日前，由铁四院牵头完成的中国铁建重大科技专项《基于北斗导航系统的铁路及航运领域应用技术研究》通过结题验收。该项目研发了铁路工程高精度北斗地基增强等技术，促进了北斗系统在铁路行业和航运领域的推广应用。该课题是铁四院在交通领域探索“中国方案”的又一次创新突破。
长久以来，勘察设计行业的作业方式从最初手工方式画图逐步过渡到信息化时代软件画图，人均效率得到了明显提升。
“现在已进入信息化时代，勘察设计行业作为工程建设龙头，应当引领建设行业全面贯彻落实党的二十大精神，紧跟国家战略，向绿色化、数字化方向高质量发展。”铁四院负责人表示。为此，他们积极推广应用北斗导航、激光雷达、倾斜摄影、无人机航测等新兴测绘技术，运用人工智能、云计算等处理手段，探索解决我国铁路建设、运维期测量、定位、监测等完全依赖GPS的现状，成功建立起一套“水陆空”成套智能勘察技术体系，顺利实现一体化、全覆盖的局面。
北斗定位实现“毫米级”精度
去年腊月，铁四院智能勘察团队接到一项新任务：在沪渝蓉高铁建设现场建立一个基于北斗的高精度工程控制网，让勘察人员足不出户就可以为铁路建设提供高精度位置服务。
虽说深山老林、千沟万壑早已成为铁路勘察的日常，但这次团队负责人费亮的心情大不一样，因为这一次的挺进，将带来不一样的变化。
费亮介绍，传统铁路勘察，需要沿着线路每隔一定距离布设控制点，从而建立起铁路上运用的测量控制网。但由于山区地形复杂，布点难度大，控制点稀疏，且网络通信信号差、数据传输困难，这种测量控制网难以快速获取精确的位置信息，且无法重复使用，成本高。
今年2月，他们将北斗星基定位技术首次应用于沪渝蓉高铁，沿线布设了12个地基观测站和4个星基观测站，通过这些基站，建立起一个高精度工程控制网，为铁路勘测及后续施工建设提供高精度位置服务。
目前，长赣铁路、滁宁城际铁路、杭衢铁路等多条铁路沿线布设了多个北斗地基增强基准站，搭建了4套独立完整的北斗地基增强系统。通过服务器实现观测数据的实时监测、网络回传与快速解算，勘察人员可以做到实时厘米级、事后毫米级的铁路工程测量。“有了这一套北斗星地一体化增强定位技术，即使没有网络信号，只要看得到天空，勘察人员就可以实现高精度定位。”费亮说。
无人船江河湖海显身手
武汉枢纽直通线三跨汉水、横跨长江，为外业勘察带来极大挑战。其中水上测量工作量大、质量要求高，而常规水上测量手段受航道管理限制，实施异常困难。
2019年，铁四院首次将智能测量船引入武汉枢纽直通线水上勘察。从此，让人“望洋兴叹”的水上测量进入智能时代，铁四院为推动水上勘察技术手段革新积累了宝贵经验。
武汉市首席技师、项目勘察负责人唐志国介绍，水上测量船将先进的卫星定位、传感器与智能导航控制等多项技术相结合，能高精度、智能化、集成化解决水上勘察难题，扫除了偏远山区中湖泊、池塘等水上勘察盲区，效率提升3倍。
风平浪静的汉江上，测量船疾驰而过，掀起一朵朵浪花。短短十五分钟后，测量船安全回到出发地，而勘察数据和影像则实时通过5G网络传输至后台，在电脑屏幕上清晰显示。十分钟后，纵、横断面图及水下地形图跃然屏幕上。
自从引入无人测量船，铁四院为水上测量扫清了障碍，船开到哪里就测到哪里，智能化设备高效、安全地代替人工巡河测量。
“以往需要一至两天、五个人才能完成的水底地形图，现在半天、两个人就完成了，有效节省了工期，节约了勘察成本，同时地形图质量得到保证，作业安全系数也大大提升。”唐志国如是说。
物探为地球“问诊把脉”
走进铁四院化希瑞创新工作室，地质雷达仪、超声波阵列仪、水上多道地震反射仪、水底浅层剖面仪、瞬变电磁仪等高科技仪器随处可见。
“这些仪器看起来高深，其实与医院里的CT扫描仪、核磁共振仪、B超仪等类似，通俗来说，就是用来为地球‘问诊把脉’，探测地球内部结构与构造。”创新工作室带头人化希瑞介绍。
铁路建设施工前必须进行专业物探，深入了解地下地质情况，精准搜集地下数据。
为了实现“变噪为源”的想法，创新工作室成员在多地开展试验，尝试了近十种新技术与方法设备，创新性开发了多源频率域地震勘探新技术与装备。
运用新研发的物探装备，不仅解决了电磁机械干扰难题，还能有效克服建筑交通阻隔难题，而且装备具有远程监控、便携高效等特点。如今，仅需一部手机控制，即可完成数据采集，操作便捷、质量可控。
多年来，铁四院完成杭温、合福等铁路物探综合勘察项目20余项，研发形成了适用于复杂山区、复杂水域以及复杂城市环境的成套物探探测技术，获得专利授权30余项。其中有3项成果通过专利转化，形成了具有独立自主知识产权的专业勘探设备。
足不出户踏遍千山万水
一副3D眼镜，一个鼠标，在铁四院已成为勘察人员的标配。
“这是外业人员用无人机拍回来的图像，戴上3D眼镜，就像行走在现实的山川河流中，足不出户便能精准‘踏’遍万水千山。”铁四院航遥所工程师蒋逸群说，电脑上就能直接采集沿线山川、建筑、道路等地物和地貌信息，真正实现大数据总览全局，足不出户制定线路方案。
据了解，传统勘察以皮尺、全站仪、水准仪和GPS等设备人工接触式测量为主，一段500公里长的铁路要分成5段，平均每段至少需50名勘察人员，大约3个月时间勘察完。现在通过智能勘察技术，工期至少缩短30%，人员减少四成。
如今，智能勘察已在铁四院多条高铁线路的勘察中试点运用，技术人员采用无人机摄影和激光雷达可以快速完成地形图和断面测量，采用无人船完成水下地形测量，测量采集的全息数据可建立详细的地理信息数据库，不仅地理信息更加精确全面，而且可以由各专业“按需勘察”转变为“全息建库、按需提取”。
【编辑：金雨】
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