Χαρτογράφηση ασφαλτόδρομου με υπερφασματική τηλεπισκόπιση

Από RemoteSensing Wiki

Παρούσα αναθεώρηση της 06:34, 1 Μαρτίου 2010

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Αυτή η μελέτη ενσωματώνει φασματομετρία εδάφους, φασματομετρία απεικόνισης, και επιτόπιες έρευνες της ασφάλτου του πεζοδρομίου για αξιολόγηση. Υπάρχουν ισχυρά αποδεικτικά στοιχεία για τη φασματική γήρανση της ασφάλτου και για τις διεργασίες υποβάθμισης, ως εκ τούτου το φασματικό πεδίο έδειξε ότι η γήρανση της ασφάλτου και η υποβάθμιση παράγουν μετρήσιμες αλλαγές στα φάσματα αυτών των επιφανειών μιας και υπόκεινται μια μετάβαση από υδρογονάνθρακες κυριαρχούνται νέοι δρόμοι σε μεταλλικά κυριαρχούν γηραιότερους δρόμους. Φασματικές μετρήσεις που προέρχονται από τον τομέα και το φάσμα της εικόνας συσχετίζονται καλά με δείκτες ποιότητας του πεζοδρομίου. Φασματική σύγχυση μεταξύ της γήρανσης των υλικών του πεζοδρομίου και του μίγματος της διάβρωσης της ασφάλτου από τη μία πλευρά, και των κατασκευαστικών ζημιών του δρόμου (π.χ. πυρόλυση), από την άλλη, θέτει ορισμένα όρια στην χαρτογράφηση βάση τηλεπισκόπησης. Τόσο οι μέθοδοι "κοινής πρακτικής" (Συστήματα διαχείρισης Pavement-PMS, με επιτόπιες επιθεωρήσεις των οχημάτων), καθώς και η ανάλυση που χρησιμοποιεί φασματομετρία εικόνας είναι αποτελεσματικές σε προσδιορισμό δρόμων σε καλή και πολύ καλή κατάσταση. Διακύμανση και αβεβαιότητα σε όλα τα δεδομένα της έρευνας (PMS, των επιτόπιων ελέγχων των οχημάτων, τηλεπισκόπησης) αυξάνει για οδοστρώματα που είναι σε κακή κατάσταση και η λήψη αποφάσεων για τον σαφή προσδιορισμός των ειδικών (και δαπανηρών) επιφανειακών επεξεργασιών που πρέπει να ακολουθηθεί, εξακολουθεί να είναι προβληματική από αυτές τις μεθόδους.

Λεπτομερείς και ακριβείς πληροφορίες σχετικά με τις οδικές υποδομές είναι το θεμέλιο για τη διαχείριση και το σχεδιασμό των μεταφορών. Δεδομένου ότι το κόστος των συχνών και πλήρη ελέγχων είναι υψηλό, περιορίζονται οι πολλές έρευνές σε μεγάλους οδικούς άξονες. Για αυτό σκοπό αυτό, μια σειρά τεχνολογιών της έρευνας έχουν εφαρμοστεί για τη χαρτογράφηση της κατάστασης των οδοστρωμάτων. Η κοινή πρακτική σήμερα είναι οι παρατηρήσεις από εμπειρογνώμονες, οι οποίοι καταλήγουν σε τιμές , όπως ο Δείκτης Κατάστασης του οδοστρώματος (PCI) και η Structure Index (SI).Άλλες τεχνολογίες εξελίσσονται όπως το Pavement Management Systems (PMS), συνήθως σε συνδυασμό με το Global Positioning System (GPS) και το Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών(GIS).

Οι πρόσφατες εξελίξεις στην φασματομετρική απεικόνιση προσφέρουν βελτίωση στην ποιότητα των οδικών χαρτογραφήσεων. Τα φασματόμετρα είναι σε θέση να αποκτήσουν έναν μεγάλο αριθμό φασματικά κανάλια με στενό εύρος για κάθε ζώνη. Οι εν λόγω λεπτομερείς φασματικές μετρήσεις επιτρέπουν την ακριβή ταυτοποίηση των χημικών και φυσικών ιδιοτήτων των υλικών, καθώς και τη γεωμετρία επιφάνειας (Clark, 1999, Roberts και Herold, 2004).

