利用機(jī)載高光譜成像檢測(cè)瀝青路面的抗滑性

    抗滑性是城市道路交通安全的一個(gè)關(guān)鍵因素，也是衡量路面對(duì)車(chē)輛滑動(dòng)或打滑阻力的因素。這種力對(duì)于提供車(chē)輛控制和緊急停止所需的輪胎－路面抓地力至關(guān)重要。用于測(cè)量防滑性的物理性質(zhì)被稱(chēng)為動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)（DFC），其量化了在車(chē)輛移動(dòng)時(shí)道路與輪胎表面之間的摩擦。具有低DFC的路段顯著延長(zhǎng)通過(guò)車(chē)輛的停止距離，以及減少駕駛員對(duì)車(chē)輛的控制。這可能會(huì)導(dǎo)致事故發(fā)生的可能性越來(lái)越大，因此DFC被認(rèn)為是衡量道路財(cái)產(chǎn)安全的關(guān)鍵。

    新建的道路表現(xiàn)出高摩擦力，而較舊的道路會(huì)受到老化影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞和組成發(fā)生變化，路面摩擦力降低。這些影響是通過(guò)車(chē)輛機(jī)械造成的，以及改變?yōu)r青路面表面特性（溫度，灰塵，雨，雪和氧化）的環(huán)境造成的。此外，摩擦損失也可能由輪胎腐蝕引起，在路面上留下打滑痕跡。

    以色列特拉維夫大學(xué)研究人員利用Specim高光譜成像系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)載評(píng)估和檢測(cè)瀝青路面的抗滑性，其研究結(jié)果發(fā)表在2018年3月的《Remote Sensing》雜志。

    文章對(duì)3個(gè)不同主要道路（1號(hào)、3號(hào)、424號(hào)），在不同時(shí)期鋪設(shè)，使用不同類(lèi)型的瀝青混合物并承載不同的運(yùn)輸負(fù)荷，表現(xiàn)出各種老化和摩擦條件的道路進(jìn)行檢測(cè)。

    在SWIR-2區(qū)，正負(fù)系數(shù)均可見(jiàn)，在2340和2380nm處有兩個(gè)強(qiáng)峰（符號(hào)相反），分別歸屬于碳酸鹽和聚合物。SWIR-2中剩余的高正值位置表明含有有機(jī)化合物（如油、汽油、滑痕）等在裂縫中或粘附到路面上，從而減少摩擦。在VNIR范圍內(nèi)，通常可以檢測(cè)到金屬氧化物以及表面的紋理。氧化物可能來(lái)源于道路暴露、道路隨時(shí)間的氧化或風(fēng)化堆積過(guò)程。表面紋理或顆粒大小將在此范圍內(nèi)產(chǎn)生影響，因?yàn)檩^大的顆粒將等于較低的反照率，而較小的顆粒將增加反照率。這種機(jī)制發(fā)生在老化效應(yīng)的早期階段，當(dāng)瀝青被壓實(shí)但沒(méi)有其他物質(zhì)侵蝕時(shí)。

研究區(qū)域的道路摩擦系數(shù)圖（高光譜）

    瀝青路面的摩擦通過(guò)使用Dynatest的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)測(cè)量系統(tǒng)與高光譜機(jī)載測(cè)量方法，兩者均出現(xiàn)相同的顯著結(jié)果。因此利用機(jī)載高光譜圖像測(cè)量來(lái)提供更廣泛的道路狀況檢測(cè)是可行的。它可以成為一種實(shí)用的操作方法，以協(xié)助道路監(jiān)測(cè)。

    與傳統(tǒng)汽車(chē)測(cè)量方法相比，首先，由于車(chē)載光譜儀具有非常小的測(cè)量面積，測(cè)量是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行的，因此機(jī)載高光譜獲得的數(shù)據(jù)具有更大的動(dòng)態(tài)范圍；第二，汽車(chē)測(cè)量系統(tǒng)在道路表面產(chǎn)生非恒定的照明條件，并且僅在單側(cè)行駛時(shí)操作，因此使用機(jī)載高光譜系統(tǒng)是更現(xiàn)實(shí)的；第三，執(zhí)行空中高光譜運(yùn)動(dòng)來(lái)繪制整個(gè)大都市的地圖只需要幾個(gè)星期，相比之下，使用汽車(chē)系統(tǒng)測(cè)量需幾個(gè)月；第四，機(jī)載系統(tǒng)沒(méi)有區(qū)域限制，可以在城市環(huán)境和其他汽車(chē)不能達(dá)到的環(huán)境中操作。

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