摘要：隨著科技的進(jìn)步，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用也在飛速的發(fā)展。文章以阿勒泰至富蘊(yùn)至準(zhǔn)東線鐵路線路建設(shè)中無(wú)人機(jī)的運(yùn)用為背景，說(shuō)明無(wú)人機(jī)在鐵路建設(shè)中的重要作用，同時(shí)也為其他鐵路工程建設(shè)提供了一定的借鑒作用。
關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；鐵路建設(shè)工程；工程管理；工程測(cè)量；交通技術(shù)
目前國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越來(lái)越高，鐵路線路覆蓋的范圍也是越來(lái)越廣。傳統(tǒng)的鐵路線路勘測(cè)都是由人工完成的，不僅耗時(shí)，而且非常繁瑣，而無(wú)人機(jī)的出現(xiàn)恰恰彌補(bǔ)了這一不足。無(wú)人機(jī)在進(jìn)行鐵路線路的勘測(cè)過(guò)程中，所獲取的數(shù)據(jù)更加精確，同時(shí)，在計(jì)算機(jī)的協(xié)作下，可以完整地繪制出一套數(shù)字化的立體規(guī)劃圖，與實(shí)際的施工情況相結(jié)合，可以將施工數(shù)據(jù)變得更加準(zhǔn)確，一個(gè)精確的線路及實(shí)地?cái)?shù)據(jù)對(duì)鐵路線路的建設(shè)規(guī)劃具有非常大的意義。鐵路施工中利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行勘探測(cè)量，將大大降低鐵路施工工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升施工精度，為鐵路建設(shè)提供了有利的安全保障。
1無(wú)人機(jī)在鐵路工程中的應(yīng)用概述
無(wú)人機(jī)技術(shù)在國(guó)內(nèi)發(fā)展非常迅速，因此與其相應(yīng)的測(cè)量及數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)也有快速的發(fā)展，采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行測(cè)量、繪圖成為了很多工程建設(shè)中的一種新型的測(cè)繪手段。這種測(cè)繪手段的最大優(yōu)點(diǎn)就是有效性及高速性，可以快速地獲取被測(cè)區(qū)域的立體數(shù)字信息，在鐵路建設(shè)勘察中非常有效，能在最短的時(shí)間內(nèi)測(cè)繪出所需要的資料，最大限度地防止鐵路工程中各類危險(xiǎn)事故的發(fā)生。鐵路工程具有非常長(zhǎng)的施工區(qū)間，其中很大一部分需要通過(guò)危險(xiǎn)復(fù)雜的地形地貌。施工地基在受到天氣、地形等因素的影響時(shí)，很容易出現(xiàn)崩滑等危害，一旦發(fā)生這種現(xiàn)象，就需要大量的計(jì)算數(shù)據(jù)來(lái)完成修復(fù)工作。但是由于崩塌引起的地質(zhì)不穩(wěn)定等情況，測(cè)繪人員也很難接近事故發(fā)生地點(diǎn)，這時(shí)無(wú)人機(jī)就凸顯了它巨大的優(yōu)勢(shì)，無(wú)人機(jī)可以搭載數(shù)碼相機(jī)，在不接觸地面的情況下完成整個(gè)地區(qū)的測(cè)繪，不僅簡(jiǎn)單快捷，而且具有非常高的安全性。這類新型的測(cè)繪方法將鐵路線路勘測(cè)引入到了一個(gè)新的領(lǐng)域，隨著國(guó)內(nèi)高鐵的發(fā)展，對(duì)鐵路線路的要求也是越來(lái)越高，無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)也慢慢凸顯出它巨大的優(yōu)勢(shì)。
2鐵路工程建設(shè)中無(wú)人機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)——以阿勒泰至富蘊(yùn)至準(zhǔn)東線為例
2.1阿勒泰至富蘊(yùn)至準(zhǔn)東線鐵路線路概述
