基于无人机采集数据的道路安全评价方法及系统与流程

1.本发明涉及城市道路管理技术领域，特别涉及一种基于无人机采集数据的道路安全评价方法及系统。


背景技术：

2.现有道路安全评价的方法以人工作业为主，一般由2-3个工程师在道路现场通过手持反光镜与标尺进行现场测量与核验，评测的准确性主要依赖于个人经验，容易造成评测的错漏，且评测数据无法进行存档供二次验证。工作效率低、精度不稳定且评价成果无法复核。


技术实现要素：

3.本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于无人机采集数据的道路安全评价方法及系统。
4.为实现达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.本发明提供一种基于无人机采集数据的道路安全评价方法，其特征在于，包括以下步骤：设置评价规则步骤：设置用于评价道路中是否存在安全隐患的道路安全评价规则；无人机采集道路三维数据步骤：在路网中限定待评价道路范围，并依据该范围设置无人机航线，通过无人机按照预先设置的航线进行现场航拍，从而采集待评价道路范围内的各道路设施的三维数据；分析评价道路安全隐患步骤：基于无人机所采集的三维数据，根据预先设置的所述道路安全评价规则来分析所述待评价道路范围内是否存在安全隐患。
6.进一步，在本发明提供的基于无人机采集数据的道路安全评价方法中，其特征在于，还包括：建立三维仿真模型步骤：根据无人机采集的三维数据，建立道路空间的三维仿真模型，并在所述三维仿真模型中标注出道路设施。
7.进一步，在本发明提供的基于无人机采集数据的道路安全评价方法中，还可以具有这样的特征：其中，所述道路设施包括交通设施以及路边设施；所述交通设施包括地块出入口、交通标志标线、安全岛、信号灯、公交车站、停车位、桥梁、隧道、路牌、龙门架；所述路边设施包括灯杆、绿化、电箱、电杆、隔离栏。
8.进一步，在本发明提供的基于无人机采集数据的道路安全评价方法中，还可以具有这样的特征：其中，所述道路安全评价规则包括停车让行交叉口视距评价规则：以主路停车视距、次路等待视距为三角形的两条边构建三角形范围；判断该三角形范围内是否存在所述交通设施，若存在交通设施，则评价为“该交通设施的布局不符合安全要求，存在安全隐患”。
9.进一步，在本发明提供的基于无人机采集数据的道路安全评价方法中，还可以具有这样的特征：其中，所述道路安全评价规则包括道路限界安全距离评价规则：以道路路面与路缘石的界限作为最低点，向上延伸道路限高的高度，依所构成的“n”字型界限为道路界限；然后以道路限界向外侧以安全距离为偏移尺寸进行偏移扩张，所构成的“n”字型界限的
安全距离界限；以所述道路界限至所述安全距离界限的断面范围所构成的三维空间定义为三维安全空间；判断该三维安全空间范围内是否存在所述路边设施，若存在路边设施，则评价为“该道路安全空间内有障碍物入侵，存在安全隐患”。
10.进一步，在本发明提供的基于无人机采集数据的道路安全评价方法中，还可以具有这样的特征：其中，所述采集道路三维数据步骤中无人机的航拍图像为倾斜摄影图像；所述建立三维仿真模型步骤中所建立的三维仿真模型为三维倾斜摄影模型。
11.进一步，在本发明提供的基于无人机采集数据的道路安全评价方法中，其特征在于，还包括：安全隐患预警标示步骤：当分析出所述待评价道路范围内存在安全隐患后，在所述三维仿真模型中将造成安全隐患的道路设施进行预警标示。
12.进一步，在本发明提供的基于无人机采集数据的道路安全评价方法中，其特征在于，还包括：评价报告输出步骤：当在分析出所述待评价道路范围内存在安全隐患后，还根据分析结果生成并输出评价报告。
