低空无人机航测技术在铁路勘测设计中的应用

低空无人机航测技术在铁路勘测设计中的应用

周吉胜

中铁二院四川成都610000

摘要：铁路勘测技术包括工程测量、航空摄影测量（简称航测）、遥感、物探、钻探、原位测试和试验等，不同的测量技术各有优缺点。随着科技的发展，这些测量技术的精度都得到了极大的优化，部分技术已经达到了世界领先水平。

关键词：低空无人机航测技术；铁路勘测设计；应用；

航空摄影测量是20世纪70年代中期引进的新型铁路勘测技术，计算机技术的发展使得航空摄影测量的精度越来越高，让铁路勘测设计进入了全新的领域。近些年来，高铁的发展对铁路的要求也越来越高，航测技术开始显现出越来越大的优势。

1无人机低空航测的优点

随着卫星遥感、大航空遥感技术的广泛应用，航空摄影进入了一个全新时代，但一些主观和客观的问题也随之而来。首先，卫星遥感是太阳同步的，是绕着地球南北转动的，它的每两个轨道之间差100分钟，例如第一个轨道要是从长沙过境，第二个轨道就到乌鲁木齐或者西藏了。两个轨道之间这么远，空档就要靠时间来补。而另一个很重要的因素就是云层的问题，在同一个时间、同一个地点、不同的飞行高度来拍摄地面，2000米的高空可能就被云层完全挡住了，600米以下大概都清楚，而600米以上就可能看不清楚了。也就是说如果要拍照的话，卫星影像和大航空遥感或许因为自然因素的制约无法保证摄影质量。但是无人机在低空600米以下基本能保证摄影的成功率——无人机能够利用低空的优势去及时地获取到我们所需要的影像。现在国家正在开放低空资源，对于部分高空领域，则属于空管的范围，例如离地6000米到20000米这个空间范围全世界都是严密监管的。开放低空的概念是什么？美国是旷野地区5000米以下就叫低空，欧洲160—170米才叫做低空，而中国准备开放的将是非重要地区和军事管制地区1000米以下区域。低空也是一种资源，低空资源开放以后，就能够发展低空的经济。无人机可以称作一种低空经济，而且这个经济领域会有很快的发展，而这个经济领域其中一个应用就是无人机的低空遥感。

2低空无人机航测技术在铁路勘测设计中的应用

2.1航测准备。

在进行铁路航测前，技术部门是其中最为主要的一个部分，是勘测方案的制定者，需要根据实际设计的要求以及实际的情况，来对技术方案进行一定的设计、确定。而技术方案的制定，对技术人员有着非常高的要求。而且，在进行实际工作的过程中，技术人员还要进行相应的技术指导，对现场人员的操作方法进行一定的规范。除此之外，技术人员还需要对相应的仪器进行校验和规范，并对其中的参数进行合理的设置并检验。

2.2控制网测量。

在进行航测工作之前，还需要进行控制测量。这就需要合理地布设控制网，而整个控制网是由许多控制点组成，控制点应尽量布在不容易被破坏、交通便利、标志显著且空旷的地方，因为控制网的布置会对测量的结果造成非常直接的影响。在进行控制点观测时，需要进行明确的标注，并做好详细的描述和记录。在数据后处理过程中，其需要结合实际情况，对数据进行全面性的分析处理，最终使得整体的控制测量满足精度要求。

2.3航空摄影。

航空摄影的质量直接决定着整个勘测工作的成败，因此必须予以足够的重视。国家对航空摄影的空中管制比较严格，同时航空摄影还要受到环境因素等诸多影响，因此保障航空摄影工作就需要进行细致的准备工作，在拍摄时间、拍摄航线上的选择要经过科学规划，确保不会带来任何安全隐患，同时也能达到良好的摄影效果。铁路勘测测绘1：2000带状地形图，带状的宽度一般要求为100~150M，低空无人机航空摄影1：2000，单航线就可以满足要求。

