当前高速铁路勘测技术的应用现状

发表时间:2021/5/12   来源:《城镇建设》2021年第4卷第3期   作者:杨永刚 谢威 魏昕
[导读] 随着时间的推移,科学的进步,人们对交通出行方式的需求也在不断加强。
        杨永刚 谢威 魏昕
        中铁二院测绘工程设计研究院  四川省成都市610036
        摘要:随着时间的推移,科学的进步,人们对交通出行方式的需求也在不断加强。我国高速铁路建设的发展,已经成为我国经济发展的重要一部分。要想建设好一条铁路,其中,勘测技术就显得尤为重要。本文主要论述了目前我国高速铁路勘测技术中航测、物探、机载LIDAR、遥感技术、GNSS动态测量技术、工程测量技术等的应用现状。
关键字:高速铁路 勘测 现状

        为加快发展我国的经济,提高人民群众的生活水平,基础设施的建设和完善必不可少,铁路的发展也是必然的结果。我国高速铁路的建设相较发达国家起步较晚,勘测装备和技术手段也相对落后。近年来,我国高速铁路建设迅猛发展,同时也带动了勘测装备和技术手段的不断更新,在某些方面甚至走到了世界前列,目前为止,我国高速铁路的勘测技术主要有航测、物探、机载LIDAR、遥感技术、GNSS动态测量技术、工程测量等技术。
        
1.航测技术的应用

        从20世纪50年代开始,我国就已经开始将航空摄影测量技术应用于勘测工作中,常规的航测就是指用飞行器搭载摄影设备在空中获取实施工程范围所需的相关信息。随着时间的推移,我国的航测技术也在逐步发展,不论是理论、技术还是设备,都在不断创新,不断完善,航测的时间也在不断缩短,质量也在不断提高,所获取的图像也越来越清晰。加上现如今计算机技术的高速发展,航测技术也进入到一个高速的发展阶段,满足了多种行业、多种部门的需求。
        目前为止,铁路航测影像获取方式呈现出多元化发展的特点,根据项目实际需要,卫星影像、载人飞机航摄影像和无人机航摄影像均可用于铁路勘测工作中来。从航测外控工作角度来说,空三加密方法不断改进创新,在保证制图等工作精度要求的前提下,大大减少了航测外控的工作量。目前,航测技术主要用于1:1万、1:2000和1:500地形图的制作,同时也可以用于各项工程的横断面内业采集工作中,改变了传统的勘测方式,极大的减少了勘测外业工作,提高了工作效率,节约了勘测成本。
        近年来,航测技术的发展形式越来越好,除在铁路勘测工作中的应用,在其他领域也很受欢迎。航测技术在高速铁路勘测中有着非常重要的地位,随着高速铁路的不断发展,航测也定将向更好发展。

2.物探技术的应用

        随着我国高速铁路的大量建设,对地质勘察的要求也不断提高。铁路沿线的地质情况对铁路选线起着至关重要的作用。在很早时候,物探技术就已经用运于铁路工程中对地质体质以及岩土体的勘察工作中。物探技术主要是运用仪器对地表、地下等相关物理磁场的测试,以此为依据,进行计算、分析,从而判断目标地质的结构质量。从五十年代的单一直流电法到八十年代新型的电磁、雷达、高密度电法等,再到九十年代的超前预报等技术,物探技术一直在不断创新。到目前为止,物探技术的发展已较为成熟,使用也相对便捷,在铁路建设领域,其主要用于隧道、桥梁等工程的勘察,以及水石界线的界定、岩层土壤性质的鉴定等,它的适用范围很广,无论是简单还是复杂的地形、地质,都可以用此技术进行测量。
        用于物探测量的设备仪器相对较为简单容易,且结果直观准确,所以,物探技术在高速铁路勘测技术中有着十分重要的意义。从整体来说,我国物探技术发展较好,在国际上都处于相当不错的水平。截止到目前,我国物探技术主要发展的方面有电磁勘测技术、地震勘测技术、点发技术、声纳勘测技术等。

3. 机载LIDAR测量技术的应用

        机载LIDAR测量技术目前是高速铁路勘测技术中很重要的一种,它是高速铁路建设中必不缺少的一种技术。一般来说,测绘即是测量目标物体的基本信息,但因为数字影像操作起来较为复杂繁琐,特别是地面植被发育良好的区域,精度较低,为此,我们需要对基础测绘技术做出改变,进行创新。