13.本发明还提供一种基于无人机采集数据的道路安全评价系统，其特征在于，包括：评价规则设置模块，提供人为预先编制道路安全评价规则操作界面；评价规则存储模块，用于存储设置好的道路安全评价规则；路网数据获取模块，用于获取现有的路网数据；无人机航线设置模块，提供显示所获取的路网数据的显示界面，并提供人为限定待评价道路范围以及人为编制无人机航线的操作界面；三维数据导入模块，用于导入无人机所采集的三维数据；三维模型建立模块，根据所导入的三维数据，调用三维倾斜摄影模型，建立道路空间的三维仿真模型；标注模块，提供人为标注的操作界面，并在三维仿真模型中显示所标注的道路设施；分析评价模块，基于道路空间的三维仿真模型，根据所述道路安全评价规则分析待评价道路范围内是否存在安全隐患；安全隐患预警标示模块，根据所述分析评价模块的分析结果，在三维仿真模型中将造成安全隐患的道路设施进行预警标示。
14.进一步，在本发明提供的基于无人机采集数据的道路安全评价系统中，其特征在于，还包括：评价报告模板设置模块，提供人为设置评价报告模块的操作界面；评价报告模板存储模块，用于存储设置好的评价报告模块；评价报告生成模块，根据所述分析评价模块的分析结果，调用所述评价报告模板，生成并输出评价报告。
15.本发明的作用和效果：
16.1)本发明的道路安全评价方法及系统是以无人机现场采集的三维数据为基础的，该原始数据是无人机自动进行现场数据采集，较之传统的人工在路面测量，其可以提高道路测量的空间覆盖率，并且可以显著提高现场测量的效率。
17.2)本发明的道路安全评价方法及系统通过建立道路空间的三维仿真模型来进行分析评价，通过三维模型所进行分析评价过程是计算机算法过程，其较之人工测量可以提升评测效率，并摆脱主观经验依赖，对障碍物、视觉盲区等安全隐患进行准确识别，避免错漏。
18.3)本发明的道路安全评价方法及系统中，道路三维数据所构建的三维模型已经分析评价过程的数据可数字化存档，并且可输出评价报告，可方便后续工作中的调阅与复核。
附图说明
19.图1是本发明实施例中的基于无人机采集数据的道路安全评价方法的流程图；
20.图2是本发明实施例中的基于无人机采集数据的道路安全评价系统的框图；
21.图3是本发明实施例中停车让行交叉口视距评价规则的示意图。
22.图4是本发明实施例中道路限界安全距离评价规则的示意图；
23.图5是本发明实施例中分析出交通设施的布局不符合安全要求的示意图；
24.图6是本发明实施例中分析出道路安全空间内有障碍物入侵的示意图。
具体实施方式
25.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的技术方案作具体阐述。
26.《实施例》
27.本发明的实施例提供一种基于无人机采集数据的道路安全评价系统以及一种基于无人机采集数据的道路安全评价方法。
28.如图2所示，一种基于无人机采集数据的道路安全评价系统100，系统内设置有相应的计算机运行程序。该系统100包括：评价规则设置模块1、评价规则存储模块2、路网数据获取模块3、无人机航线设置模块4、三维数据导入模块5、三维模型建立模块6、标注模块7、分析评价模块8、安全隐患预警标示模块9、评价报告模板设置模块10、评价报告模板存储模块11、评价报告生成模块12。
