基于视频图像的道路灾害动态监测与预警技术研究

1.项目概述

2.研究突发自然灾害发生时道路受损状况快速获取的理论

与方法，对易损坏的路段及主要构造物进行实时监测并获取其视频图像，用数学方法对

图像进行计算分析，提取图像的道路特征，获取道路的灾害信息，构建实时的道路灾害

视频动态监测与预警平台，为环境复杂地区突发自然灾害引起的大范围道路受损状况的

监测、预警及紧急救援工作提供技术保障。研究成果能够覆盖省域及以上国省干道及高

速公路，高危边坡监测精度优于0.5cm，桥梁裂缝监测精度优于0.25mm，路面冰冻监测及

大范围道路灾害辨识、评估、预警时间不超过30分钟。

3.主要研究内容

（1）分析研究国内外有关道路灾害的监测方法、监测技术及道路灾害的评估、预警方法，为基于视频图像的道路灾害动态监测与预警技术的理论研究与实现方法提供经济、技术方面的可行性依据。调研道路监测与预警技术应对突发自然灾害所产生的经济社会效益，为本项目的广泛应用和推广提供市场前景。 

（2）选择基于视频图像的道路灾害监测的技术难点——视频图像的特征信息提取及定量分析技术作为研究重点，研究突发自然灾害时公路灾害信息的视频特征提取方法，定量分析灾害情况，对道路灾害进行快速评估与预警处置。课题采用彩色模型相似定位算法与特征提取辨识算法进行道路灾害的信息提取，可以实时跟踪前后两幅视频图像的变化，当自然灾害发生时，系统将迅速发现视频图像的异常变化，提取受灾信息，然后定位道路的具体位置，形成预警信息。在综合研究各种视频图像分析技术的基础上，提出并实现一种行之有效的视频图像分析快速算法，重点解决视频图像分析中最复杂的技术问题：如何及时和准确获取大范围道路受灾信息。 

（3）研究如何通过无线通讯网络把采集到的道路灾害视频信号快速传输到视频服务器，以及研究如何实现道路灾害的视频采集、发送、接收、视频显示等图像传送技术。短信平台的视频图像传输方法不受时间和传输距离的，只要信号能够覆盖的地方都可以完成道路灾害视频图像的传输任务。 

（4）构建实时的道路灾害视频动态监测与预警平台，能够覆盖省域及以上国省干道及高速公路，为环境复杂地区突发自然灾害引起的大范围道路受损状况的监测、预警及紧急救援工作提供技术保障。高危边坡监测精度优于0.5cm，桥梁裂缝监测精度优于0.25mm，路面冰冻监测及大范围道路灾害辨识、评估、预警时间不超过30分钟。 

（5）制定道路灾害识别与灾害影响评价技术规程，研究道路灾害的辨识技术与方法，大范围能够省域及以上国省干道及高速公路的灾害评估方法与评估指标，制定道路灾害的受损等级、预警等级及相应的修复措施，为我国环境复杂地区道路交通安全运行提供强有力的技术支持。

3.主要技术指标  

 覆盖省域及以上国省干道及高速公路，高危边坡监测精度优于0.5cm，桥梁裂缝监测精度优于0.25mm，路面冰冻监测及大范围道路灾害辨识、评估、预警时间不超过30分钟。

4.主要经济指标

通过道路视频图像监测与预警系统在实际工程中的推广和应用，可以从理念上改变传统的应对突发性道路灾害的处理方法，能够更好了解道路受灾情况，对及时修改受损道路、疏散群众、制定灾害防治措施具有极大的社会意义和经济价值。比如08年的冰冻灾害，当时京珠高速公路处于瘫痪状态，如果能够提前发现路面状况的变异性，即使发现道路灾害信息，就不至于成千上万辆困在道路上，甚至早1小时发现就可能少几百辆被困车辆。

研究内容：

（1）分析研究国内外有关道路灾害的监测方法、监测技术及道路灾害的评估、预警方法，为基于视频图像的道路灾害动态监测与预警技术的理论研究与实现方法提供经济、技术方面的可行性依据。调研道路监测与预警技术应对突发自然灾害所产生的经济社会效益，为本项目的广泛应用和推广提供市场前景。 

（2）研究如何实现公路灾害的视频采集、发送、接收、显示等图像传送技术，构建基于短信平台的公路灾害视频数据获取方法。视频图像通过嵌入式视频采集系统中的短信平台传输到视频服务器。这种方法不受时间和传输距离的，只要选择合适的短信平台网络就能获取到公路视频图像。 

（3）选择基于视频图像的道路灾害监测的技术难点——视频图像的灾害信息获取及定量分析技术作为研究重点，研究公路灾害信息的视频提取方法、定量分析灾害信息、并对道路灾害进行快速评估与预警处置。在综合研究各种视频图像分析技术的基础上，提出并实现一种行之有效的视频图像分析快速算法，重点解决视频图像分析中最复杂的技术问题：如何及时和准确获取大范围公路灾害信息。课题拟采用彩色模型相似定位算法、特征提取辨识算法等理论对公路灾害视频图像进行研究，可以实时跟踪视频图像的变化，当自然灾害发生时，系统将迅速发现视频图像的异常变化，提取灾害信息，然后定位公路的具体位置，形成预警信息。 

（4）本课题将重点研究水毁、冰冻、地震等自然灾害发生时公路灾害信息的获取与分析，监测高危边坡的滑动位移、桥梁裂缝发展、长纵坡路面性能等公路节点的毁坏信息。 

（5）构建实时的公路灾害视频动态监测与预警平台，能够覆盖省域及以上区域的高速公路及国省干线，为环境复杂地区突发自然灾害引起的大范围公路受损信息的快速获取、预警及应急处置等工作提供技术保障。高危边坡监测精度优于0.5cm，桥梁裂缝监测精度优于0.2mm，路面冰冻监测及大范围道路灾害辨识、评估、预警时间不超过30分钟。 

（6）研究公路灾害的辨识技术与方法，提出省域及以上区域高速公路及国省干线的的灾害评估方法与评估指标，制定道路灾害的受损等级、预警等级及相应的应急预案，为我国环境复杂地区公路交通安全运行提供强有力的技术支持。

(1)提交道路灾害视频监测数据采集原型系统； 

(2)提交道路灾害监测辨识与预警原型系统； 

(3)提交课题研究成果报告； 

(4)发表术论文5-10篇，发明专利申请或软件版权授权2项。