近年來，無人機(jī)航測技術(shù)快速發(fā)展，成為重要的信息采集手段。在工程建設(shè)領(lǐng)域，從勘測設(shè)計(jì)、建設(shè)施工到交付運(yùn)營，無人機(jī)提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司測繪院采用大疆行業(yè)無人機(jī)等新興產(chǎn)品。并通過自主研發(fā)管理平臺(tái)，開展鐵路工程全線綜合巡查。從施工前、施工中、施工后，全生命周期賦能鐵路工程建設(shè)。

【施工前】土地征拆：測量面積及確認(rèn)土地屬性

鐵路正式施工前，須先進(jìn)行征地拆遷。采用傳統(tǒng)方式進(jìn)行區(qū)域征拆現(xiàn)狀調(diào)查，不僅成本高、速度慢，且在調(diào)繪過程中容易產(chǎn)生糾紛，影響工程進(jìn)度。而無人機(jī)采集效率是人工的 10 倍以上，可高效獲取實(shí)景三維模型，模型作為征拆依據(jù)，更具客觀性，可信度高。

在鐵路定測后，利用經(jīng)緯 M300 RTK 搭載全畫幅相機(jī) 禪思 P1 或傾斜相機(jī)進(jìn)行用地界范圍實(shí)景三維數(shù)據(jù)獲取，采集區(qū)域覆蓋包括中線兩側(cè)各 100m范圍，影像分辨率（GSD）不低于 5cm。最終鐵路部門通過數(shù)字模型與現(xiàn)場調(diào)查相結(jié)合的方式，確認(rèn)征遷土地的相關(guān)屬性。

實(shí)景三維征拆管理

橫縱斷面測量：快速獲取斷面地形高程點(diǎn)數(shù)據(jù)

橫縱斷面測量是工程勘察設(shè)計(jì)中一種常見測量可用于設(shè)計(jì)線路橫斷面的形狀、計(jì)算坡度、計(jì)算土石方量、放樣邊坡和布置各種構(gòu)筑物。

需要人工采用 RTK而傳統(tǒng)的橫縱斷面勘測，全站儀等儀器測量每一個(gè)點(diǎn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且精度難以達(dá)到要求。加上鐵路多穿行于山間盆地和河谷地帶，使用傳統(tǒng)測量儀器難度巨大，人工深入場地作業(yè)危險(xiǎn)系數(shù)高。

以經(jīng)緯M300 RTK、Mavic 3E 為代表的測繪型無人機(jī)，可高效、免像控獲取高精度的地形數(shù)據(jù)?；跀?shù)字正射影像、數(shù)字表面模型、實(shí)景三維模型、激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)等無人機(jī)航測結(jié)果，快速提取工程建設(shè)所需的橫斷面地形高程點(diǎn)數(shù)據(jù)。

橫斷面截取

【施工中】土石方量測量：多期三維模型對比分析變化

土石方量測量是工程施工的一個(gè)重要步驟，由于直接關(guān)系到工程成本的費(fèi)用，因此對其高程精度測繪要求極高。而傳統(tǒng)的土石方測量，測量點(diǎn)密度低、特征地形表示不明顯，導(dǎo)致外業(yè)效率低工作量大。

采用大疆經(jīng)緯 M300 RTK 搭載禪思 L1 進(jìn)行激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集，能夠獲取高密度測量點(diǎn)，快速獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)，大幅提升士石方測量效率和精度。基于多期三維模型對比，還可自動(dòng)分析挖掘填充量變化，計(jì)算開挖及回填材料體積。

挖掘填充量變化分析

施工監(jiān)理：無人機(jī)高空無死角監(jiān)測

鐵路工程具有范圍廣和工期長的特點(diǎn)，對施工進(jìn)度的監(jiān)控、對沿線環(huán)境影響的管理，是重點(diǎn)工作。

大疆無人機(jī)機(jī)動(dòng)靈活，搭載變焦相機(jī)、熱成像相機(jī)，動(dòng)態(tài)掌握工地狀況，全面管理施工進(jìn)度。此外，利用視頻空間融合技術(shù)，將無人機(jī)拍攝的視頻與數(shù)字底圖進(jìn)行疊加，從而實(shí)現(xiàn)視頻信息與真實(shí)位置的精準(zhǔn)對應(yīng)。

無人機(jī)拍攝的視頻與數(shù)字底圖疊加

同時(shí)，利用 AI 技術(shù)將視頻中的關(guān)鍵信息進(jìn)行自動(dòng)化提取，實(shí)現(xiàn)對整體施工進(jìn)度中關(guān)鍵信息的快速識(shí)別，提升整體巡視效率。

