无人机在铁路建设工程管理上的运用研究

李 鹏

（乌鲁木齐铁路局建设管理处，新疆 乌鲁木齐 830011）

无人机在铁路建设工程管理上的运用研究

李 鹏

（乌鲁木齐铁路局建设管理处，新疆 乌鲁木齐 830011）

随着科技的进步，无人机的应用也在飞速的发展。文章以阿勒泰至富蕴至准东线铁路线路建设中无人机的运用为背景，说明无人机在铁路建设中的重要作用，同时也为其他铁路工程建设提供了一定的借鉴作用。

无人机；铁路建设工程；工程管理；工程测量；交通技术

目前国内经济发展水平越来越高，铁路线路覆盖的范围也是越来越广。传统的铁路线路勘测都是由人工完成的，不仅耗时，而且非常繁琐，而无人机的出现恰恰弥补了这一不足。无人机在进行铁路线路的勘测过程中，所获取的数据更加精确，同时，在计算机的协作下，可以完整地绘制出一套数字化的立体规划图，与实际的施工情况相结合，可以将施工数据变得更加准确，一个精确的线路及实地数据对铁路线路的建设规划具有非常大的意义。铁路施工中利用无人机进行勘探测量，将大大降低铁路施工工人的劳动强度，提升施工精度，为铁路建设提供了有利的安全保障。

1 无人机在铁路工程中的应用概述

无人机技术在国内发展非常迅速，因此与其相应的测量及数字摄影技术也有快速的发展，采用无人机进行测量、绘图成为了很多工程建设中的一种新型的测绘手段。这种测绘手段的最大优点就是有效性及高速性，可以快速地获取被测区域的立体数字信息，在铁路建设勘察中非常有效，能在最短的时间内测绘出所需要的资料，最大限度地防止铁路工程中各类危险事故的发生。

铁路工程具有非常长的施工区间，其中很大一部分需要通过危险复杂的地形地貌。施工地基在受到天气、地形等因素的影响时，很容易出现崩滑等危害，一旦发生这种现象，就需要大量的计算数据来完成修复工作。但是由于崩塌引起的地质不稳定等情况，测绘人员也很难接近事故发生地点，这时无人机就凸显了它巨大的优势，无人机可以搭载数码相机，在不接触地面的情况下完成整个地区的测绘，不仅简单快捷，而且具有非常高的安全性。这类新型的测绘方法将铁路线路勘测引入到了一个新的领域，随着国内高铁的发展，对铁路线路的要求也是越来越高，无人机测绘技术也慢慢凸显出它巨大的优势。

2 铁路工程建设中无人机应用设计——以阿勒泰至富蕴至准东线为例

2.1 阿勒泰至富蕴至准东线铁路线路概述

阿勒泰至富蕴至准东线线路处于新疆维吾尔自治区的阿勒泰地区和昌吉地区境内，该线路起点为北阿铁路，终点为阿勒泰站，全程长度为420.4km、正线的铺轨长度为418.42km，全线车站有28个，其中包括阿勒泰站、准东站、准东北站，全线拥有桥梁共105座，总长度为32.277km，其中最长的桥梁为喀拉塑克水库特大桥，全长为949.35m；全线设有4个隧道，总长度为7.93km，都是单线隧道，其中最长的隧道为索尔苏隧道，全长为4.432km，也是全线控制性的工程；新建的生活及生产用房屋的面积总计74860m2。

2.2 无人机在阿勒泰至富蕴至准东线建设中应用

2.2.1 无人机的高空巡视检查。无人机的高空巡视检查就是利用无人机携带各类小型的传感器，在距离地面2000m以下的高空对地面的情况进行检查。主要的任务就是航拍获取地面的地形等数据资料，同时通过软件对航拍的视频进行分析处理，从而能够在铁路建设中对整个工程路段进行直观、快速、精确的把控，对整个工程建设起到至关重要的作用。

2.2.2 无人机的低空摄像测量。铁路建设往往因某些原因会经过不稳定的边坡地段，因此在第一时间获取到这一地段的测量资料是非常关键的，这一任务可以通过无人机的低空摄像测量技术加以实现。该系统的精度也是需要进行检验的，可以先通过GPS测绘技术对该地区的内部标志点进行精确测量，然后通过无人机的测绘数据与该标志点进行对比，将该标志点作为精度的检查点。在进行无人机的飞行测绘开始前，要通过软件对测绘航线进行校对，同时检查摄像设备。无人机的飞行测绘完成后，也要进行摄像的优化选择，与GPS导航的数据影像相结合，排除模糊不清的影像，同时确认是否有漏拍的现象。

