日前，由鐵四院牽頭完成的中國(guó)鐵建重大科技專項(xiàng)《基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的鐵路及航運(yùn)領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)研究》通過結(jié)題驗(yàn)收。該項(xiàng)目研發(fā)了鐵路工程高精度北斗地基增強(qiáng)等技術(shù)，促進(jìn)了北斗系統(tǒng)在鐵路行業(yè)和航運(yùn)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。該課題是鐵四院在交通領(lǐng)域探索“中國(guó)方案”的又一次創(chuàng)新突破。

長(zhǎng)久以來，勘察設(shè)計(jì)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(shí)代軟件畫圖，人均效率得到了明顯提升。

“現(xiàn)在已進(jìn)入信息化時(shí)代，勘察設(shè)計(jì)行業(yè)作為工程建設(shè)龍頭，應(yīng)當(dāng)引領(lǐng)建設(shè)行業(yè)全面貫徹落實(shí)黨的二十大精神，緊跟國(guó)家戰(zhàn)略，向綠色化、數(shù)字化方向高質(zhì)量發(fā)展?！辫F四院負(fù)責(zé)人表示。為此，他們積極推廣應(yīng)用北斗導(dǎo)航、激光雷達(dá)、傾斜攝影、無人機(jī)航測(cè)等新興測(cè)繪技術(shù)，運(yùn)用人工智能、云計(jì)算等處理手段，探索解決我國(guó)鐵路建設(shè)、運(yùn)維期測(cè)量、定位、監(jiān)測(cè)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(shù)體系，順利實(shí)現(xiàn)一體化、全覆蓋的局面。

北斗定位實(shí)現(xiàn)“毫米級(jí)”精度

去年臘月，鐵四院智能勘察團(tuán)隊(duì)接到一項(xiàng)新任務(wù)：在滬渝蓉高鐵建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)建立一個(gè)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(shè)提供高精度位置服務(wù)。

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(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人費(fèi)亮的心情大不一樣，因?yàn)檫@一次的挺進(jìn)，將帶來不一樣的變化。

費(fèi)亮介紹，傳統(tǒng)鐵路勘察，需要沿著線路每隔一定距離布設(shè)控制點(diǎn)，從而建立起鐵路上運(yùn)用的測(cè)量控制網(wǎng)。但由于山區(qū)地形復(fù)雜，布點(diǎn)難度大，控制點(diǎn)稀疏，且網(wǎng)絡(luò)通信信號(hào)差、數(shù)據(jù)傳輸困難，這種測(cè)量控制網(wǎng)難以快速獲取精確的位置信息，且無法重復(fù)使用，成本高。

今年2月，他們將北斗星基定位技術(shù)首次應(yīng)用于滬渝蓉高鐵，沿線布設(shè)了12個(gè)地基觀測(cè)站和4個(gè)星基觀測(cè)站，通過這些基站，建立起一個(gè)高精度工程控制網(wǎng)，為鐵路勘測(cè)及后續(xù)施工建設(shè)提供高精度位置服務(wù)。

目前，長(zhǎng)贛鐵路、滁寧城際鐵路、杭衢鐵路等多條鐵路沿線布設(shè)了多個(gè)北斗地基增強(qiáng)基準(zhǔn)站，搭建了4套獨(dú)立完整的北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)。通過服務(wù)器實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)回傳與快速解算，勘察人員可以做到實(shí)時(shí)厘米級(jí)、事后毫米級(jí)的鐵路工程測(cè)量?！坝辛诉@一套北斗星地一體化增強(qiáng)定位技術(shù)，即使沒有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，只要看得到天空，勘察人員就可以實(shí)現(xiàn)高精度定位。”費(fèi)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(zhǎng)江，為外業(yè)勘察帶來極大挑戰(zhàn)。其中水上測(cè)量工作量大、質(zhì)量要求高，而常規(guī)水上測(cè)量手段受航道管理限制，實(shí)施異常困難。

2019年，鐵四院首次將智能測(cè)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(cè)量進(jìn)入智能時(shí)代，鐵四院為推動(dòng)水上勘察技術(shù)手段革新積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

武漢市首席技師、項(xiàng)目勘察負(fù)責(zé)人唐志國(guó)介紹，水上測(cè)量船將先進(jìn)的衛(wèi)星定位、傳感器與智能導(dǎo)航控制等多項(xiàng)技術(shù)相結(jié)合，能高精度、智能化、集成化解決水上勘察難題，掃除了偏遠(yuǎn)山區(qū)中湖泊、池塘等水上勘察盲區(qū)，效率提升3倍。

風(fēng)平浪靜的漢江上，測(cè)量船疾馳而過，掀起一朵朵浪花。短短十五分鐘后，測(cè)量船安全回到出發(fā)地，而勘察數(shù)據(jù)和影像則實(shí)時(shí)通過5G網(wǎng)絡(luò)傳輸至后臺(tái)，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(cè)量船，鐵四院為水上測(cè)量掃清了障礙，船開到哪里就測(cè)到哪里，智能化設(shè)備高效、安全地代替人工巡河測(cè)量。

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

物探為地球“問診把脈”

走進(jìn)鐵四院化希瑞創(chuàng)新工作室，地質(zhì)雷達(dá)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(shí)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(cè)地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)與構(gòu)造?！眲?chuàng)新工作室?guī)ь^人化希瑞介紹。

鐵路建設(shè)施工前必須進(jìn)行專業(yè)物探，深入了解地下地質(zhì)情況，精準(zhǔn)搜集地下數(shù)據(jù)。

為了實(shí)現(xiàn)“變?cè)霝樵础钡南敕?，?chuàng)新工作室成員在多地開展試驗(yàn)，嘗試了近十種新技術(shù)與方法設(shè)備，創(chuàng)新性開發(fā)了多源頻率域地震勘探新技術(shù)與裝備。

運(yùn)用新研發(fā)的物探裝備，不僅解決了電磁機(jī)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(yuǎn)程監(jiān)控、便攜高效等特點(diǎn)。如今，僅需一部手機(jī)控制，即可完成數(shù)據(jù)采集，操作便捷、質(zhì)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(xiàng)目20余項(xiàng)，研發(fā)形成了適用于復(fù)雜山區(qū)、復(fù)雜水域以及復(fù)雜城市環(huán)境的成套物探探測(cè)技術(shù)，獲得專利授權(quán)30余項(xiàng)。其中有3項(xiàng)成果通過專利轉(zhuǎn)化，形成了具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專業(yè)勘探設(shè)備。

足不出戶踏遍千山萬水

一副3D眼鏡，一個(gè)鼠標(biāo)，在鐵四院已成為勘察人員的標(biāo)配。

“這是外業(yè)人員用無人機(jī)拍回來的圖像，戴上3D眼鏡，就像行走在現(xiàn)實(shí)的山川河流中，足不出戶便能精準(zhǔn)‘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(shí)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(zhǔn)儀和GPS等設(shè)備人工接觸式測(cè)量為主，一段500公里長(zhǎng)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(gè)月時(shí)間勘察完。現(xiàn)在通過智能勘察技術(shù)，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(diǎn)運(yùn)用，技術(shù)人員采用無人機(jī)攝影和激光雷達(dá)可以快速完成地形圖和斷面測(cè)量，采用無人船完成水下地形測(cè)量，測(cè)量采集的全息數(shù)據(jù)可建立詳細(xì)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(zhuǎn)變?yōu)椤叭⒔◣?、按需提取”?/p>

【編輯：金雨】