ασφαλτικών οδοστρωμάτων αποτελεί βασικό παράγοντα υποβάθμισης της λειτουργικότητας και της ασφάλειας των οδικών υποδομών. Οι συμβατικές μέθοδοι επιθεώρησης βασίζονται κυρίως σε επιτόπιες μετρήσεις, οι οποίες είναι συχνά χρονοβόρες, δαπανηρές και περιορισμένης χωρικής κάλυψης. Τα τελευταία χρόνια, η οπτική δορυφορική τηλεπισκόπηση αναδεικνύεται ως μια εναλλακτική και συμπληρωματική προσέγγιση για τη μακροσκοπική παρακολούθηση της κατάστασης των οδοστρωμάτων. Η παρούσα εργασία αποτελεί βιβλιογραφική ανασκόπηση της επιστημονικής προόδου στον τομέα της ανίχνευσης και παρακολούθησης της γήρανσης ασφαλτικών οδοστρωμάτων μέσω οπτικών δορυφορικών δεδομένων. Παρουσιάζονται οι φυσικοχημικοί μηχανισμοί γήρανσης της ασφάλτου, οι αντίστοιχες μεταβολές στη φασματική ανακλαστικότητα, καθώς και οι μέθοδοι δημιουργίας φασματικών βιβλιοθηκών. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην ανάπτυξη και εφαρμογή φασματικών δεικτών υγείας οδοστρώματος, οι οποίοι επιτρέπουν τη χαρτογράφηση διαφορετικών βαθμών φθοράς. Η ανάλυση δείχνει ότι η τηλεπισκόπηση μπορεί να αποτυπώσει αποτελεσματικά γενικές τάσεις γήρανσης, ωστόσο εξακολουθούν να υπάρχουν περιορισμοί στην ακριβή αναγνώριση επιμέρους τύπων βλαβών. Τονίζεται η ανάγκη περαιτέρω έρευνας και συνδυασμού τηλεπισκοπικών δεδομένων με επιτόπιες μετρήσεις.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Οι οδικές υποδομές αποτελούν κρίσιμο στοιχείο της οικονομικής και κοινωνικής ανάπτυξης, γεγονός που καθιστά απαραίτητη τη συστηματική παρακολούθηση της κατάστασής τους. Η έγκαιρη ανίχνευση της γήρανσης των ασφαλτικών οδοστρωμάτων συμβάλλει στη βελτιστοποίηση των παρεμβάσεων συντήρησης και στη μείωση του κόστους αποκατάστασης. Οι παραδοσιακές μέθοδοι αξιολόγησης βασίζονται κυρίως σε επιτόπιους ελέγχους και μετρήσεις με ειδικό εξοπλισμό. Παρότι οι μέθοδοι αυτές προσφέρουν υψηλή ακρίβεια, παρουσιάζουν περιορισμούς ως προς την ταχύτητα, το κόστος και τη χωρική κάλυψη. Στο πλαίσιο αυτό, η οπτική δορυφορική τηλεπισκόπηση προσφέρει τη δυνατότητα μακροσκοπικής, επαναλαμβανόμενης και αντικειμενικής παρακολούθησης μεγάλων οδικών δικτύων. Η εργασία αυτή εξετάζει τη συμβολή της τηλεπισκόπησης στη μελέτη της γήρανσης ασφαλτικών οδοστρωμάτων, εστιάζοντας στις φασματικές μεταβολές της ασφάλτου και στις μεθόδους ποσοτικής αξιολόγησής τους.

ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ

Η παρούσα εργασία δεν περιορίζεται σε συγκεκριμένη περιοχή μελέτης, καθώς πρόκειται για ανασκόπηση της διεθνούς βιβλιογραφίας. Ωστόσο, τα παραδείγματα που παρουσιάζονται προέρχονται κυρίως από αστικές και υπεραστικές περιοχές, όπου η έντονη κυκλοφορία και οι περιβαλλοντικές καταπονήσεις επιταχύνουν τη διαδικασία γήρανσης των ασφαλτικών οδοστρωμάτων.

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ

Φυσικοί και χημικοί μηχανισμοί γήρανσης Η γήρανση της ασφάλτου είναι αποτέλεσμα συνδυασμού μηχανικών, θερμικών και χημικών διεργασιών, όπως η καταπόνηση από τα οχήματα, η οξείδωση λόγω υπεριώδους ακτινοβολίας και η επίδραση υγρασίας και θερμοκρασιακών μεταβολών. Οι διεργασίες αυτές οδηγούν σε μείωση της περιεκτικότητας σε άσφαλτο, έκθεση αδρανών υλικών και ανάπτυξη ρωγμών. thumb|center|500px| Εικόνα 1 Διεργασίες γήρανσης ασφάλτου Οι μεταβολές αυτές επηρεάζουν τόσο τη μηχανική συμπεριφορά του οδοστρώματος όσο και τις οπτικές και φασματικές του ιδιότητες. Δορυφορικές πλατφόρμες και αισθητήρες Η εφαρμογή της τηλεπισκόπησης βασίζεται στη διαθεσιμότητα δορυφορικών αισθητήρων υψηλής χωρικής και φασματικής ανάλυσης. Δορυφόροι όπως οι IKONOS, QuickBird, WorldView και SPOT παρέχουν εικόνες με ανάλυση έως και μερικών δεκάδων εκατοστών, επιτρέποντας τη λεπτομερή αποτύπωση οδικών επιφανειών.