29.评价规则设置模块1提供人为预先编制道路安全评价规则操作界面。评价规则存储模块2用于存储设置好的道路安全评价规则。路网数据获取模块3用于获取现有的路网数据，例如获取“百度地图”“高德地图”等现有的路网数据。无人机航线设置模块4提供显示所获取的路网数据的显示界面，并提供人为限定待评价道路范围以及人为编制无人机航线的操作界面。三维数据导入模块5用于导入无人机所采集的三维数据。三维模型建立模块6根据所导入的三维数据，调用三维倾斜摄影模型，建立道路空间三维仿真模型。标注模块7提供人为标注的操作界面，并在道路空间三维仿真模型中显示所标注的道路设施。分析评价模块8基于三维仿真模型，根据道路安全评价规则分析待评价道路范围内是否存在安全隐患。安全隐患预警标示模块9根据分析评价模块的分析结果，在道路空间三维仿真模型中将造成安全隐患的道路设施进行预警标示。评价报告模板设置模块10提供人为设置评价报告模块的操作界面。评价报告模板存储模块11用于存储设置好的评价报告模块。评价报告生成模块12根据分析评价模块的分析结果，调用评价报告模块，生成分析结果评价报告。
30.参阅图1，本实施例中的基于无人机采集数据的道路安全评价方法，通过基于无人机采集数据的道路安全评价系统进行，该方法包括如下步骤：
31.s1设置评价规则步骤：
32.本步骤用户通过评价规则设置模块1在道路安全评价系统中编制用于评价道路中是否存在安全隐患的道路安全评价规则。然后评价规则存储模块2存储设置好的道路安全评价规则。
33.该道路安全评价规则需满足道路安全标准(相关国标及行业标准)并满足道路安全评价政策要求，其具体规则为用户自定义。
34.在本实施例中道路安全评价规则包括停车让行交叉口视距评价规则和道路限界安全距离评价规则，具体如下：
35.①
停车让行交叉口视距评价规则：
36.参阅图3，以主路停车视距(图4所示l1)、次路等待视距(图4所示l2)为三角形的两条边，构建三角形范围(如图3所示的三角形阴影区域)。其中，主路停车视距l1即驾驶员(图4所示a车)识认点至路口停车线的最小距离，次路等待视距l2即车辆在停车线处等待状态下路驾驶员(图4所示b车)眼睛到主路车道中心线的距离，上述主路停车视距l1、次路等待视距l2的具体取值根据道路限速标准进行设置。
37.判断该三角形范围内是否存在交通设施(图3中101表示交通设施)，若存在交通设施，则评价为“该交通设施的布局不符合安全要求，存在安全隐患”。
38.②
道路限界安全距离评价规则：
39.参阅图4，以道路路面203与路缘石204的界限作为最低点，向上延伸道路限高(图4所示h)的高度，依此所构成的“n”字型界限为道路界限(图4中内侧实线的“n”字型界限201)。上述安全距离的具体取值根据道路等级标准设置。然后以道路限界向外侧以安全距离为偏移尺寸进行偏移扩张，依此所构成的“n”字型界限的安全距离界限(图4中外侧虚线的“n”字型界限202)。将从道路界限至安全距离界限的断面范围(图4中所示的n字型阴影区域)所构成的三维空间定义为三维安全空间。
40.判断该三维安全空间范围内是否存在路边设施，若存在路边设施，则评价为“该道路安全空间内有障碍物入侵，存在安全隐患”。
41.s2无人机采集道路三维数据：
42.本步骤首先通过路网数据获取模块3用于获取现有的路网数据，所获取的路网数据中包括道路等级、道路限速、道路限高等数据。
43.然后，无人机航线设置模块4提供显示所获取的路网数据的显示界面，并提供人为限定待评价道路范围以及人为编制无人机航线的操作界面。无人机航线设置模块4为用户编制及查看无人机航线提供便利，用户在路网中限定待评价道路范围，并依据该范围设置无人机航线。
44.之后，用户操控无人机按照预先设置的无人机航线进行现场航拍，采集待评价道路范围内的各道路设施的三维数据。本实施例中无人机的航拍图像为倾斜摄影图像。无人机采用可获得三维数据的无人机类型，例如“大疆”某些型号的无人机，其可以通过gps定位系统获得定位位置数据，同时也可以获得高度位置数据，定位位置数据加高度位置数据即为三维数据。
45.s3建立三维仿真模型步骤：
