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测天地经纬,绘祖国蓝图。测绘,是工程建设的重要基础工作。中铁二院紧跟数字中国发展,结合工程实践,不断推动测绘技术与人工智能、大数据、云计算、物联网等新一代信息技术迭代融合,立足铁路、公路、城市轨道等测绘市场,创新性地建立了“天、空、地”一体化智能测绘技术体系,开启了现代化综合测绘新模式。
什么是“天、空、地”一体化智能测绘技术
中铁二院依托70多年复杂艰险山区测绘工作的经验和优势,综合应用北斗定位、高分辨率卫星影像、雷达影像、多平台航空摄影、机载激光雷达、地面及地下空间移动三维激光扫描、多源影像AI识别及自动化建模等先进技术,以航天卫星迅速获取大范围地表数据,利用航空摄影精准捕捉地貌信息,通过地面设备细致入微扫描复杂地形,将测绘技术与新一代信息技术深度结合,使真实世界数字化、信息化,配合搭建的测绘专业信息化系统平台,形成了一套由天到地的全领域多层次测绘技术。
航“天”:装上千里眼,鸟瞰山川大地
传统测绘在复杂艰险山区经常会面临“受云雨等恶劣天气影响常规航空摄影很难满足快速提供大范围地形图要求”的瓶颈,中铁二院自主开发了卫星影像参数解译系统,可处理市场上所有的光学卫星影像。测绘产品覆盖1:2000至1:10000比例尺地形图、数字正射影像、数字高程模型等。形成了卫星影像区域网平差及广域制图技术体系,在国内处于领先地位。在高原铁路项目中,将光学影像分辨率高、容易人眼判断的优点与SAR(合成孔径雷达) 数据位置精度高的优点结合起来,实现无控绘制1:10000 地形图及少量像控制作1:2000 地形图的目的,解决无人区无法开展外控难题,为困难地区前期地形图绘制提供了新的解决方案。
航“空”:添翼翱天际,探查祖国山河
针对传统既有线测绘“上道困难、天窗时间不够、测量工期长”等难题,中铁二院自主开发了无人机LiDAR(机载激光雷达)既有线测量成套技术,拥有目前行业最高精度、最高点频的无人机设备,掌握全要素测绘关键技术。通过在金黔既有线上的应用,使生产效率提高200%,中线精度优于2厘米,极大提高了既有线测绘效率和质量。
同时,中铁二院通过空地InSAR(干涉测量合成孔径雷达)变形监测技术构建了完整的数据采集、地形分析、近景立体解译等技术体系,解决大面积区域性监测传统方法效率低的难题。在日兰高铁建设期及运营期,采用该技术快速大范围获取区域和采空区地表沉降监测数据,为保持高速铁路轨道平顺性提供了快速准确的数据支撑,确保了铁路运营安全。
“地”面:戴上显微镜,捕捉大地细节
为解决传统测绘面对复杂艰险山区“超长隧道多,桥隧相连,隧道相向开挖长度长,隧道贯通测量难度前所未有”的难题,中铁二院牵头国家重点课题“极复杂艰险山区超长隧道高精度控制测量技术”,提出了北斗卫星导航定位+垂线偏差+陀螺定向与边角测量的平面贯通测量技术,实现开挖长度超过20公里超长隧道预期横向贯通精度优于0.3米目标,解决了超长隧道高精度贯通技术难题,实现了中铁二院在极复杂艰险山区超长隧道高精度控制测量方面的绝对领先优势。在高原铁路项目中,中铁二院首次在铁路工程高程控制测量中开展重力测量并进行高差重力异常改正,解决了高海拔复杂艰险山区工程水准测量与国家水准无法闭合,以及铁路隧道洞外绕行水准路线与洞内水准路线闭合存在高程断高的难题。
此外,中铁二院通过设站式、车载式、手持式等地面三维激光扫描技术,结合自主研发的隧道限界检测和超欠挖分析软件,在隧道变形监测、隧道施工三维激光扫描、限界测量、地下空间和禁飞区测量等工作中实现高效率、高密度、高精度获取三维数据,提高了作业效率和数据质量。如采用手持式三维激光扫描技术获取成都S13线二十公里禁飞区高精度三维点云数据,解决禁飞区常规扫描仪无法满足测图要求的难题 ,具有数据采集速度快、精度高、内业点云处理时间短、自动化程度高、无需换站、连续采集、可在任意环境中长时间工作等优点。
创新测绘“身临其境”双场景应用
基于“天空地”一体化技术采集的数据,中铁二院采用测绘大数据双场景应用技术,为测绘戴上立体眼镜,足不出户,身临其境勘测山川大地。自主研发了测绘双场景平台,以最快的效率、最高精细度还原地形地貌情况。立体大场景构建了大范围无缝立体影像,可三维立体观察和量测;实景三维大场景实现了高精度自动化建模,可360度全方位查看和复杂空间分析。目前已应用在不良地质解译、方案比选、桥位选址、铁路实景选线、铁路实景征拆等工作中。在沿江高铁项目中,采用该技术对2065平方公里不良地质进行解译,平台可分钟级加载百G级别立体大场景数据、快速浏览缩放数据,提高遥感解译质量和效率,将传统遥感“单一立体像对”工作模式改变为“项目级立体大场景”工作模式,突破了单一立体像对视野局限,实现广域真立体观察。