日前，由鐵四院牽頭完成的中國鐵建重大科技專項《基于北斗導航系統(tǒng)的鐵路及航運領域應用技術研究》通過結題驗收。該項目研發(fā)了鐵路工程高精度北斗地基增強等技術，促進了北斗系統(tǒng)在鐵路行業(yè)和航運領域的推廣應用。該課題是鐵四院在交通領域探索“中國方案”的又一次創(chuàng)新突破。

長久以來，勘察設計行業(yè)的作業(yè)方式從最初手工方式畫圖逐步過渡到信息化時代軟件畫圖，人均效率得到了明顯提升。

“現(xiàn)在已進入信息化時代，勘察設計行業(yè)作為工程建設龍頭，應當引領建設行業(yè)全面貫徹落實黨的二十大精神，緊跟國家戰(zhàn)略，向綠色化、數(shù)字化方向高質量發(fā)展?！辫F四院負責人表示。為此，他們積極推廣應用北斗導航、激光雷達、傾斜攝影、無人機航測等新興測繪技術，運用人工智能、云計算等處理手段，探索解決我國鐵路建設、運維期測量、定位、監(jiān)測等完全依賴GPS的現(xiàn)狀，成功建立起一套“水陸空”成套智能勘察技術體系，順利實現(xiàn)一體化、全覆蓋的局面。

北斗定位實現(xiàn)“毫米級”精度

去年臘月，鐵四院智能勘察團隊接到一項新任務：在滬渝蓉高鐵建設現(xiàn)場建立一個基于北斗的高精度工程控制網(wǎng)，讓勘察人員足不出戶就可以為鐵路建設提供高精度位置服務。

雖說深山老林、千溝萬壑早已成為鐵路勘察的日常，但這次團隊負責人費亮的心情大不一樣，因為這一次的挺進，將帶來不一樣的變化。

費亮介紹，傳統(tǒng)鐵路勘察，需要沿著線路每隔一定距離布設控制點，從而建立起鐵路上運用的測量控制網(wǎng)。但由于山區(qū)地形復雜，布點難度大，控制點稀疏，且網(wǎng)絡通信信號差、數(shù)據(jù)傳輸困難，這種測量控制網(wǎng)難以快速獲取精確的位置信息，且無法重復使用，成本高。

今年2月，他們將北斗星基定位技術首次應用于滬渝蓉高鐵，沿線布設了12個地基觀測站和4個星基觀測站，通過這些基站，建立起一個高精度工程控制網(wǎng)，為鐵路勘測及后續(xù)施工建設提供高精度位置服務。

目前，長贛鐵路、滁寧城際鐵路、杭衢鐵路等多條鐵路沿線布設了多個北斗地基增強基準站，搭建了4套獨立完整的北斗地基增強系統(tǒng)。通過服務器實現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測、網(wǎng)絡回傳與快速解算，勘察人員可以做到實時厘米級、事后毫米級的鐵路工程測量?！坝辛诉@一套北斗星地一體化增強定位技術，即使沒有網(wǎng)絡信號，只要看得到天空，勘察人員就可以實現(xiàn)高精度定位。”費亮說。

無人船江河湖海顯身手

武漢樞紐直通線三跨漢水、橫跨長江，為外業(yè)勘察帶來極大挑戰(zhàn)。其中水上測量工作量大、質量要求高，而常規(guī)水上測量手段受航道管理限制，實施異常困難。

2019年，鐵四院首次將智能測量船引入武漢樞紐直通線水上勘察。從此，讓人“望洋興嘆”的水上測量進入智能時代，鐵四院為推動水上勘察技術手段革新積累了寶貴經(jīng)驗。

武漢市首席技師、項目勘察負責人唐志國介紹，水上測量船將先進的衛(wèi)星定位、傳感器與智能導航控制等多項技術相結合，能高精度、智能化、集成化解決水上勘察難題，掃除了偏遠山區(qū)中湖泊、池塘等水上勘察盲區(qū)，效率提升3倍。