46.本步骤通过三维数据导入模块5导入无人机所采集的三维数据。然后，三维模型建立模块6根据所导入的三维数据，调用三维倾斜摄影模型，建立道路空间三维仿真模型。本实施例中所建立的三维仿真模型为三维倾斜摄影模型。
47.标注模块7提供人为标注的操作界面，用户在三维仿真模型中人为标注出道路设施，标注模块7在道路空间三维仿真模型中显示用户所标注的道路设施。道路设施包括交通设施以及路边设施，其中交通设施包括但不限于地块出入口、交通标志标线、安全岛、信号灯、公交车站、停车位、桥梁、隧道、路牌、龙门架；路边设施包括但不限于灯杆、绿化、电箱、电杆、隔离栏。
48.s4分析评价道路安全隐患步骤：
49.本步骤通过分析评价模块8基于三维仿真模型，根据道路安全评价规则分析待评价道路范围内是否存在安全隐患。
50.分析评价模块8包括停车让行交叉口视距分析评价子模块以及道路限界安全距离分析评价子模块。
51.①
停车让行交叉口视距分析评价子模块的工作流程如下：
52.1-1、获取待评价道路范围的三维仿真模型所对应的路网数据；
53.1-2、依据路网数据中的道路限速数据确定主路停车视距l1和次路等待视距l2，在三维仿真模型的道路交叉口以主路停车视距l1和次路等待视距l2为三角形的两条边构建三角形范围；
54.1-3、在三维仿真模型中通过三维空间算法检测识别该三角形范围内是否有交通设施，此处交通设施即已标注的交通设施。
55.1-4、当识别到三角形范围内存在已标注的交通设施时，则评价为“该交通设施的布局不符合安全要求，存在安全隐患”。
56.②
道路限界安全距离分析评价子模块的工作流程如下：
57.2-1、获取待评价道路范围的三维仿真模型所对应的路网数据；
58.2-2、依据道路路面与路缘石的界限以及路网数据中的道路限高数据，在三维仿真模型中绘制内侧“n”字型的道路界限201；然后，依据内侧“n”字型的道路界限以及路网数据中的道路等级数据在三维仿真模型中绘制外侧“n”字型界限的安全距离界限202；最后，将从道路界限至安全距离界限的断面范围所构成的三维空间定义为三维安全空间。
59.2-3、在三维仿真模型中通过三维空间算法检测识别该三维安全空间内是否有路边设施，此处路边设施即已标注的路边设施。
60.2-4、当识别到三维安全空间内存在已标注的路边设施时，则评价为“该道路安全空间内有障碍物入侵，存在安全隐患”。
61.上述步骤1-3和2-3中所采用的三维空间算法为三角面算法。
62.s5安全隐患预警标示步骤：
63.本步骤通过安全隐患预警标示模块9进行，安全隐患预警标示模块9根据分析评价模块8的分析结果，在道路空间三维仿真模型中将造成安全隐患的道路设施进行预警标示。该预警标示方式可以是在三维仿真模型中对造成安全隐患的道路设施进行高亮显示，或者通过在该道路设施位置设置预警框。
64.如图5所示，该情况为停车让行交叉口视距分析评价子模块评价分析出“该交通设施的布局不符合安全要求，存在安全隐患”，并且安全隐患预警标示模块9对造成安全隐患的交通设施101进行了高亮显示。
65.如图6所示，该情况为道路限界安全距离分析评价子模块评价分析出“该道路安全空间内有障碍物入侵，存在安全隐患”，并且安全隐患预警标示模块9对造成安全隐患的路边设施205进行了高亮显示。
66.s6评价报告输出步骤：
67.评价报告生成模块12在分析出待评价道路范围内存在安全隐患后，根据分析评价模块8的分析结果，调用评价报告模板，生成并输出评价报告。该评价报告模板为评价报告模板存储模块11中所存储的评价报告模板。评价报告模板设置模块10提供人为设置评价报
告模块的操作界面，用户通过评价报告模板设置模块10预先设置的评价报告模板。
68.上述实施例仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。