應(yīng)用背景

　　隨著我國(guó)鐵路大規(guī)模的提速改造工程的建設(shè)，對(duì)既有鐵路的勘測(cè)設(shè)計(jì)任務(wù)也日益增多。由于鐵路行車(chē)速度快、密度高，使用傳統(tǒng)的既有線(xiàn)測(cè)量方法施測(cè)存在較大的安全隱患，且測(cè)量效率低。因此，在這種情況下，通過(guò)對(duì)外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)獲取方式的技術(shù)性變革，尋求高效、安全、對(duì)運(yùn)營(yíng)低干擾或零干擾的全新的高速鐵路測(cè)量技術(shù)和方法，已勢(shì)在必行。

　　應(yīng)用案例介紹

　　項(xiàng)目概述

　　本次項(xiàng)目為西北某地區(qū)某既有鐵路的復(fù)測(cè)，全長(zhǎng)約120公里，主要工作是測(cè)量鐵路既有的線(xiàn)形、設(shè)備和設(shè)施位置。

　　項(xiàng)目要求及特點(diǎn)

　　該地區(qū)多沙漠戈壁地形，交通不便、復(fù)測(cè)線(xiàn)路長(zhǎng)、精度要求高，數(shù)據(jù)成果需求種類(lèi)多、要求采用新技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)復(fù)測(cè)方法。

　　傳統(tǒng)測(cè)量方案的局限性

　　既有鐵路復(fù)測(cè)主要包括線(xiàn)路縱向丈量、軌心測(cè)繪、軌面標(biāo)高測(cè)量、地形測(cè)繪、橫斷面測(cè)量、線(xiàn)路平面測(cè)繪、站場(chǎng)測(cè)繪及附屬地物測(cè)繪等內(nèi)容。傳統(tǒng)的復(fù)測(cè)方法包括鋼尺丈量配合全站儀的曲線(xiàn)查定，外移樁測(cè)量、導(dǎo)線(xiàn)坐標(biāo)測(cè)量法、橫斷面測(cè)繪及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查等。傳統(tǒng)測(cè)量方案的局限性如下：

　　1，列車(chē)速度快、密度高，傳統(tǒng)測(cè)量方法施測(cè)存在較大的安全隱患。

　　2，使用鋼尺+全站儀的測(cè)量方式，測(cè)量方法繁瑣，效率低。

　　3，鐵路天窗時(shí)間較短，在有限的時(shí)間內(nèi)，測(cè)量進(jìn)度難以保障。

　　圖1 傳統(tǒng)測(cè)量方案施測(cè)現(xiàn)場(chǎng)

　　徠卡P2U+Backpack的移動(dòng)掃描解決方案

　　徠卡P2U+Backpack移動(dòng)掃描解決方案，實(shí)際上是徠卡將兩種最新的移動(dòng)激光掃描技術(shù)結(jié)合在一起的綜合解決方案。徠卡P2U為車(chē)載式移動(dòng)掃描系統(tǒng)，它集測(cè)量效率和精度于一身，最高支持80km/h的測(cè)量速度，不限定搭載平臺(tái)，非常適合在鐵路線(xiàn)路測(cè)量中使用。徠卡Backpack是背包式移動(dòng)掃描系統(tǒng)，它最大的優(yōu)勢(shì)是可以提供給客戶(hù)任意時(shí)間、任意地點(diǎn)的全方位的測(cè)量，受地形限制小，可作為地形修補(bǔ)測(cè)的助手。優(yōu)點(diǎn)如下：

　　1，作業(yè)員不上道作業(yè)，安全性高

　　2，作業(yè)時(shí)間不受“天窗時(shí)間”限制，作業(yè)效率高

　　3，觀測(cè)數(shù)據(jù)精確，工務(wù)設(shè)備調(diào)查直觀可靠

　　4，數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理，建立三維數(shù)字模型，便于提取各專(zhuān)業(yè)需要數(shù)據(jù)

　　外業(yè)實(shí)施方案

　　徠卡P2U固定在鐵路平板車(chē)上，如下圖所示，其外業(yè)采集十分簡(jiǎn)單，在經(jīng)過(guò)設(shè)備初始化后，采集人員坐在車(chē)?yán)锞涂蛇M(jìn)行線(xiàn)路掃描工作。

　　徠卡Backpack則作為地形的補(bǔ)測(cè)工具，可靈活行走在受遮擋的區(qū)域和周邊地形，經(jīng)過(guò)設(shè)備初始化后，可按照計(jì)劃的修補(bǔ)測(cè)區(qū)域按需進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

　　圖2 徠卡P2U安裝情況和移動(dòng)背包現(xiàn)場(chǎng)采集情況

　　效率分析

　　圖3 徠卡P2U與傳統(tǒng)方案的效率對(duì)比

　　數(shù)據(jù)成果展示

　　高精度點(diǎn)云數(shù)據(jù)——P2U可完整記錄軌道線(xiàn)形的數(shù)據(jù)，移動(dòng)背包數(shù)據(jù)用于補(bǔ)測(cè)地形。

　　圖4 鐵軌和周邊地形點(diǎn)云成果

　　自動(dòng)提取軌道線(xiàn)——使用SiRailScan軟件，可根據(jù)軌道的點(diǎn)云數(shù)據(jù)自動(dòng)提取出軌道軌線(xiàn)。

　　圖5 通過(guò)點(diǎn)云自動(dòng)提取出軌道線(xiàn)

　　斷面提取——通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)可任意進(jìn)行斷面數(shù)據(jù)的自動(dòng)提取，可使用Cyclone、3D Reshaper和第三方軟件進(jìn)行提取。

　　圖6 鐵路地形圖和斷面圖成果

　　精度分析

　　經(jīng)過(guò)與人工復(fù)測(cè)的結(jié)果對(duì)比，能夠滿(mǎn)足平面和高程不超過(guò)3cm的限差要求。

　　圖 7 精度對(duì)比表

　　總結(jié)

　　徠卡P2U+Backpack的鐵路復(fù)測(cè)解決方案，從實(shí)際項(xiàng)目效果來(lái)看，解決了上線(xiàn)有風(fēng)險(xiǎn)、測(cè)量效率低的問(wèn)題，至少比傳統(tǒng)方式提高近10倍的效率。而且還能提供三維的空間數(shù)據(jù)，具有一次測(cè)量多次應(yīng)用的天然優(yōu)勢(shì)，勢(shì)必在今后的鐵路勘測(cè)、施工和后期養(yǎng)護(hù)管理方面有著廣闊的應(yīng)用前景。