        机载LIDAR是一种新型的测量技术,就是在飞机上装载扫描仪器,对地面物体进行扫描,从而获取地球表面的三维坐标信息,它可以快速准确的获得地面数据和高清的影像数据,用于绘制地形图。机载LIDAR测量技术,航飞周期较短且收集到的数据误差较小,更重要的一点就是, 机载LIDAR测量技术相比于传统航测技术,它更能适应恶略的天气,有较多的作业时间。通过机载LIDAR测量技术获得的数据,高程精度较高,对于地面植被有一定的穿透能力,因此可有效提高地形图及内业采集断面的精度。
        此外,经过多年的发展,LIDAR 测量设备小型化,无人机亦可搭载,从而能够有效的保障工作人员的人生安全。近年来,机载LIDAR技术用运广泛,除在铁路勘测之外,在其他领域如环境监测、林业监测、高压线监测等领域也发挥出了较大作用。

4.遥感技术的应用

        遥感技术是20世纪60年代兴起的一种勘测技术,从字面上来讲,就是一种非接触的远距离探测技术,这种技术,是通过仪器对目标反射的电磁波信息进行处理成像。它主要用于前期对高速铁路沿线地质情况的探测,但目前也已能应用到铁路后期勘测当中。随着遥感技术的发展,它被广泛的用于铁路勘测工作中,它可以对地质情况进行分析、并且研究其产生的原因以及发展趋势。
        高速铁路的建设耗费巨大,其重要性可想而知,为了能够有效提高人力、物力、财力的使用,在高速铁路建设之前,对其所在位置的地质、地形、地貌等进行勘测十分重要,伴随着计算机的快速发展,遥感技术结合可视化技术,使得三维可视化变成了可能。遥感三维可视化能够提供更多有效且实用的数据,对高速铁路的建设有着极其重要的作用。
        目前遥感技术在有些方面仍需要加强, 从2000年以来,我国大力发展遥感技术,以便其能更好的用于铁路勘测,保障高速铁路的安全运行。

5.GNSS测量技术

        目前为止,我国高速铁路的勘测工作已离不开GNSS测量技术支持。GNSS一般是指全球导航卫星系统,用户通过接收导航卫星信号来获得所在位置的三维坐标信息。在高速铁路勘测过程中主要使用的GNSS测量技术分为三种:静态技术测量、快速静态测量、动态技术测量。其中,静态测量技术主要用于建立高速铁路勘测、施工控制网,快速静态测量主要用于航测外控测量,动态测量技术主要用于地形图测量、铁路中线测量和断面测量等工作。
        经过多年来对GNSS动态测量技术的研究和使用,国家建设了大量CORS基站,使GNSS动态测量更加方便快捷。现在,用运GNSS动态测量技术可以进行全天候的作业,无需架设基站,而且这种技术操作起来较为简单,又能够有效的节省人力物力。 目前,我国的北斗卫星导航系统已经实现全球组网,用户接设备可接收到更多的卫星信号,大大减少了锁定时间,提高了测量精度。
 
6.工程测量技术的应用
        
        伴随着我国高速铁路的不断发展,人们对高速铁路的需求也不断提高,工程测量设备和技术也在不断进步,不断发展,其结果就是大大提升了铁路勘测精准度,提高了铁路勘测的工作效率。工程测量技术是我国高速铁路建设的基础技术和有力支撑,一般工程测量分为三个阶段:勘测控制网、施工控制网、运营维护控制网,这三个阶段被被人们简称为“三网”,工程测量技术的理念就是三网合一,这一理念已经在高速铁路工程建设中得到实践,它的效果大家也已有目共睹。现如今,我国科学技术发展日新月异,新型装备的发展也越来越迅速,都在向更好的方向发展。
        
        我国高速铁路的建设从一开始的小心摸索,到现在的辉煌成就,离不开那些千千万万的科学家和工程师的辛勤付出。他们为了中国的铁路事业,奉献了一生,今后的铁路发展,还需当代年轻人继续努力,所以,我们未来的路还很长,对高速铁路勘测技术的研究仍需进行。




参考文献
[1]田道明,周传斌,汪小平.中铁大桥勘测设计院有限公司铁路工程地质世纪回顾[J].铁道工程学报,2005(S1):42-46.
[2]学术活动优秀论文评奖论文集[C].:中国铁道学会,2005:6.
[3]葛玉辉.无人机综合技术在某艰险山区铁路勘测中的应用[J].铁道勘察,2020,46(06):73-76.
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