铁路无人机巡检技术研究与应用

针对传统人工巡检作业低效率、高成本等问题，本文在系统总结无人机倾斜摄影技术的基础上，提出安全高效、高覆盖率、高精度的铁路工务无人机巡检方案。结合铁路工务巡检需求，研究铁路沿线周边环境隐患排查、隧道进出口仰坡地灾评估、桥梁基础冲刷水害评估等场景下的无人机巡检技术。将无人机倾斜摄影应用于不同巡检场景，结果表明无人机巡检技术可实现高效、安全巡检及成果的数字化管理。     

高寒高海拔复杂艰险山区无人机勘察技术应用

研究目的:以川藏铁路为代表的西部铁路网规划建设项目多处于复杂艰险山区,区域自然环境恶劣、地形条件复杂,传统勘察手段难以保证地质资料的快速准确获取,不易满足设计要求。无人机性能灵活机动,本文就无人机技术如何满足现场勘察需求展开研究分析,以解决高寒高海拔复杂艰险山区的勘测资料获取难题。研究结论:(1)基于无人机勘察数据和成果,可实现地层岩性、地质构造、不良地质等地质要素的准确判识;(2)无人机倾斜摄影测量建立的斜坡三维模型,可实现岩体结构面等地质信息的定量提取;(3)对于具有不同地表发育特征的大范围、长线性勘测对象,应针对性地选择使用倾斜摄影、三维激光扫描技术;(4)应用无人机技术辅助勘察,提高了勘察效率和精度,可推广应用于复杂艰险山区工程勘察工作。     

BIM+GIS数据集成技术在铁路桥梁施工管理的应用

随着铁路智能化技术的发展,开展BIM、GIS等信息化技术应用研究,实现铁路工程项目的设计、施工及运维全生命周期信息化管理,具有巨大的应用价值和广阔的前景。针对京雄城际铁路固霸特大桥项目,以应用BIM技术构建的高精度三维铁路工程结构物模型为载体,以无人机倾斜摄影技术生成的GIS数据集成大场景为核心,实现铁路工程项目信息化管理,提升了铁路建设项目智能化建造水平。在京雄城际铁路四桥六线并行段、桥梁装配式一体化段进行BIM+GIS数据集成技术应用,取得了良好效果,为铁路工程建设信息化、可视化、数字化、智能化施工管理提供参考。     

基于无人机摄影测量的铁路地质灾害监测与评估研究

随着我国铁路建设规模不断扩大,铁路沿线地质灾害监测需求也在逐渐增加。针对铁路地质灾害的特点,提出基于无人机摄影测量的铁路地质灾害监测方法。详细阐述了无人机数据采集流程与数据处理技术,对某段运营期铁路现场踏勘并生成数字地形成果,并对存在地质灾害风险的区域进行数字地形成果综合解译。结果表明,无人机摄影测量技术可对铁路沿线地质灾害进行有效监测,为铁路运行安全提供科学可靠的数据支撑。     

免像控无人机高清倾斜摄影三维建模精度分析

对于大落差山区,常规无人机倾斜摄影测量往往难以顾及山脚等重点关注区域,为达到测图精度并将模型转换为工程所需坐标系,通常需要布设大量可靠的外业像控点,然而,在地灾体上人工布设测量像控点的难度极大。结合西南山区某铁路山体滑坡抢险项目的内外业工作,利用Phantom4 RTK无人机在不同航高、不同角度进行免像控模拟倾斜摄影,通过航线优化设计及对曝光点进行坐标转换,完成重点关注区域的高精度模型三维重建。研究表明,相较于传统无人机倾斜摄影,新方法可减少1/3的内外业工作,精度可达到1∶1 000比例的三维模型精度要求。     

基于无人机视频的带状区域快速地形图测绘

近年来,无人机倾斜摄影测量技术在铁路、公路等带状区域地形图测绘工作中得到广泛应用,但仍存在航线冗余外扩、采集时间长、工作量大等问题,为进一步提高作业效率,满足突发应急事件下快速地形数据采集需求,提出一种基于无人机视频快速采集及成图方法,通过研究航飞速度、高度和相机参数与影像覆盖地面真实宽度之间的关系,给出视频均分帧处理及重建生成数字正射图和高程模型策略。通过选取典型长距离带状区域进行实验,按照提出的方法与技术流程,外业采集效率提高46%,并可达到1∶2 000测图精度要求,有效提高无人机测量技术在铁路勘察中的深度与广度。     