多期視頻智能同步對比

針對施工中的排污問題，無人機(jī)對拌合站、板場、梁場大臨設(shè)施進(jìn)行全天候監(jiān)控，快速精準(zhǔn)對污水偷排、違法排沙、漏排等行為進(jìn)行巡查，對發(fā)現(xiàn)的問題打點(diǎn)定位，便于工作人員及時(shí)處理。

【施工后】工程實(shí)景三維：回多角度”航線精細(xì)化建模

鐵路工程竣工后，為了將工程現(xiàn)場的整體面貌進(jìn)行數(shù)字化管理，有效輔助工程運(yùn)營維護(hù)工作，面向鐵路主體工程的精細(xì)化三維模型必不可少。

但是，根據(jù)《鐵路安全管理?xiàng)l例》規(guī)定，鐵路周邊 500 米范圍內(nèi)禁飛無人機(jī)。普通的五向傾斜攝影或正射影像航線，無人機(jī)需穿越鐵路正上方無法適用于運(yùn)行鐵路的三維重建。

中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司測繪院基于大疆無人機(jī)開放的航線格式，自主研發(fā)了針對鐵路的“無人機(jī)回旋多角度”航線任務(wù): 將鐵路安全區(qū)設(shè)置為限飛區(qū)域，規(guī)劃鐵路兩側(cè)的多角度航線任務(wù)有效解決鐵路主體工程的精細(xì)化建模問題。

“無人機(jī)回旋多角度航線任務(wù)”鐵路航線示意圖

精細(xì)化建模

養(yǎng)護(hù)巡檢：精準(zhǔn)拍攝自動(dòng)化巡查設(shè)施

在鐵路日常運(yùn)營中，需經(jīng)常性對橋梁等設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)、維修，預(yù)防和修復(fù)災(zāi)害性損壞。但由于鐵路工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巡查工作量大。

基于鐵路工程實(shí)景三維模型，大疆無人機(jī)對作業(yè)范圍、線路、飛行高度、重疊度、飛行速度、相機(jī)姿態(tài)角度等進(jìn)行固化，確定巡查重點(diǎn)區(qū)域目標(biāo)，標(biāo)注重點(diǎn)信息。固定航線后，利用可見光變焦鏡頭對工程精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行精準(zhǔn)拍攝，分析對比數(shù)據(jù)，快速發(fā)現(xiàn)問題。

線纜槽蓋板塌陷

水泥板開裂

值得一提的是，無人機(jī)拍攝畫面可實(shí)時(shí)同步至云端，工作人員在電腦、手機(jī)等多個(gè)終端實(shí)時(shí)查看信息，而拍攝的照片、視頻將自動(dòng)存檔，作為可視化驗(yàn)收或巡檢成果展示。

可實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)成果

危巖勘測：高精度模型監(jiān)測、評估危險(xiǎn)系數(shù)

在山區(qū)鐵路中，危巖落石是威脅行車安全的一個(gè)主要因素，因此，對危巖進(jìn)行測量預(yù)警至關(guān)重要。

中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司測繪院自研“危巖落石分析系統(tǒng)”，利用隧道洞口和路基高邊坡區(qū)域高精度三維實(shí)景數(shù)據(jù)，監(jiān)測危巖落石。通過定量分析，可計(jì)算危巖的質(zhì)心、體積、和傾向傾角等信息。根據(jù)危巖參數(shù)和精確的數(shù)字地表模型，構(gòu)建滾落軌跡估算模型，對滾落軌跡和沖擊能力進(jìn)行模擬、估算，有效評估危巖危險(xiǎn)系數(shù)。

危巖識(shí)別

在東部某鐵路項(xiàng)目進(jìn)行危巖落石整治應(yīng)用中，工作人員通過無人機(jī)發(fā)現(xiàn)危巖落石共39處，大大提高整治的效率，降低了巡線人員山區(qū)作業(yè)難度和危險(xiǎn)系數(shù)。

無人機(jī)航測技術(shù)應(yīng)用于鐵路建設(shè)，全面提升工程建設(shè)數(shù)字化水平，為設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營提供重要的信息支撐。而對于鐵路工程中的重復(fù)性測量和巡檢作業(yè)，亞需一套全自動(dòng)化的解決方案。

去年，大疆機(jī)場應(yīng)運(yùn)而生，7* 24 小時(shí)無人值守方案，為行業(yè)帶來全新的作業(yè)模式。無需人員抵達(dá)現(xiàn)場，大疆機(jī)場全自動(dòng)完成作業(yè)，可廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)管理、日常安全巡查、防洪專項(xiàng)巡查、危巖落石監(jiān)測、交通保護(hù)區(qū)巡查等方面。未來，大疆行業(yè)將持續(xù)打造更智能化的解決方案用科技推動(dòng)工程建設(shè)航測的轉(zhuǎn)型升級(jí)。