Ένα πείραμα στη Goleta της Καλιφόρνια διενεργήθηκε για τη διερεύνηση δυνατότητας φασματομετρικής απεικόνισης σε συνθήκες χαρτογράφησης ασφάλτου. Οι δρόμοι ήταν αποτυπωθεί με "κοινή πρακτική" τεχνικών από ερευνητικό όχημα ARAN και επιθεωρήθηκαν από ειδικευμένους εμπειρογνώμονες πεζοδρόμιο του Iowa State University. Το Santa Barbara County PMS παρέχει πρόσθετες χωρικές πληροφορίες σχετικά με τις οδικές συνθήκες. Για την αξιολόγηση των φασματικών χαρακτηριστικών του οδοστρώματος χρησιμοποιήθηκε ένα φασματόμετρο χειρός (ASD). Οι δρόμοι εντοπίστηκαν από το AVIRIS (4 m χωρική διακριτική ικανότητα) και το HyperSpectir sub-meter υπερφασματικό αισθητήρα του Spectir Inc. Διερευνήθηκαν τα φασματικά χαρακτηριστικά του οδοστρώματος και συγκρίθηκε η αποτελεσματικότητα των διαφόρων μεθόδων έρευνας. Απώτερος στόχος ήταν να διερευνηθούν οι σχέσεις μεταξύ των παραμέτρων της τηλεπισκόπησης (δηλαδή φασματική ανακλαστικότητα) και των παραμέτρων της κατάστασης των οδοστρωμάτων.

ΣΥΝΟΨΗ ΤΩΝ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΩΝ

Για πρώτη φορά ήμασταν σε θέση να παρέχουμε αποδεικτικά στοιχεία για τη φασματική γήρανση και για τις διεργασίες υποβάθμισης των επιτόπιων ασφαλτικών οδοστρωμάτων. Τα καινούργια πεζοδρόμια με άσφαλτο αποτελούνται από απορροφήσεις υδρογονανθράκων. Τα γηρασμένα πεζοδρόμια και τα αποτελέσματα διάβρωσης του ασφαλτικού μίγματος χαρακτηρίζονται από μια σταδιακή μετάβαση από υδρογονάνθρακες σε χαρακτηριστικά απορρόφησης ορυκτών υλών, με γενική αύξηση της φωτεινότητας και αλλαγές σε μικρής κλίμακας χαρακτηριστικών απορρόφησης. Κατασκευαστικές ζημιές των οδικών αξόνων (π.χ. ρωγμές) δείχνουν κάποια φασματική διακύμανση.

Οι ρωγμές μειώνουν τη φωτεινότητα και τονίζει τα χαρακτηριστικά της απορρόφησης των υδρογονανθράκων. Οι ρωγμές σε βαθύτερα στρώματα του οδοστρώματος με υψηλότερη περιεκτικότητα του αρχικού μείγματος ασφάλτου οδηγούν σε αυξημένες ποσότητες απορρόφησης των υδρογονανθράκων. Η γήρανση του οδοστρώματος γίνεται πιο φωτεινή με φθίνουσες απορροφήσεις υδρογονανθράκων. Ωστόσο, η διαφορά στην ανακλαστικότητα και στην ένταση της απορρόφησης υδρογονανθράκων είναι μικρότερη στις ρωγμές απ’ ότι σε μια νέα ασφαλτική επιφάνεια.

Αξιολογήθηκαν δύο φασματόμετρα με διαφορετική χωρική ανάλυση (Στοιχεία AVIRIS - 4 m, HyperSpectir - 0,5 m). Η μελέτη χρησιμοποίησε ένα κανάλι στην ορατή περιοχή και την τοπική χωρική διακύμανση για να συγκρίνει τα σήματα της τηλεπισκόπησης με τις επίγειες παρατηρήσεις. Είναι απαραίτητη λεπτομερειακή χωρική ανάλυση για την χαρτογράφηση της επιδείνωσης του οδικού δικτύου. Η GIFOV θα πρέπει να είναι πιο λεπτή από 4 μέτρα και, ενδεχομένως έως 0,5 m για λεπτομερή παρατήρηση της κατάστασης των οδικών μεταφορών.

Η διαφορά ανάκλασης των δεδομένων HyperSpectir συγκρίθηκαν με το πεζοδρόμιο PCI και έδειξε ότι η φασματομετρία απεικόνισης είναι ικανή για να παρουσιάσει τις οδικές συνθήκες. Η σχέση μεταξύ των σημάτων τηλεπισκόπησης και του PCI είναι ισχυρή για δρόμους σε καλές συνθήκες, αλλά όχι για δρόμους χαμηλότερη ποιότητας. Επί του παρόντος, ο αλγόριθμος δεν είναι σε θέση να αποφανθεί για τη διαχείριση ενεργειών (δηλαδή, συντήρηση έναντι αποκατάστασης).

Πηγή: Martin Herold,Dar A. Roberts, Mapping Asphalt Road Conditions With Hyperspectral Remote Sensing