2.4像控点测量。

在对像控点测量之前，要提前做好相应的计划，最好是在条件允许的情况下，将其布置在交通便利的地方。而在进行布点的过程中，往往是由一个人单独布设，在进行像控点选择的过程中，需要对参照物进行适当的选择，要选择比较明显的参照物，并尽可能选择永久性的参照物，尽量保证像控点在进行航拍的前后没有太大的变化，并把握好相应的方向。此外布点区域还需要保证视野开阔，便于相关设备的安装和操作，并保证仪器能够更加准确而迅速地接收到相关的卫星信号。在进行像控点测量时，应反复对比周围地貌地物，确保无误，保证仪器对中整平，信号稳定，并做好相应描述和记录。

2.5在进行航外测量的过程中，生产部是非常关键的一个部分。

在生产部中，航空摄影的质量会对整个勘探的工作质量造成非常直接的影响。由此可见，相关部门必须对这一现象引起足够的重视。国家对航空摄影方面的管制比较严格，而且，在进行实际摄影的过程中，还要对其他的一些因素进行充分考虑。此外，质检部门也是非常重要的一个部分，也是航测遥感工作质量最为基本的一个保障。相应的质量检测部门，在进行相关部门工作的开展之前，也需要对其中所有的参与人员进行确认，并对每个人的工作进行明确的分工，确保每份工作都能够有对应的负责人。与此同时，还需要在时间允许的条件下，对所有的成果进行一一的检测，以保证测量的质量，对于一些不合格的数据测量，要进行重新测量，直到达到相应的标准为止，这也是提高测量工作质量的一种非常有效的方式。例如航测技术解析空中三角测量领域的研究成果，就在实际中得到了非常广泛的应用。对于航测技术解析空中三角测量领域，主要会涉及到自检校光线法区域网评差软件、数据测算法等一些应用，并且在数据摄影测量系统这一方面，也会进行一定的加密。除此之外，还对解析测图仪这一软件进行了更进一步地开发和功能性的完善，现在我国的航拍技术已经得到了非常大的进步。在进行实际摄影的过程中，要按照一定的比例尺对其中的地形图的控制点进行更进一步地加密，这也可以说是在解析空中三角测量领域铁路系统中得到的一个非常重要的研究成果；与此同时，还要加强相应的技术手段，对其中的精度进行一个严格的限制。

3技术问题

低空尽管有许多的优点，但是真正要推广应用，还有很多的技术问题。首先是低空航飞的安全性问题。例如：汽车在高速公路上可以跑100公里，但是在城里面很多地方可能只能跑60公里以下，因为人、车、建筑物多了，就会存在安全性问题；飞机也一样，飞到1万米高空，时速可达1000公里，但到了低空就必须慢下来，快了就容易出事。所以低空就需要低速。另一个就是精度和效率的问题。无人机要想拍得清楚，就要飞得低。但是低也有低的缺点，200米以内遇到的问题是照片小了，飞2000米照的相片和飞200米照的相片相比，取景范围大了很多。同样1平方公里，飞2000米需要100张相片，200米则需要1万张相片。效率就低很多，野外控制力有了变化，工作量也相应变化了。所以如何做到既要飞得低，照片又少，精度又高，照片面积还大，这就成为了我们工作中重点研究的问题。

高效的铁路网络需要高精度的测量技术，航测技术可满足铁路网络勘测的需求。科学的发展带来了航测技术应用方式的调整，有助于降低相关作业人员的劳动强度，提高生产效率和作业质量，并推动我国铁路事业的高速发展。

参考文献：

[1]李红林.无人机遥感影像空中三角测量应用研究[J].电子科技大学，2016（20）：146-147.

[2]李少龙.无人机摄影测量技术在输电线路工程中的应用研究[J].2016（19）：135-136.

[3]刘伟，朱正荣.无人机航空摄影测量技术在风电场勘测设计中的应用[J].2016（28）：110-111.