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历时三年铁四院北斗方案在我国铁路工程

来源:遥感 时间:2023/5/17

荆楚网(湖北日报网)记者谢良钢通讯员刘博张启山

测绘大地经纬,勘察万里山河。

历时三年多,今年3月,依靠自创标准、自主技术、自研设备,在北斗系统的加持下,以中铁第四勘察设计院集团有限公司(以下简称“铁四院”)牵头完成的《基于北斗导航系统的铁路及航运领域应用技术研究》项目为标志,我国铁路工程领域首次实现了北斗系统全替代GPS。

该项目的完成,解决了一线卡脖子难题,形成了新的精密控制测量体系,编制了多项企业标准和作业指导书,大大节约了铁路建设的成本,提高了铁路工程测量的效率,基本实现我国交通领域北斗卫星导航应用的全自主知识产权的“中国方案”。

铁四院勘察院副总工程师闵阳说,“加快建设数字中国”,铁路行业北斗卫星导航的深入应用带来的改变,是北斗技术助力数字中国的缩影。

中国方案寻求突破创新

据介绍,该项目由铁四院牵头,铁一院、铁五院、上海院、港航局参研,由4个子课题组成,涵盖铁路、航运领域,涉及北斗铁路工程控制测量标准体系研究、工程测量技术应用研究、智能监测技术研究以及其衍生的北斗网格码技术,是我国交通领域探索“中国方案”的一次突破创新。

目前,课题组已完成铁路北斗地基增强系统的技术研究、北斗地基增强技术在勘测设计、施工建造的测量方案和应用研究、北斗导航自动化监测服务平台的建设、北斗网格码的航道数据编码研究,自主研制了整套基于北斗导航定位技术的软硬件系统、新型铁路控制网体系和新型航道编码,并在此基础上编制了多项企业标准和作业指导书,累计申请专利31项,发表高质量论文34篇,取得软件著作权5项,其中铁四院申请专利16项,发表论文16篇,取得软件著作权3项。

与时俱进把握北斗机遇

回顾上世纪50年代到90年代,铁路勘察人常用的工作套装是“两箱一板”,一个箱子装勘测设计资料,一个箱子装衣被,一块模板搁在两个箱子上。传统的作业工具就是皮尺、全站仪、水准仪和GPS等设备,作业点全靠人工勘测。作业设备是非常落后。

“严寒酷暑,我无畏无惧;幽山密林,我肆意闯荡;荒芜野岭,我路在脚下;江河湖海,我踏浪而行……”这是一位勘察人诗意化的工作写照。风吹雨淋、风餐露宿、天寒地冻、跋山涉水,这些才是外业勘察人的家常便饭,甚至还有不可预知的危险。

更为堪察人苦恼的是在数据获取上长期以来受“测全难、测准难、测快难”三大难题所困扰。在数据处理上也存在数据处理不智能,地形图、断面生产都以人工提取为主;数据表达不直观,设计人员判读难度大;数据信息不全面,只有二维几何信息,缺少自然社会属性。

如今,随着空间信息科学、计算机技术、遥感技术、5G和人工智能技术的飞速发展,测绘科学技术也进入了一个新时代,特别是中国自主研发的北斗导航系统建成运行后,为智能勘察提供了坚实的支撑条件。

另一方面,铁路工程作为国家工程,关系到运输和民生安全。但长期以来在测量勘察、设计、施工、运营、监测等各个领域涉及导航定位技术,仍然以美国的GPS导航定位技术为主,关键技术、关键设备受制于人。为此,《十四五铁路科技创新规划》明确提出“要以北斗铁路行业综合应用工程为依托,推进北斗卫星导航系统铁路基础时空坐标、基础设施勘测设计、结构安全监测等关键技术研发应用,建立自主可控的铁路北斗应用技术体系。”因此铁路行业与北斗导航系统的结合也迎来空前发展的历史机遇,也为铁四院在勘察领域实现智能化、自主化确立了使命目标。

正是在这样的背景下,激光点云设备、机载和地面激光雷达、航空航天遥感测绘技术、大型3D实景数字模型制作技术、铁路快速测量车、无人机无人船等智能高科技和设备大量运用到铁四院的项目勘察中。年铁四院在行业内率先提出智能勘测的理念,无纸化、自动化的勘测技术开始成为主流,实现了足不出户即可掌握全貌的勘测模式。《基于北斗导航系统的铁路及航运领域应用技术研究》项目也应运而生,并在多方努力下于年完成。

硕果累累扬帆智能勘测

自我国高铁建设以来,铁四院承担了包含京沪、武广、沪昆、沪汉蓉、贵广、合福、广深港等40多条高速铁路的测量工作,共计1万余公里,约占全国投入运营高铁的一半,是高速铁路测量里程最长、标准最高、经验最丰富的企业。

铁四院智能勘测系列技术通过瑞梅、襄荆、合福、长赣等铁路的试点应用,目前已在全院得到推广应用。据估算,在初测阶段工期可缩短约30%;在定测阶段可减少外业人员规模30%,工期可缩短约20%。人力成本初测节约1.12万元/公里,定测节约2.53万元/公里。铁四院平均每年约有-公里的初定测,因此每年可减少数千万元成本。

五年来,铁四院勘察院累计完成各类勘察项目千余项,勘测正线里程4万余公里,相当于武汉开车到北京20个来回。航测制图3万余公里,城市规划航测5万余公里。勘察项目遍及海内外。年营业收入4亿元以上。

始终坚持智能勘测核心技术自主研发,解决一线“卡脖子”难题,打响技术品牌,站上赢得科技竞争和高质量发展的制高点,是对铁四院“专业、敬业、创新、创誉”企业精神的最好诠释。

智能勘测的大幕正徐徐开启。

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