无人机摄像中容易出现相机透镜畸变影像，为了消除这一现象，要根据预先得到的校验参数对无人机获得的原始摄像数据进行预处理，这一方法能够确保连接点的自动获取，同时保证控制点测量的准确度。在进行平差处理后，所获得的数据就是被测区域的空间坐标。再利用摄像测量专用软件进行立体的测绘制图，得到大比例尺地形图。然后进行自动地形数据提取得到DSM，最后通过GIS软件制作出被测绘地区的三围立体地表模型。

2.2.3 无人机的铁路工程测量。传统的铁路线路工程测量，一直占用着大量的人力、物力，不仅耗时，而且存在资源的浪费。利用无人机进行铁路工程测量就是通过无人机位图像处理平台提供清晰度非常高的数字影像资料，对被测量范围内的高山、丘陵、湖泊、河流以及自然保护区内的动植物等都可以进行精确的标识。在进行线路的精确测量时，无人机可以搭载三维扫描仪对铁路线路进行全方面的快速扫描，从而快速、准确地获取被测地段的地形形态及其他关键数据信息，然后从大量的数字数据信息中提取出电力线缆及杆等矢量数据信息。由于无人机测量的云数据具有相当高的精确度，因此，可以将云数据和其他的数据源进行融合，这样大大有利于铁路各类专业设备的安装位置定位，从而方便工程设计建设方快速、准确的建立起一套逆向三维重构模型，最终形成完整的铁路线路三围数字测量图。

2.2.4 无人机对铁路线路自然保护区的保护。阿勒泰至富蕴至准东线铁路线路地形比较复杂，沿路多山丘、河流、隧道，同时还穿越新疆卡拉麦里有蹄类野生动物自然保护区。因此，无人机在铁路运行后还能够起到线路巡检的巨大作用。由于线路经过蹄类野生动物自然保护区，在线路设计时，还可以通过无人机的高空观测，对保护区内的动物迁徙线路、生活习性及群居特性等进行高空观测，在进行大量的数据支持，利用无人机的高空观测要比地面的人为观测数据准确很多，因此可以最大限度地保护保护区的动植物分布及活动规律，避免因铁路建设影响保护区的动植物正常的生活规律。

3 无人机在铁路工程应用中的展望

无人机技术正在飞速的发展与成熟，无人机在工程应用中使用率以及自身承载力也将逐步的提升，更多功能及更大承载力的无人机将被广泛地应用于铁路工程建设中。新型的无人机将和GIS（地理信息系统）、GPS（全球定位系统）、RS（遥感技术）进行相互结合，同时进行线路的精确定位及BIM的综合应用，实现铁路线路全程的数字化和可视化管理。未来的铁路建设材料或许可以通过无人机进行搭载及运输，这种新型的建设方法将极大地减少复杂地理环境的人力物力投资，节约更多的资源及劳动力；在铁路工程施工现场，无人机可以全方位检测施工材料准备情况及工程施工总体进度、规划材料运输及施工线路，及时调运施工材料，对加快工程施工进度提供强有力的保证。

4 结语

利用无人机不仅可以对铁路线路中大比例地形进行精确测绘，而且在铁路的日常养护及地质灾害预防中都能起到非常好的效果，因此在铁路施工建设以及工程运营使用都有很好的效果，具有非常高的实用性。无人机技术的发展引起了铁路交通建设的巨大变化，利用无人机测量，有助于减少施工作业人员的劳动强度，提高施工的效率及工程质量，对我国铁路事业的发展起到重要的推动作用。

[1]史占军，于志忠，郭志强．无人机摄影测量在1∶2000地形图的应用[J]．吉林地质，2011，（3）．

[2]吕志伸．无人机航空摄影在农村集体土地登记确权发证工作中的应用[J]．科技传播，2013，（6）．

[3]李振．铁路用地地籍调查技术方案的探讨[J]．甘肃科技，2011，（4）．

[4]李磊，熊涛，胡湘阳，熊俊．浅论无人机应用领域及前景[J]．地理空间信息，2010，（5）．

（责任编辑：王 波）

U415

1009-2374（2017）12-0185-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.095

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