阿勒泰至富蘊(yùn)至準(zhǔn)東線線路處于新疆維吾爾自治區(qū)的阿勒泰地區(qū)和昌吉地區(qū)境內(nèi)，該線路起點(diǎn)為北阿鐵路，終點(diǎn)為阿勒泰站，全程長(zhǎng)度為420.4km、正線的鋪軌長(zhǎng)度為418.42km，全線車站有28個(gè)，其中包括阿勒泰站、準(zhǔn)東站、準(zhǔn)東北站，全線擁有橋梁共105座，總長(zhǎng)度為32.277km，其中最長(zhǎng)的橋梁為喀拉塑克水庫(kù)特大橋，全長(zhǎng)為949.35m；全線設(shè)有4個(gè)隧道，總長(zhǎng)度為7.93km，都是單線隧道，其中最長(zhǎng)的隧道為索爾蘇隧道，全長(zhǎng)為4.432km，也是全線控制性的工程；新建的生活及生產(chǎn)用房屋的面積總計(jì)74860m2。
2.2無(wú)人機(jī)在阿勒泰至富蘊(yùn)至準(zhǔn)東線建設(shè)中應(yīng)用
2.2.1無(wú)人機(jī)的高空巡視檢查。無(wú)人機(jī)的高空巡視檢查就是利用無(wú)人機(jī)攜帶各類小型的傳感器，在距離地面2000m以下的高空對(duì)地面的情況進(jìn)行檢查。主要的任務(wù)就是航拍獲取地面的地形等數(shù)據(jù)資料，同時(shí)通過(guò)軟件對(duì)航拍的視頻進(jìn)行分析處理，從而能夠在鐵路建設(shè)中對(duì)整個(gè)工程路段進(jìn)行直觀、快速、精確的把控，對(duì)整個(gè)工程建設(shè)起到至關(guān)重要的作用。2.2.2無(wú)人機(jī)的低空攝像測(cè)量。鐵路建設(shè)往往因某些原因會(huì)經(jīng)過(guò)不穩(wěn)定的邊坡地段，因此在第一時(shí)間獲取到這一地段的測(cè)量資料是非常關(guān)鍵的，這一任務(wù)可以通過(guò)無(wú)人機(jī)的低空攝像測(cè)量技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)的精度也是需要進(jìn)行檢驗(yàn)的，可以先通過(guò)GPS測(cè)繪技術(shù)對(duì)該地區(qū)的內(nèi)部標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行精確測(cè)量，然后通過(guò)無(wú)人機(jī)的測(cè)繪數(shù)據(jù)與該標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，將該標(biāo)志點(diǎn)作為精度的檢查點(diǎn)。在進(jìn)行無(wú)人機(jī)的飛行測(cè)繪開始前，要通過(guò)軟件對(duì)測(cè)繪航線進(jìn)行校對(duì)，同時(shí)檢查攝像設(shè)備。無(wú)人機(jī)的飛行測(cè)繪完成后，也要進(jìn)行攝像的優(yōu)化選擇，與GPS導(dǎo)航的數(shù)據(jù)影像相結(jié)合，排除模糊不清的影像，同時(shí)確認(rèn)是否有漏拍的現(xiàn)象。無(wú)人機(jī)攝像中容易出現(xiàn)相機(jī)透鏡畸變影像，為了消除這一現(xiàn)象，要根據(jù)預(yù)先得到的校驗(yàn)參數(shù)對(duì)無(wú)人機(jī)獲得的原始攝像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，這一方法能夠確保連接點(diǎn)的自動(dòng)獲取，同時(shí)保證控制點(diǎn)測(cè)量的準(zhǔn)確度。在進(jìn)行平差處理后，所獲得的數(shù)據(jù)就是被測(cè)區(qū)域的空間坐標(biāo)。再利用攝像測(cè)量專用軟件進(jìn)行立體的測(cè)繪制圖，得到大比例尺地形圖。然后進(jìn)行自動(dòng)地形數(shù)據(jù)提取得到DSM，最后通過(guò)GIS軟件制作出被測(cè)繪地區(qū)的三圍立體地表模型。2.2.3無(wú)人機(jī)的鐵路工程測(cè)量。傳統(tǒng)的鐵路線路工程測(cè)量，一直占用著大量的人力、物力，不僅耗時(shí)，而且存在資源的浪費(fèi)。利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行鐵路工程測(cè)量就是通過(guò)無(wú)人機(jī)位圖像處理平臺(tái)提供清晰度非常高的數(shù)字影像資料，對(duì)被測(cè)量范圍內(nèi)的高山、丘陵、湖泊、河流以及自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的動(dòng)植物等都可以進(jìn)行精確的標(biāo)識(shí)。在進(jìn)行線路的精確測(cè)量時(shí)，無(wú)人機(jī)可以搭載三維掃描儀對(duì)鐵路線路進(jìn)行全方面的快速掃描，從而快速、準(zhǔn)確地獲取被測(cè)地段的地形形態(tài)及其他關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息，然后從大量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息中提取出電力線纜及桿等矢量數(shù)據(jù)信息。