風平浪靜的漢江上，測量船疾馳而過，掀起一朵朵浪花。短短十五分鐘后，測量船安全回到出發(fā)地，而勘察數(shù)據(jù)和影像則實時通過5G網(wǎng)絡傳輸至后臺，在電腦屏幕上清晰顯示。十分鐘后，縱、橫斷面圖及水下地形圖躍然屏幕上。

自從引入無人測量船，鐵四院為水上測量掃清了障礙，船開到哪里就測到哪里，智能化設備高效、安全地代替人工巡河測量。

“以往需要一至兩天、五個人才能完成的水底地形圖，現(xiàn)在半天、兩個人就完成了，有效節(jié)省了工期，節(jié)約了勘察成本，同時地形圖質量得到保證，作業(yè)安全系數(shù)也大大提升。”唐志國如是說。

物探為地球“問診把脈”

走進鐵四院化希瑞創(chuàng)新工作室，地質雷達儀、超聲波陣列儀、水上多道地震反射儀、水底淺層剖面儀、瞬變電磁儀等高科技儀器隨處可見。

“這些儀器看起來高深，其實與醫(yī)院里的CT掃描儀、核磁共振儀、B超儀等類似，通俗來說，就是用來為地球‘問診把脈’，探測地球內(nèi)部結構與構造。”創(chuàng)新工作室?guī)ь^人化希瑞介紹。

鐵路建設施工前必須進行專業(yè)物探，深入了解地下地質情況，精準搜集地下數(shù)據(jù)。

為了實現(xiàn)“變噪為源”的想法，創(chuàng)新工作室成員在多地開展試驗，嘗試了近十種新技術與方法設備，創(chuàng)新性開發(fā)了多源頻率域地震勘探新技術與裝備。

運用新研發(fā)的物探裝備，不僅解決了電磁機械干擾難題，還能有效克服建筑交通阻隔難題，而且裝備具有遠程監(jiān)控、便攜高效等特點。如今，僅需一部手機控制，即可完成數(shù)據(jù)采集，操作便捷、質量可控。

多年來，鐵四院完成杭溫、合福等鐵路物探綜合勘察項目20余項，研發(fā)形成了適用于復雜山區(qū)、復雜水域以及復雜城市環(huán)境的成套物探探測技術，獲得專利授權30余項。其中有3項成果通過專利轉化，形成了具有獨立自主知識產(chǎn)權的專業(yè)勘探設備。

足不出戶踏遍千山萬水

一副3D眼鏡，一個鼠標，在鐵四院已成為勘察人員的標配。

“這是外業(yè)人員用無人機拍回來的圖像，戴上3D眼鏡，就像行走在現(xiàn)實的山川河流中，足不出戶便能精準‘踏’遍萬水千山?！辫F四院航遙所工程師蔣逸群說，電腦上就能直接采集沿線山川、建筑、道路等地物和地貌信息，真正實現(xiàn)大數(shù)據(jù)總覽全局，足不出戶制定線路方案。

據(jù)了解，傳統(tǒng)勘察以皮尺、全站儀、水準儀和GPS等設備人工接觸式測量為主，一段500公里長的鐵路要分成5段，平均每段至少需50名勘察人員，大約3個月時間勘察完?，F(xiàn)在通過智能勘察技術，工期至少縮短30%，人員減少四成。

如今，智能勘察已在鐵四院多條高鐵線路的勘察中試點運用，技術人員采用無人機攝影和激光雷達可以快速完成地形圖和斷面測量，采用無人船完成水下地形測量，測量采集的全息數(shù)據(jù)可建立詳細的地理信息數(shù)據(jù)庫，不僅地理信息更加精確全面，而且可以由各專業(yè)“按需勘察”轉變?yōu)椤叭⒔◣?、按需提取”?/p>

【編輯：金雨】