應用背景

　　隨著我國鐵路大規(guī)模的提速改造工程的建設，對既有鐵路的勘測設計任務也日益增多。由于鐵路行車速度快、密度高，使用傳統(tǒng)的既有線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，通過對外業(yè)測量數(shù)據(jù)獲取方式的技術性變革，尋求高效、安全、對運營低干擾或零干擾的全新的高速鐵路測量技術和方法，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(qū)某既有鐵路的復測，全長約120公里，主要工作是測量鐵路既有的線形、設備和設施位置。

　　項目要求及特點

　　該地區(qū)多沙漠戈壁地形，交通不便、復測線路長、精度要求高，數(shù)據(jù)成果需求種類多、要求采用新技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)復測方法。

　　傳統(tǒng)測量方案的局限性

　　既有鐵路復測主要包括線路縱向丈量、軌心測繪、軌面標高測量、地形測繪、橫斷面測量、線路平面測繪、站場測繪及附屬地物測繪等內容。傳統(tǒng)的復測方法包括鋼尺丈量配合全站儀的曲線查定，外移樁測量、導線坐標測量法、橫斷面測繪及現(xiàn)場調查等。傳統(tǒng)測量方案的局限性如下：

　　1，列車速度快、密度高，傳統(tǒng)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，鐵路天窗時間較短，在有限的時間內，測量進度難以保障。

　　圖1 傳統(tǒng)測量方案施測現(xiàn)場

　　徠卡P2U+Backpack的移動掃描解決方案

　　徠卡P2U+Backpack移動掃描解決方案，實際上是徠卡將兩種最新的移動激光掃描技術結合在一起的綜合解決方案。徠卡P2U為車載式移動掃描系統(tǒng)，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，非常適合在鐵路線路測量中使用。徠卡Backpack是背包式移動掃描系統(tǒng)，它最大的優(yōu)勢是可以提供給客戶任意時間、任意地點的全方位的測量，受地形限制小，可作為地形修補測的助手。優(yōu)點如下：

　　1，作業(yè)員不上道作業(yè)，安全性高

　　2，作業(yè)時間不受“天窗時間”限制，作業(yè)效率高

　　3，觀測數(shù)據(jù)精確，工務設備調查直觀可靠

　　4，數(shù)據(jù)自動化處理，建立三維數(shù)字模型，便于提取各專業(yè)需要數(shù)據(jù)

　　外業(yè)實施方案

　　徠卡P2U固定在鐵路平板車上，如下圖所示，其外業(yè)采集十分簡單，在經過設備初始化后，采集人員坐在車里就可進行線路掃描工作。

　　徠卡Backpack則作為地形的補測工具，可靈活行走在受遮擋的區(qū)域和周邊地形，經過設備初始化后，可按照計劃的修補測區(qū)域按需進行數(shù)據(jù)采集。

　　圖2 徠卡P2U安裝情況和移動背包現(xiàn)場采集情況

　　效率分析

　　圖3 徠卡P2U與傳統(tǒng)方案的效率對比

　　數(shù)據(jù)成果展示

　　高精度點云數(shù)據(jù)——P2U可完整記錄軌道線形的數(shù)據(jù)，移動背包數(shù)據(jù)用于補測地形。

　　圖4 鐵軌和周邊地形點云成果

　　自動提取軌道線——使用SiRailScan軟件，可根據(jù)軌道的點云數(shù)據(jù)自動提取出軌道軌線。

　　圖5 通過點云自動提取出軌道線

　　斷面提取——通過點云數(shù)據(jù)可任意進行斷面數(shù)據(jù)的自動提取，可使用Cyclone、3D Reshaper和第三方軟件進行提取。

　　圖6 鐵路地形圖和斷面圖成果

　　精度分析

　　經過與人工復測的結果對比，能夠滿足平面和高程不超過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，從實際項目效果來看，解決了上線有風險、測量效率低的問題，至少比傳統(tǒng)方式提高近10倍的效率。而且還能提供三維的空間數(shù)據(jù)，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(yǎng)護管理方面有著廣闊的應用前景。