铁路勘测中测绘新技术的应用与组织

本文回顾了航测、GPS技术在我国铁路勘测中应用发展的历程,通过对数字摄影测量、GPS等新技术在铁路勘测全过程中应用发展过程的实例的介绍,总结了测绘技术在铁路勘测中应用的必然性、重要性;针对勘测设计生产中测绘单项技术的普遍应用,提出了测绘技术的效率和效益取决于其应用的计划性、系统性、适宜性和实施组织的观点.     

无人机LiDAR技术在山区铁路测绘中的应用

复杂山区铁路建设项目中,所涉及的区域一般自然环境恶劣,地形条件复杂,传统测绘手段难以获取满足设计精度要求的测绘资料。结合我国西部高海拔山区的某铁路勘测项目,根据工作区域、地形地貌等特点,提出基于北斗高精度区域定位的旋翼无人机多载荷仿地飞行方案,获取测区有效范围内高密度、高精度、高质量激光点云数据以及数码高清影像等数据资料,再对数据进行试验加工处理,形成各类测绘产品,满足勘察设计各专业对测绘资料精度需求,同时系统总结了适用于高海拔复杂地形、大高差、高寒缺氧等特殊环境下的无人机LiDAR测绘作业模式与技术手段,包括载荷性能指标、飞行航线指标、飞行平台指标、采集参数设置、内业数据处理详细步骤等。研究表明,在高海拔复杂山区作业环境下,充分利用无人机LiDAR机动灵活、环境适应能力强、数据精度高、仿地飞行等优势,可作为传统卫星影像测量、航空摄影测量等勘测技术的有效补充,在铁路勘察小范围精细化地形图制作、中线测量中具有得天独厚的优势,可以解决高海拔复杂山区铁路测绘难题。     

油电混合多旋翼无人机技术在铁路勘测中的应用

针对现有无人机技术航时短、精度差、空中俯视效果差等地形测绘问题,提出了一套高航时、高精度、易携带、易操作的油电混合新型旋翼无人机航测系统.该系统可以获得高分辨率遥感影像和高精度线路测量数据,弥补了人员不易抵达区段的勘测缺陷.测试结果表明,该系统距离测量相对误差小于5％,测量精度较高.     

多基线数字近景摄影测量技术在铁路勘测中的应用研究

多基线数字近景摄影测量技术打破传统摄影测量单基线原理,采用多基线巧妙地解决了交会角、匹配、精度这三者间在传统数字近景摄影测量中不可相容的矛盾,同时将空中三角测量及平差首次引入了近景系统。本课题按照多基线数字近景摄影测量系统的基本作业流程,研究其在太行山2号隧道出口进行1：500工点地形图的测绘应用,并对实验成果进行了数据比对和精度分析,研究了该技术在铁路勘测中的应用范围。     

无人机LiDAR技术在铁路勘测中的应用分析

为了提高铁路勘测制图的精度和效率,减少外业勘测的工作量,结合工程实例,选用适合的无人机平台和轻小型Li DAR系统,对铁路沿线进行无人机Li DAR航摄,以验证无人机Li DAR系统的可靠性和植被穿透性,并对出现的技术问题提出解决方法。研究表明:(1)对获取的Li DAR点云进行坐标转换、高程改正、点云分类并生成DEM,同时基于高精度POS数据制作正射影像,根据实测点统计出的DEM和DOM精度指标,可满足铁路工程制作大比例地形图的要求。(2)根据DEM和DOM制作的大比例地形图和线路横断面图,通过外业勘测核实,相较于传统立体航测,中误差从0. 423 m减少为0. 265m,数据利用率提高了45. 5%,极大减少了外业勘测工作量。项目应用效果表明,无人机Li DAR摄影制图具有数据获取灵活、外业工作量少、成果精度高等优势,可以为今后的工程应用提供参考。     

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。     

“空地水”一体化测绘技术在航道测量中的应用

航道测量主要包括RTK陆上地形测量、单波束水下地形水深测量等,测绘成果通常只能以坐标点、矢量线形式体现在图纸上,无法获取测区直观的影像资料,并且受现场测量技术和条件的制约,在测区较大、通航或施工繁忙等情况下,难以保证水上水下测量的时效性、一致性和完整性。结合无人机低空摄影测量、高精度单机RTK定位、三维激光与影像扫描、多波束扫测及单波束测量、无人测量船综合应用等多种高新测绘技术,研究了适用于长江航道的多平台、多方位协同采集与多源数据融合处理的作业方式,对所获取的各种数据的类型、格式、数据量等,依据统一的数据标准进行融合及加工,以用于数据融合展示与分析,并基于该作业方法开发了一套可满足各种航道测绘的多源数据融合处理及成果可视化展示平台。研究结果表明,该多波束测深精度达到0.3 m,激光点云的平面精度和高程精度均达到0.4 cm,达到了规范要求的精度水平。     

用航测方法测绘铁路工点地形图和横断面图

利用航测技术测绘大比例尺工点图和横断面图,是铁路勘测设计部门长期以来关注和重点研究的一个"关键技术"问题,主要难点是采用小比例尺航摄,精度达不到要求,采用大比例尺航摄,航摄费用过高.本文针对近10年来的测绘技术进步(利用GPS全球定位技术使航测外业控测精度由亚米级达到厘米级;航测内业采用数字摄影测量工作站进行全数字化测图,精度得到提高),在理论分析和精度估算后,选定合适的航摄比例尺,采用一些技术措施,结合郑西客运专线勘测设计试验证明,用航测方法测绘工点地形图和横断面图的精度满足铁路勘测设计的要求,并总结出了一套作业方法和要求.数字化产品也为设计阶段进行计算机辅助设计创造了条件.     