由于無(wú)人機(jī)測(cè)量的云數(shù)據(jù)具有相當(dāng)高的精確度，因此，可以將云數(shù)據(jù)和其他的數(shù)據(jù)源進(jìn)行融合，這樣大大有利于鐵路各類專業(yè)設(shè)備的安裝位置定位，從而方便工程設(shè)計(jì)建設(shè)方快速、準(zhǔn)確的建立起一套逆向三維重構(gòu)模型，最終形成完整的鐵路線路三圍數(shù)字測(cè)量圖。2.2.4無(wú)人機(jī)對(duì)鐵路線路自然保護(hù)區(qū)的保護(hù)。阿勒泰至富蘊(yùn)至準(zhǔn)東線鐵路線路地形比較復(fù)雜，沿路多山丘、河流、隧道，同時(shí)還穿越新疆卡拉麥里有蹄類野生動(dòng)物自然保護(hù)區(qū)。因此，無(wú)人機(jī)在鐵路運(yùn)行后還能夠起到線路巡檢的巨大作用。由于線路經(jīng)過(guò)蹄類野生動(dòng)物自然保護(hù)區(qū)，在線路設(shè)計(jì)時(shí)，還可以通過(guò)無(wú)人機(jī)的高空觀測(cè)，對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)的動(dòng)物遷徙線路、生活習(xí)性及群居特性等進(jìn)行高空觀測(cè)，在進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)支持，利用無(wú)人機(jī)的高空觀測(cè)要比地面的人為觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確很多，因此可以最大限度地保護(hù)保護(hù)區(qū)的動(dòng)植物分布及活動(dòng)規(guī)律，避免因鐵路建設(shè)影響保護(hù)區(qū)的動(dòng)植物正常的生活規(guī)律。
3無(wú)人機(jī)在鐵路工程應(yīng)用中的展望
無(wú)人機(jī)技術(shù)正在飛速的發(fā)展與成熟，無(wú)人機(jī)在工程應(yīng)用中使用率以及自身承載力也將逐步的提升，更多功能及更大承載力的無(wú)人機(jī)將被廣泛地應(yīng)用于鐵路工程建設(shè)中。新型的無(wú)人機(jī)將和GIS（地理信息系統(tǒng)）、GPS（全球定位系統(tǒng)）、RS（遙感技術(shù)）進(jìn)行相互結(jié)合，同時(shí)進(jìn)行線路的精確定位及BIM的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)鐵路線路全程的數(shù)字化和可視化管理。未來(lái)的鐵路建設(shè)材料或許可以通過(guò)無(wú)人機(jī)進(jìn)行搭載及運(yùn)輸，這種新型的建設(shè)方法將極大地減少?gòu)?fù)雜地理環(huán)境的人力物力投資，節(jié)約更多的資源及勞動(dòng)力；在鐵路工程施工現(xiàn)場(chǎng)，無(wú)人機(jī)可以全方位檢測(cè)施工材料準(zhǔn)備情況及工程施工總體進(jìn)度、規(guī)劃材料運(yùn)輸及施工線路，及時(shí)調(diào)運(yùn)施工材料，對(duì)加快工程施工進(jìn)度提供強(qiáng)有力的保證。
4結(jié)語(yǔ)
利用無(wú)人機(jī)不僅可以對(duì)鐵路線路中大比例地形進(jìn)行精確測(cè)繪，而且在鐵路的日常養(yǎng)護(hù)及地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防中都能起到非常好的效果，因此在鐵路施工建設(shè)以及工程運(yùn)營(yíng)使用都有很好的效果，具有非常高的實(shí)用性。無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展引起了鐵路交通建設(shè)的巨大變化，利用無(wú)人機(jī)測(cè)量，有助于減少施工作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高施工的效率及工程質(zhì)量，對(duì)我國(guó)鐵路事業(yè)的發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用。
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