ارزیابی شاخص خرابی و سن روسازی راه با استفاده از تحلیل طیف سنجی نمونه های آسفالتی و تصاویر ماهواره ای سنتینل-2 ( مطالعه موردی: جاده سبزوار- شاهرود)

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد راه و ترابری، گروه ژئوتکنیک- راه و نقشه برداری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرودشاهرود، ایران.

2 استادیار، گروه ژئوتکنیک- راه و نقشه برداری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران.

3 استادیار، گروه ژئوتکنیک- راه و نقشه برداری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران.

doi
10.22075/jtie.2025.35864.1698
چکیده

پیش‌بینی بودجه ساخت و تعمیر راه‌ها یکی از مهمترین مسائل در تخصیص بودجه دولت‌ها بوده است. شناسایی زودهنگام مشکلات راه‌ها با اقدامات پیشگیرانه باعث افزایش عمر و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری آنها می‌شود. در این پژوهش، 35 کیلومتر از محور سبزوار- شاهرود به دلیل قرار گرفتن در منطقه گرم و خشک و مسیر ترانزیت شرق به غرب، که همواره خرابی‌های آسفالتی در آن مشهود است، در نظر گرفته شد. به منظور پیش‌بینی شاخص خرابی روسازی (PCI) براساس عمر روسازی و عمر روسازی (AGE)، ابتدا در محل‌های تعیین‌شده با استفاده از GPS به‌صورت تصادفی سیستماتیک و نظر کارشناسی نمونه‏های آسفالت برداشت شد و در آزمایشگاه فیزیک آنالیز طیفی با استفاده از دستگاه اسپکتومتر صورت پذیرفت. تصاویر اُپتیکی سنتینل-2 پردازش شد و سپس از باندهای سبز، آبی، قرمز و مادون‌قرمز نزدیک به علت توان تفکیک 10متری و طول موج بین 440  تا 900 نانومتر، که مشابه طیف پاسخ آسفالت بود، استفاده گردید. در ادامه، با استفاده از نتایج طیف‌سنجی نمونه‏های آسفالت و استخراج ارزش پیکسلی باندهای متناظر در محل نمونه‏های آسفالت از تصاویر ماهواره‏ای سنتینل-2 استخراج و تحلیل‏های آماری انجام شدند. رابطه معکوس بین AGE و PCI نشان‏دهنده‌ این است که تحلیل‌های میدانی و محاسبه شاخص‌های خرابی به درستی صورت گرفته است و بسط آنها نیز در تحلیل باندها به عنوان متغیرهای وابسته درست انتخاب شده است. در ارتباط‌ بین شاخص خرابی راه (PCI) و طیف‌سنجی تصاویر ماهواره‌ای در پیش‌بینی شاخص خرابی، باند مادون قرمز نزدیک (B8) با ضریب تعیین (48/0 R2=) عملکرد بهتری نسبت به سایر باندها داشته و از دقت نسبتاً بیشتری برخوردار بود که می‌توان آن را به سایر شاخص‌های خرابی مانند شاخص عملکرد روسازی (PSI) بسط داد. با توجه به توان تفکیک مکانی متوسط (10 متر) باندهای انتخاب شده ماهواره سنتنیل-2 در مقایسه با ابعاد خرابی‌های روسازی، ضریب همگرایی نسبتاً کم (323/0R= ) در این تحلیل وجود داشت. در ارتباط‌ بین شاخص سن روسازی (AGE) و طیف‌سنجی تصاویر ماهواره‌ای در پیش‌بینی سن روسازی باند مادون قرمز نزدیک (B8) با ضریب تعیین (55/0R2=) عملکرد بهتری نسبت به سایر باندها داشت. در این تحلیل، ضرایب همگرایی (56/0R=) بیشتر بوده و می‌توان عنوان کرد که اعداد طول موج‌های بالای طیف‏سنجی، سن کمتر روسازی را نشان می‌دهند. در بررسی خرابی‌های روسازی، عبور بار ترافیکی نقش مهمی دارد. همچنین، استفاده از معیارهای موجود انتخاب نمونه‌های تصادفی نقش مهمی در تعیین شاخص‌های خرابی و نتایج نهایی تحلیل دارند. لذا تصاویر ماهواره‏ای سنتینل -2 در باند مادون قرمز نزدیک با اندازه تفکیک 10 متر، همبستگی بهتری با شاخص‏های سن و خرابی راه نشان دادند. البته این تصاویر در جاده‌های با عرض بیشتر از 10 متر، برای پیش-بینی خرابی عملکرد، کارایی مناسب‌تری خواهند داشت.