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          科研成果:高精度移動三維激光集成技術及裝備研究
          時間:2022-05-06 瀏覽次數:

          車載移動測量技術是測繪科學技術領域前沿技術之一,在交通工程領域應用具有傳統測量無可比擬的優勢。針對現有移動三維激光掃描系統軟硬件設備達不到鐵路高精度測量的要求,且國內外尚無成熟的針對鐵路應用的移動三維激光掃描設備的問題,本項目研究緊密結合我國軌道交通既有線測量的特點,強調成果的先進性、突出成果的實用性,為鐵路測量提供一套全新的基于高精度移動三維激光掃描系統的軟、硬件技術解決方案。該套技術方案具有“采集效率高,獲取要素全、勞動強度低”等優勢,降低了勘測成本,提高了工作效率,減少了野外工作量,保證了人員作業安全,是目前國內交通工程改擴建勘測、鐵路全生命周期運營維護的最優解決方案。

           

          圖1 車載移動三維激光掃描在銀西線作業

          研究成果技術創新主要有以下方面:

          (1)提出了動態測量多傳感器軌道空間多尺度動態精密測量方法,研制了基于激光掃描、慣性測量與GNSS定位技術的軌道高精度數據采集裝置。

          圖2 高精度移動三維激光掃描儀設備

          (2)提出了利用激光掃描儀將CPⅢ(或其他)控制網坐標動態傳遞到測量坐標系的方法,實現了點云數據的質量增強。

          3 靶標控制點糾正點云過程

          (3)搭建一套海量點云全景數據管理平臺,實現大范圍空間三維激光點云數據和全景影像數據同步管理。

          圖4 點云和全景影像同步顯示

          (4)攻克了基于激光點云軌道幾何要素自動提取技術,開發了基于海量點云數據的鐵路測量應用后處理軟件,實現了軌道中心線、軌面高程、路基橫斷面、隧道斷面及其它既有線參數快速提取。

           

          圖5 路基斷面提取結果示意圖

          圖6 隧道斷面提取結果示意圖

          本項目研究成果已經在青藏鐵路格拉段電氣化改造、咸銅鐵路電氣化改造、柳敦鐵路電氣化改造等既有線勘測項目中得到廣泛應用,勘測成果滿足設計、施工建設需求,技術流程革新了傳統的測量手段,極大地提高了交通工程勘測的信息化、科技化水平。研究成果也被推廣應用到福銀高速、包茂高速等既有高速公路改擴建勘測項目中。

          依托本課題研究獲得發明專利6項(授權2項)、實用新型1項、軟件著作權1項,發表論文5篇(其中3篇SCI,2篇EI),相關研究成果已納入中鐵建企業標準《鐵路車載移動測量技術規程》QCRCC 13501-2020。

          經專家評審,項目研究成果填補了多傳感器集成移動裝備與技術高效獲取鐵路三維空間信息的空白,具有創新性和實用性,達到國際先進水平。該項目于2021年度 獲“鐵一院科學技術獎”一等獎、“中鐵建科學技術獎”二等獎、“全國鐵路青年科技創新獎”。


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