学术讲座—桥梁无人机自动化巡检与数字孪生系统研发及应用
发布者：
科研处
更新日期：
2026-03-23
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10
讲座题目 | 桥梁无人机自动化巡检与数字孪生系统研发及应用 | 主办单位 | 土木工程学院 | 联合主办单位 |
| 讲座人 | 谢海波 | 讲座人
职称 | 其他 | 主持人 | 王刚 | 讲座类型 | 自然科学 | 讲座对象 | 全校师生 | 时间 | 2026-03-27 18:30 | 地点 | 土木工程学院思源楼六楼会议室 | 讲
座
人
简
介 | 谢海波，工学博士，师从田仲初教授，长沙理工大学土木与环境工程学院硕士生导师，湖南拓达结构监测技术有限公司创始人，带领一支汇聚土木工程、计算机视觉、人工智能、无人机控制等多学科专业人才的交叉研究团队，以工程实践应用为导向，长期致力于将人工智能、计算机视觉和无人机技术应用于桥梁健康监测领域。主要研究方向包括桥梁结构健康监测、图像识别与视觉定位等。 先后主持湖南省自然科学基金项目“基于机器视觉技术的桥梁健康实时监测理论研究”，参与多项国家自然科学基金项目，并主持多项横向科研项目，累计研究经费突破千万元。其技术成果已广泛应用于桥梁、地铁、隧道、高耸建筑、风机叶片、道路病害等多种结构领域，取得显著的经济效益和社会效益。凭借上述成果，荣获湖南省技术发明一等奖、中国公路学会等多项省部级科技奖励，并获得长沙市高层次人才等荣誉称号。 | 讲座
主要内容 | 本次报告将系统回顾谢海波领导的团队在结构智能巡检领域的十余年技术演进与工程实践。其团队探索始于2010年，针对桥塔研发了基于双轴云台的外观检测系统，奠定了非接触式智能检测的硬件基石。随着巡检场景向复杂的桥梁腹底延伸，其团队集中攻坚了无人机自主导航的底层瓶颈，实现了从单一 GNSS 定位到无信号环境下视觉-惯性与激光 SLAM 多模态融合导航的跨越，彻底解决了狭窄空间内的安全自主飞行难题。在海量视觉数据处理上，突破了传统图像拼接的局限，创新性引入高斯泼溅（Gaussian Splatting）技术快速构建桥梁初步三维模型；进而依托模型坐标基准，将 GSD 高达 0.2mm/pix 的海量局部高清图像，依据无人机拍摄位姿与方向精准投射至三维模型，实现了二维图像到三维空间的数字锚定。 在此高精度空间映射的基础上，团队依托深度学习算法对每一张图像进行自动化病害识别与报告生成，并将应用拓展至多维场景。最终，利用无人机的高效数据采集，团队将桥梁数字底座与病害识别有机结合，构建起了桥梁全寿命周期的数字孪生系统，真正打通了从底层边缘导航、空间精确定位到全自动 AI 诊断的智能化巡检链路。 自2012年起，谢海波带领团队以杭州湾跨海大桥为起点持续开展产学研合作，先后研发了桥塔健康监测系统，以及基于视觉导航的无人机桥梁巡检系统。针对桥梁下方无卫星信号环境的导航难题，其团队创新性地利用Stereo Vision与IMU融合技术替代传统GNSS信号，成功实现了无人机在桥底弱信号环境中的精准定位与自主航线规划。在弱纹理环境的视觉导航方面，其团队提出了改进的SLAM新算法，显著提升了桥底飞行的视觉定位鲁棒性与精度。在桥梁病害识别方面，团队构建了涵盖裂缝、锈蚀、混凝土剥落等典型病害的数万样本图像库，开发了基于深度学习的图像识别算法，能够自动识别并量化细小裂纹等病害特征，检测精度达到0.1毫米量级。在图像拼接与三维建模方面，团队持续攻关桥梁模型重建技术，优化低纹理混凝土区域的图像拼接效果，显著提升了三维重建的质量与精度。 经过十余年技术积累，谢海波团队研发的“无人机自动化巡检与数字孪生系统”，面向桥梁日常检查、专项巡查、病害复核及长期养护管理等需求，构建了集自动飞行、智能感知、精准定位、数字建模、时序分析、报告生成于一体的桥梁智能巡检体系。该系统的创新性与实用性受到行业内广泛关注，谢海波多次受邀在行业内的党校、科研院所进行专题汇报与学术讲座。目前该系统已在杭州湾跨海大桥、湖南现代怀化高速、广西飞龙大桥等数十座桥梁中成功应用。 |
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