无人机摄影测量技术在铁路桥梁巡检中的应用北大核心

针对铁路桥梁无人机巡检成果量化识别困难问题,基于摄影测量的原理,结合铁路常用跨度简支梁的结构构造特点与尺度特征,提出了采用合理规划路径对铁路简支梁的梁体侧面进行无人机巡检作业的方法。介绍了铁路桥梁的结构特征与巡检技术现状,数字摄影测量和贴近摄影测量原理与方法。针对全景贴近摄影测量现场作业效率低、后处理计算机资源消耗大的问题,采用不同作业模式对32 m跨度铁路简支T梁进行了贴近摄影测量快速巡检。通过优选无人机作业模式,单组无人机每天至少完成长约1.3 km简支梁桥的梁体检查,其重建模型结构尺寸偏差小于2%,可识别宽度小于0.20 mm的混凝土裂缝。     

面向防洪管理的铁路无人机巡检体系研究与应用

为了提高铁路防洪风险隐患排查作业效率与技术水平,从无人机平台与载荷选型、航线设计等方面,提出铁路无人机防洪巡检技术方案.结合铁路防洪管理特点和无人机巡检数字成果形式,建立了基于无人机的多层次铁路防洪风险隐患排查体系框架,实现沿线隐患排查、数字化台账管理、形变定量分析、水害应急处置等功能.依托邯郸—长治铁路,开展不同应用...     

国内外铁路巡检无人机应用现状分析（下）

详细阐述中国、美国、韩国、澳大利亚、荷兰等铁路巡检无人机的应用现状,总结无人机在铁路巡检上的优势。指出铁路巡检无人机存在航权受到限制、缺少飞行操作员、结果智能化处理水平低、受恶劣天气制约等问题,并从无人机的自动化程度、在铁路行业内的认可度、应用范围、巡检数据融合、接触网异物处理、运行管理水平等方面提出无人机未来发展方向。     

PPK辅助无人机摄影测量在公路勘测中的应用

近年来,PPK辅助无人机摄影测量技术由于灵活性高、对环境要求低、操作方便等优点而在测绘领域备受青睐。为验证PPK辅助无人机摄影测量在公路勘测中的精度,从事后差分解算无人机POS数据入手,探讨滑动式拉格朗日多项式插值算法、空间偏移改正等关键技术,并总结PPK辅助无人机摄影测量技术流程,然后基于新疆某高速公路工程勘测实践,对PPK辅助无人机摄影测量航测成图精度进行分析。研究表明,采用PPK辅助无人机摄影测量技术在一定程度上减少了测绘外业人员和仪器设备投入,提高了作业效率,生成的地形图精度能够达到平面中误差≯0.04 m,高程中误差≯0.12 m,满足高速公路勘测设计的需要。     

基于改进SIFT算法的无人机倾斜影像匹配研究

铁路无人机倾斜影像具有数据量大,覆盖地物类型多等特点,且像片间具有不同的倾角与旋角,给影像匹配造成较大困难.为解决利用原始SIFT算法进行无人机倾斜影像匹配时复杂程度高、计算效率低等问题,在原始SIFT算法的基础上进行改进,提出一种减小图像尺度空间与降低特征描述符维度相结合的方法,即将尺度空间固定为2,将特征描述符维度...     

GIS-BIM在铁路工程建设管理中的应用研究

针对当前铁路工程项目地域广泛、工程复杂,传统的管理模式不能满足多维信息的共享与管理,开展基于GIS-BIM技术在铁路工程建设管理中的应用研究。采用快速建模方法构建大范围三维铁路工程结构物;通过基于数据转换的GIS-BIM融合技术实现铁路工程建设和工程结构的精细化管理;基于倾斜摄影技术,快速真实描述客观场景。利用GIS-BIM技术,构建工程建设环境,工程模型的三维场景,工程结构物模型,实现模型和铁路工程建设项目信息共享与集成、铁路工程建设项目信息化管理。基于GIS-BIM技术构建的铁路工程建设地理信息系统在郑万（郑州南站—万州北站）铁路试点应用,效果良好,此研究可为铁路工程建设信息化、可视化管理提供参考。     

铁路货车装载超限的无人机视觉检测技术

为了保证铁路运输安全,研究一种铁路货车装载超限的无人机视觉检测技术,高效、简便地实现铁路货车装载超限检测。在构建无人机飞行姿态模型的基础上,利用无人机多角度拍摄铁路货车装载实物图像,基于单目立体视觉和图像数据处理方法还原出货车装载状态的三维实物模型。通过三维实物模型与超限检定模型的嵌套和比对,可一次实现整辆货车各部位装载超限情况的精准判定,避免了人工测量法存在的安全隐患。采用无人机视觉检测技术进行超限检测实验,检测精度可达2 mm,满足现场需求。     

