應用背景

　　隨著(zhù)我國鐵路大規模的提速改造工程的建設，對既有鐵路的勘測設計任務(wù)也日益增多。由于鐵路行車(chē)速度快、密度高，使用傳統的既有線(xiàn)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(guò)對外業(yè)測量數據獲取方式的技術(shù)性變革，尋求高效、安全、對運營(yíng)低干擾或零干擾的全新的高速鐵路測量技術(shù)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某既有鐵路的復測，全長(cháng)約120公里，主要工作是測量鐵路既有的線(xiàn)形、設備和設施位置。

　　項目要求及特點(diǎn)

　　該地區多沙漠戈壁地形，交通不便、復測線(xiàn)路長(cháng)、精度要求高，數據成果需求種類(lèi)多、要求采用新技術(shù)代替傳統復測方法。

　　傳統測量方案的局限性

　　既有鐵路復測主要包括線(xiàn)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(xiàn)路平面測繪、站場(chǎng)測繪及附屬地物測繪等內容。傳統的復測方法包括鋼尺丈量配合全站儀的曲線(xiàn)查定，外移樁測量、導線(xiàn)坐標測量法、橫斷面測繪及現場(chǎng)調查等。傳統測量方案的局限性如下：

　　1，列車(chē)速度快、密度高，傳統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(shí)間較短，在有限的時(shí)間內，測量進(jìn)度難以保障。

　　圖1 傳統測量方案施測現場(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，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(xiàn)路測量中使用。徠卡Backpack是背包式移動(dòng)掃描系統，它最大的優(yōu)勢是可以提供給客戶(hù)任意時(shí)間、任意地點(diǎn)的全方位的測量，受地形限制小，可作為地形修補測的助手。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(guān)測數據精確，工務(wù)設備調查直觀(guān)可靠

　　4，數據自動(dòng)化處理，建立三維數字模型，便于提取各專(zhuān)業(yè)需要數據

　　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)設備初始化后，采集人員坐在車(chē)里就可進(jìn)行線(xiàn)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域和周邊地形，經(jīng)過(guò)設備初始化后，可按照計劃的修補測區域按需進(jìn)行數據采集。

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

　　效率分析

　　圖3 徠卡P2U與傳統方案的效率對比

　　數據成果展示

　　高精度點(diǎn)云數據——P2U可完整記錄軌道線(xiàn)形的數據，移動(dòng)背包數據用于補測地形。

　　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，可根據軌道的點(diǎn)云數據自動(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)云數據可任意進(jìn)行斷面數據的自動(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)與人工復測的結果對比，能夠滿(mǎn)足平面和高程不超過(guò)3cm的限差要求。

　　圖 7 精度對比表

　　總結

　　徠卡P2U+Backpack的鐵路復測解決方案，從實(shí)際項目效果來(lái)看，解決了上線(xiàn)有風(fēng)險、測量效率低的問(wèn)題，至少比傳統方式提高近10倍的效率。而且還能提供三維的空間數據，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、施工和后期養護管理方面有著(zhù)廣闊的應用前景。