Εικόνα 2 Παράμετροι δορυφορικών αισθητήρων με υψηλή χωρική ανάλυση

Η βελτίωση της φασματικής ανάλυσης έχει καταστήσει δυνατή την ανίχνευση λεπτών διαφορών στην ανακλαστικότητα της ασφάλτου, οι οποίες σχετίζονται με τον βαθμό γήρανσης. Φασματική ερμηνεία και φασματικές βιβλιοθήκες Η φασματική ανακλαστικότητα της ασφάλτου μεταβάλλεται σημαντικά κατά τη διάρκεια της γήρανσης. Νέα οδοστρώματα εμφανίζουν χαμηλή ανακλαστικότητα, ενώ η γήρανση οδηγεί σε αύξησή της, ιδιαίτερα στο ορατό και στο εγγύς υπέρυθρο φάσμα.

Εικόνα 3 Φασματικά αποτελέσματα της γήρανσης και της φθοράς του ασφάλτου

Για την αξιόπιστη ερμηνεία των δορυφορικών δεδομένων, δημιουργούνται φασματικές βιβλιοθήκες μέσω επιτόπιων μετρήσεων με φορητά φασματόμετρα. Οι βιβλιοθήκες αυτές επιτρέπουν τη συσχέτιση συγκεκριμένων φασματικών προτύπων με βαθμούς γήρανσης και τύπους φθοράς. Φασματική δείκτες γήρανσης Με βάση τις φασματικές διαφορές μεταξύ επιλεγμένων ζωνών, έχουν αναπτυχθεί δείκτες υγείας οδοστρώματος, όπως δείκτες διαφοράς, λόγου και κανονικοποιημένης διαφοράς. Οι δείκτες αυτοί επιτρέπουν την ποσοτική αποτίμηση της γήρανσης και τη χωρική χαρτογράφησή της μέσω δορυφορικών εικόνων.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Η βιβλιογραφική ανάλυση δείχνει ότι ορισμένα φασματικά διαστήματα, όπως τα 400–900 nm και 2100–2300 nm, είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στη γήρανση της ασφάλτου. Καθώς αυξάνεται ο βαθμός φθοράς, παρατηρείται αύξηση της ανακλαστικότητας στο ορατό φάσμα και εξασθένηση χαρακτηριστικών απορρόφησης στο υπέρυθρο.

Εικόνα 4 Τα φάσματα και οι αντίστοιχες ψηφιακές φωτογραφίες και τιμές χρώματος του ασφαλτοστρωμένου οδοστρώματος (Pan et al. 2017)

Η εφαρμογή φασματικών δεικτών επιτρέπει τη διάκριση μεταξύ νέων, μέτρια γηρασμένων και έντονα φθαρμένων οδοστρωμάτων, αν και παράγοντες όπως υγρασία, σκιάσεις και οδικές διαγραμμίσεις μπορούν να επηρεάσουν τα αποτελέσματα.

Εικόνα 5 Επαλήθευση των αποτελεσμάτων του δείκτη κατάστασης οδοστρώματος με βάση τον λογαριθμικό δείκτη κατάστασης (LHI) (Jin et al. 2017)

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Η οπτική δορυφορική τηλεπισκόπηση συνιστά ένα ισχυρό εργαλείο για τη μακροσκοπική παρακολούθηση της γήρανσης ασφαλτικών οδοστρωμάτων. Παρέχει τη δυνατότητα κάλυψης μεγάλων περιοχών με χαμηλότερο κόστος και χωρίς παρεμβάσεις στην κυκλοφορία. Παρά τα πλεονεκτήματά της, η μέθοδος δεν μπορεί ακόμη να αντικαταστήσει πλήρως τις επιτόπιες μετρήσεις, καθώς η ακρίβεια στην αναγνώριση συγκεκριμένων τύπων βλαβών παραμένει περιορισμένη. Ο συνδυασμός τηλεπισκοπικών δεδομένων με επιτόπιες μετρήσεις και η περαιτέρω εξέλιξη των φασματικών δεικτών αναμένεται να βελτιώσει σημαντικά την αξιοπιστία των μεθόδων αυτών στο μέλλον.

Λέξεις κλειδιά: asphalt aging, surface reflectance, pavement monitoring