應用背景

　　隨著我國鐵路大規(guī)模的提速改造工程的建設，對既有鐵路的勘測設計任務也日益增多。由于鐵路行車速度快、密度高，使用傳統(tǒng)的既有線測量方法施測存在較大的安全隱患，且測量效率低。因此，在這種情況下，通過對外業(yè)測量數(shù)據(jù)獲取方式的技術性變革，尋求高效、安全、對運營低干擾或零干擾的全新的高速鐵路測量技術和方法，已勢在必行。

　　應用案例介紹

　　項目概述

　　本次項目為西北某地區(qū)某既有鐵路的復測，全長約120公里，主要工作是測量鐵路既有的線形、設備和設施位置。

　　項目要求及特點

　　該地區(qū)多沙漠戈壁地形，交通不便、復測線路長、精度要求高，數(shù)據(jù)成果需求種類多、要求采用新技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)復測方法。

　　傳統(tǒng)測量方案的局限性

　　既有鐵路復測主要包括線路縱向丈量、軌心測繪、軌面標高測量、地形測繪、橫斷面測量、線路平面測繪、站場測繪及附屬地物測繪等內(nèi)容。傳統(tǒng)的復測方法包括鋼尺丈量配合全站儀的曲線查定，外移樁測量、導線坐標測量法、橫斷面測繪及現(xiàn)場調(diào)查等。傳統(tǒng)測量方案的局限性如下：

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

　　2，使用鋼尺+全站儀的測量方式，測量方法繁瑣，效率低。

　　3，鐵路天窗時間較短，在有限的時間內(nèi)，測量進度難以保障。

　　圖1 傳統(tǒng)測量方案施測現(xiàn)場

　　徠卡P2U+Backpack的移動掃描解決方案

　　徠卡P2U+Backpack移動掃描解決方案，實際上是徠卡將兩種最新的移動激光掃描技術結(jié)合在一起的綜合解決方案。徠卡P2U為車載式移動掃描系統(tǒng)，它集測量效率和精度于一身，最高支持80km/h的測量速度，不限定搭載平臺，非常適合在鐵路線路測量中使用。徠卡Backpack是背包式移動掃描系統(tǒng)，它最大的優(yōu)勢是可以提供給客戶任意時間、任意地點的全方位的測量，受地形限制小，可作為地形修補測的助手。優(yōu)點如下：

　　1，作業(yè)員不上道作業(yè)，安全性高

　　2，作業(yè)時間不受“天窗時間”限制，作業(yè)效率高

　　3，觀測數(shù)據(jù)精確，工務設備調(diào)查直觀可靠

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

　　外業(yè)實施方案

　　徠卡P2U固定在鐵路平板車上，如下圖所示，其外業(yè)采集十分簡單，在經(jīng)過設備初始化后，采集人員坐在車里就可進行線路掃描工作。

　　徠卡Backpack則作為地形的補測工具，可靈活行走在受遮擋的區(qū)域和周邊地形，經(jīng)過設備初始化后，可按照計劃的修補測區(qū)域按需進行數(shù)據(jù)采集。

　　圖2 徠卡P2U安裝情況和移動背包現(xiàn)場采集情況

　　效率分析

　　圖3 徠卡P2U與傳統(tǒng)方案的效率對比

　　數(shù)據(jù)成果展示

　　高精度點云數(shù)據(jù)——P2U可完整記錄軌道線形的數(shù)據(jù)，移動背包數(shù)據(jù)用于補測地形。

　　圖4 鐵軌和周邊地形點云成果

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

　　圖5 通過點云自動提取出軌道線

　　斷面提取——通過點云數(shù)據(jù)可任意進行斷面數(shù)據(jù)的自動提取，可使用Cyclone、3D Reshaper和第三方軟件進行提取。

　　圖6 鐵路地形圖和斷面圖成果

　　精度分析

　　經(jīng)過與人工復測的結(jié)果對比，能夠滿足平面和高程不超過3cm的限差要求。

　　圖 7 精度對比表

　　總結(jié)

　　徠卡P2U+Backpack的鐵路復測解決方案，從實際項目效果來看，解決了上線有風險、測量效率低的問題，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)，具有一次測量多次應用的天然優(yōu)勢，勢必在今后的鐵路勘測、施工和后期養(yǎng)護管理方面有著廣闊的應用前景。