桥梁检查：抵近没人看得到的地方

桥梁劣化分为三大类：混凝土劣化（开裂、剥落与钢筋外露、泛碱、氯离子侵蚀、碱骨料反应、冻融），钢结构劣化（锈蚀、涂层破坏、疲劳裂纹、螺栓松动或缺失），以及支座、伸缩缝和排水系统的问题。所有这些都集中在水、盐分和反复荷载侵入的地方。

在日本，2012 年笹子隧道顶板坍塌事故之后，自 2014 年 7 月起，公路桥梁（及隧道）每五年一次、以近距离目视检查为基础的定期检查成为强制要求。检查人员须到达伸手可及的距离，必要时敲击或触摸。每座桥梁按 I（健全）至 IV（需紧急处置） 四个等级评定。

抵近的手段本身就成了成本和风险。桥梁检查车（“snooper”）需要封闭车道，而且无法到达每一跨。高墩和跨河桥跨需要脚手架、绳索作业，甚至需要船。在美国，桥梁例行检查的间隔最长为 24 个月（状况不佳的桥梁为 12 个月），业主面临同样的问题。

另一个痛点是人。日本约有 720,000 座公路桥梁（2024 财年末），其中许多归市町村所有，而许多小城镇根本没有桥梁工程师。桥龄超过 50 年的桥梁从 2018 财年末的约 130,000 座增加到 2024 财年末的约 230,000 座。老化桥梁的数量在增长，而检查人员的数量没有增长。这就是无人机检查正在从一种便利变成一种必需的原因。

无人机取代的是*抵达的手段*。无需封闭车道，无需搭设脚手架，它就能把相机送到构件跟前。主要有三种用法。

基本模式是网格飞行：与表面保持恒定的间距，并在两个方向上重叠拍摄（常见重叠率为 60–80%）。之后可将影像拼接成正射影像或三维模型，从而把裂缝连同位置和长度标注到图纸上。

要了解桥下检查机型携带载荷和电池能悬停多久，可在机身选型与悬停时间估算（Airffic Architect）中运行自带的检查用四旋翼。

桥下对无人机而言是个恶劣的环境。桥面遮挡 GNSS，位置会漂移；钢梁扰动磁场，罗盘会说谎。在河流上方，风沿河谷汇聚，水面反光还可能欺骗向下的测距传感器。

• 无 GNSS 环境：选择通过相机或 LiDAR 定位的飞行器（视觉惯性里程计、SLAM）。无 GNSS 环境
• 磁场干扰：起飞前检查罗盘状态，并准备好以不依赖磁航向的模式飞行。磁场干扰
• 风：气流会绕过桥墩。保持一条远离结构物的逃生路径，并留出额外的安全距离余量。风与湍流
• 黑暗：箱梁和梁端漆黑一片。使用机载照明和固定曝光，保持影像质量一致。黑暗环境

拍完照片并不等于完成检查。您必须从数千张影像中找出缺陷、测量、定位、与上次比对，并对桥梁评级。AI 有助于发现、测量和比对；评级仍是责任工程师的工作。

日本的定期检查要领于 2019 年 2 月修订：在保持近距离目视检查为基础的同时，可以使用无人机等检查支援技术来提高检查效率。该要领通常被解读为允许使用检查人员判断能给出与近距离目视检查等效诊断的方法。国土交通省发布检查支援技术性能目录，供业主比较（2019 年的草案从 16 项技术起步）。

飞行另有法规管辖。在日本，在人口集中地区上空或距人员、财物 30 m 以内的飞行属于“特定飞行”，视条件需要许可或承认，并须提交飞行计划通报和飞行日志。桥梁跨越道路、铁路和河流，因此与道路、河川和铁路管理部门的协调必不可少。各国情况可在世界各国法规中比较。

日本哪些场所和飞行方式需要许可或承认，以及如何申请，请参阅日本在哪些情况下要求飞行许可以及如何申请（Airffic Flight Institute）。

• 敲击检查与触摸：剥离传统上靠敲击发现。无人机搭载的敲击装置正在测试中，但尚不能普遍替代。
• 涂层下的腐蚀、内部缺陷：照片只能显示表面。厚度和内部裂缝需要超声波、涡流或其他无损检测。
• 被泥土或鸟巢遮挡的部位：先清理。看不见的东西，就拍不到。
• 评级与责任：解读缺陷并决定措施，仍然是人的工作。

在小镇桥梁的桥脚下有一座小型无人机机库。黎明前，一架无人机沿固定航线穿梭于梁间，以与上次相同的位姿、相同的条件拍摄每个构件。到中午，只有发生变化的构件出现在工程师的屏幕上。五年一度的“大检查”变成了每年的守望。

没有人需要攀爬桥梁。人负责解读变化、决定维修顺序并向居民说明。检查从一份前往危险场所的工作，变成一份照护桥梁整个生命周期的工作。