无人机轨道跟踪控制模型

将无人机技术与计算机视觉技术进行结合,利用四旋翼无人机、机载成像设备、图像处理系统,搭建了无人机图像处理平台。利用Open CV计算机视觉库和Microsoft Visual Studio开发环境,编写了图像处理程序,对无人机获取的轨道图像进行处理与分析。在对图片进行尺寸调整、色彩空间转换、滤波后,采用连通区域检测算法识别出轨道区域。然后采用边缘检测、霍夫直线变换从轨道区域中识别出轨道,并可计算出轨道中心线的坐标。     

铁路网络安全领域知识图谱构建及应用的研究

针对铁路网络安全防护现状，结合铁路网络安全知识图谱的应用需求，研究铁路网络安全领域知识图谱构建技术，应用该技术构建了某铁路局集团公司的互联网安全知识图谱。该知识图谱在铁路网络安全态势动态监测与响应、全资产库建立和资产集中管理实现等方面取得了良好的应用效果。     

高铁周边环境的空天光学遥感监测及特点分析

以地面监测排查为主的高速铁路（简称:高铁）周边安全保障工作存在效率低、人力消耗大等问题，空天光学遥感技术探测范围广、不受地理限制、多信息综合的优势为高铁周边环境监测工作提供了新思路。文章对基于空天光学遥感的高铁周边环境监测技术进行了分析，概述了空天光学遥感技术的概念与特点，重点介绍了无人机、浮空器、光学成像卫星3类遥感系统的技术特点与安全监测应用现状，并结合高铁周边环境治理需求，展望了空天光学遥感技术在高铁安全保障方面的应用前景。     

对地观测技术在铁路勘测设计中的应用

研究目的:长期以来,虽然对地观测技术在我国铁路勘测设计中发挥了重要的作用,但是,当新的对地观测技术取得了突飞猛进发展的时候,其在我国铁路勘测设计中的应用却出现相对滞后,目前,中国铁路已经步入高速时代,针对最新的对地观测技术发展,铁路工程技术人员必须找到适合我国铁路勘测设计新的工艺流程和技术突破点。研究结论:针对目前最新对地观测技术发展态势,铁路勘测设计人员一方面要继续挖掘既有对地观测技术和资料的应用潜力,也要对数码航空摄影、机载激光雷达、高分辨率卫星影像数据等最新的对地观测技术和成果加大研究、应用力度。对地观测技术既可应用于国家基础测绘,也可广泛应用于铁路地形图测绘、铁路线路选线设计、铁道工程地质勘测、铁路环境评价等领域。     

基于BIM+GIS的铁路工程电子沙盘系统的设计与实现

铁路工程是典型的带状结构，具有线长、点广等特点，为实现铁路工程全线全方位、多角度、多尺度的可视化展示及综合分析，融合建筑信息模型（BIM,Building Information Modeling）、地理信息系统（GIS,Geographic Information Systems）、数字高程、倾斜摄影及矢量地图等数据，设计并研发铁路工程电子沙盘系统。该系统通过对实体铁路工程仿真呈现，将施工过程信息动态附加，形成可交付运营维护的建设数字资产。在京张（北京—张家口）、京雄（北京—雄安）及其他重大铁路项目中的应用结果表明，电子沙盘系统具有较好的实用性、可扩展性及可视化效果，可为铁路工程各类资源高效利用、仿真分析及科学管理提供服务，也可为其他铁路项目开展电子沙盘的设计与开发提供参考。     

面向铁路巡检的无人机飞行路径规划方法

目前,铁路线路巡检主要仍由工作人员完成,这种人工检测方法费时费力,效率较低,且很难完成地质灾害区域、悬崖、桥梁等恶劣环境下的铁路线路检测。为了提高铁路检测效率,满足恶劣环境下铁路线路巡检需求,基于无人机、实时动态测量仪、云台、相机等设备搭建了一个铁路巡检平台,用于拍摄铁路线路的实况视频。并基于三次样条插值法建立了无人机飞行路径模型,用于规划铁路巡检平台的飞行路径。实验结果表明,使用无人机飞行路径模型生成的无人机飞行路径与铁路线路贴合度较高,证明方法有效。     

正射影像图技术在铁路勘测中的应用与发展

研究目的：分析正射影像图技术在铁路勘测中的实际应用及其发展前景。 研究结论：大规模地制作铁路航空或卫星数字正射影像图具有周期短、见效快、节省资金、降低对专门技术设备的需求等特点，能提高信息的现时性；在铁路规划、设计、征地、工务和土地管理中使用数字正射影像图能创造良好的经济效益和社会效益；利用高分辨率的卫星影像或航片制作的各类比例尺正射影像图，可为新线铁路勘测设计的各个设计阶段提供更加直观、信息量丰富、地理精度高等的设计所需信息；将设计区域的地面模型数据（DEM）和正射影像迭合在一起，加上设计的各类铁路设备模型，可以实现设计区域的三维影像图，再沿设计线路加上一条飞行路线，即可实现沿设计线路的三维真实景观图。