轻小型激光雷达在铁路勘测中的应用研究

为解决短小铁路项目航飞数据难以及时获取和既有铁路上线测量困难等问题,将轻小型激光雷达引入铁路勘测项目中,并与大型航摄设备在使用方便性、空域申请周期、有效航飞天数等方面进行对比分析。在执行短小铁路项目航飞作业时,小型激光雷达较大型航摄设备可提高效率50%以上。结合轻小型激光雷达在铁路勘测项目初测、定测和既有线测绘等工作中的应用试验,总结不同测绘工作的技术流程和精度控制方案,其激光点云精度可以达到5 cm,满足新建铁路项目大比例成图、断面测量、工点地形测绘,既有铁路平面测绘、横断面测量等要求(但不能满足既有线中平测量2 cm的精度要求),可以减少上线测量工作量70%以上。研究证明,轻小型激光雷达技术适合短小铁路项目航飞、小范围补飞及既有线测绘等工作。     

用航测技术测绘数字化工点地形图和横断面图的研究

利用航测技术测绘大比例尺工点图和横断面图，是铁路勘测设计部门重点研究的关键技术问题之一，其主要难点在于采用小比例尺航摄，精度达不到要求；采用大比例尺航摄，航摄费用过高。本文作者利用GPS全球定位技术使航测外业控测精度由分米级达到厘米级；航测内业采用数字摄影测量工作站，全面开展数字测图，精度得到了提高。在理论分析和精度估算后，选定合适的航摄比例尺，采用一些技术措施，结合郑西客运专线勘测设计试验证明，用航测方法测绘工点地形图和横断面图的精度满足铁路勘测设计的要求，并总结出一套作业方法和要求。数字化产品也为设计阶段进行计算机辅助设计创造了条件。     

地面摄影测量技术在宜万铁路勘测中的应用

对地面摄影测量目前的发展状况进行综述,对其理论、方法及技术进行介绍,探讨地面摄影测量在铁路勘测设计中的应用,通过宜万线工程,总结地面摄影测量在工程建设应用中的质量控制及优化方法,同时,对宜万铁路地面摄影测量所得成果进行误差分析。     

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。     

GPS-RTK三维一体化既有线测绘方法的研究

采用GPS-RTK技术,将既有线里程丈量、平面测绘、中平测量整合为一个工序进行一体化既有线测量,并对其技术、经济指标进行分析,从而在生产中减少上线作业班组和人员,缩短上线作业时间,提高综合作业效率,降低既有线测绘安全风险。在一定的技术条件支持下,GPS-RTK三维一体化既有线测绘方法,能够满足普通铁路勘测设计阶段既有线测量精度要求,提高既有线测绘综合作业效率,客观上降低作业人员劳动强度和安全风险,具有很好的可行性。     

无人机航测大比例带状地形图试验研究

针对桥梁工程勘测设计的特点和实际需求,选定武汉杨泗港大桥桥址区域为试验测区,开展无人机航测大比例带状地形图的试验研究。试验结果表明,采用合理的像控点布测方案、自标定空三模型和多片前方交会测图等技术,可以有效提高测图精度及效率,降低生产成本。经野外实测检查和精度统计分析后得出:试验测区数字地图的精度满足《铁路工程测量规范》中城镇平原地区1∶500比例地形测绘的精度要求。     

POS辅助数码航空摄影测量测绘既有铁路精度分析

提出采用航空摄影测量方法解决既有线里程丈量和中线测量的具体思路和作业方案。从工程应用角度出发,利用POS辅助数码航空相机获取高分辨率航空影像,采用航空摄影测量方法对既有线测绘开展实验和精度验证,并对造成工程精度的误差来源进行分析。实验结果表明,采用POS辅助数码航空摄影测量能够满足既有线工程的里程丈量和中线测量要求,为既有线测绘提供了一种更加高效、安全的测量方法。     

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。     

GPS控制网高程测量及精度评定

随着GPS高程测量技术的日益成熟,采用GPS进行高程测量的方法已经在铁路勘测设计的初测、定测,以及航测、Lidar摄影地面控测工作中广泛应用。结合中老铁路磨万线GPS控制网高程测量的实例,详细论述了GPS高程测量的方法,并对其精度作出相应评定。     

激光雷达技术在高速铁路勘测中的应用

为解决传统勘测方法效率较低等问题,从数字高程模型制作、横纵断面生产、大比例数字地形图测绘、通防扫描和既有线测量等方面分析激光雷达技术在高铁勘测中的应用优势,并以长赣高铁项目为例进行应用实验,得出以下结论。(1)激光点云数据的平面和高程中误差均小于0.1 m,能满足实际项目应用需求;(2)采用激光点云数据测量中线,相较于外业人工实测,效率平均提升1倍以上;(3)点云测量中线效率受地形影响较小,外业实测中线效率受地形影响较大,地势越陡峭、地形越复杂,基于激光点云数据内业采集中线的优势越明显。     

高分辨率遥感卫星立体影像制作地形图在海外铁路勘测设计中的应用

基于海外铁路项目勘测设计中面临的地形基础资料奇缺及获取困难等问题,应用高分辨率遥感卫星立体影像制作地形图技术可以解决。结合海外铁路工程实例,对高分辨率遥感卫星立体影像立体定位、测绘制图、应用效果等进行分析和介绍,证明其精度和功能可以满足铁路勘测设计1∶2 000地形图要求,该项技术在海外项目勘测设计中值得推广使用。     

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。