川藏铁路勘察设计无人机调查及三维建模

随着航空摄影测量的不断发展与完善，航空摄影测量也越来越多的应用到不同专业和领域，为我们传统测量带来了前所未有的改变与发展，同时给其他专业也带来了很多便捷与可能。本次川藏铁路勘察设计无人机调查及三维建模对整个项目的开展及实施起到了关键性作用。

一、川藏铁路项目概况

川藏铁路位于青藏高原东南部，位于四川省及西藏自治区境内，线路东起雅安市，向西经、天全、泸定、康定、雅江、理塘、巴塘后跨过金沙江进入西藏自治区境内，尔后经贡觉、昌都、波密至林芝。川藏铁路成都至拉萨新建正线长度1543km，运营长度1573km。本线东端连接成都枢纽，可通往西南及东中部地区，西端通过既有青藏铁路和规划的新藏铁路，可通往西北、新疆等地区，是我国西藏自治区对外运输通道的重要组成部分。

川藏铁路是“天路”即“进藏路线”里五条铁路之一(另四条是青藏铁路、滇藏铁路、新藏铁路、甘藏铁路)，列入国家《十二五综合交通运输体系规划》。该铁路的时速等级是低级型快速铁路，设计速度大多为160km/h，成都至朝阳湖段设计速度200km/h，客货兼运。

昌都至林芝段线路在昌都站出站后穿浪拉山,经邦达机场，穿业拉山、跨越怒江、穿伯舒拉岭、跨康玉曲、穿安久拉山、之后穿易贡隧道，经通麦， 跨东久河后经鲁朗镇景区， 穿色季拉山、跨尼洋河至林芝。

二、川藏铁路无人机调查

川藏铁路沿线地质条件复杂，多年冻土、高寒缺氧、崩场、错落、滑坡、高地震区、地热、岩爆等地质灾害严重。川藏铁路穿越的地带，还是受印度洋板块和欧亚板块强烈碰撞挤压抬升起来的，强震频发，而且地块不断挤压，应力大。沿线山高坡陡，平均海拔4000米左右，极易因为积雪融化产生崩坍、溃决。针对本项目线路长、海拔高、地质条件复杂、气候多变、航测制图周期长等特点，在确保生产安全和质量的基础上，以提高效率，经过多次调研，可行性分析后，本次川藏铁路勘察设计最终采用了飞马无人机D200配合地质、隧道、桥梁等专业进行全线现场勘察及特殊工点的三维建模。

由于川藏线属于高海拔地区，地形条件复杂，本次测区又在波密至林芝段，植被茂盛，很多山峰高耸入云，常年积雪，山峰高度几乎均超过1000m，山间风速较大，单飞行高度超过1000m对于普通旋翼无人机来讲是一个无法企及的高度，加之考虑到抗风抗干扰以及信号遮挡等诸多问题，经过慎重考虑后本项目引进了飞马D200多旋翼无人机，根据现场实际表现来看，飞马D200确实不负众望，飞行高度1500m以上，海拔5000m以上，有效的展示了它的稳定性和高原极限条件下的工作效率和质量。

1、无人机地质调查

由于川藏线的地形条件限制，很多可行方案我们各专业均无法到达，在飞马D200无人机的帮助下，我们进行了远距离航拍高清影像，以及30倍变焦拍摄，让我们在人员无法到达的情况下可以掌握现场的岩性和地质条件以及滑坡泥石流等地质灾害的基本情况，来优化我们的铁路路线方案。下面是无人机做色季拉山起飞海拔4500m斜井地质调查以及个别工点的影像资料：

2、无人机倾斜摄影测量及三维建模

由于川藏铁路沿线山大沟深，气象条件复杂，地形起伏大，高差超1000m，本次采用的飞马D200一方面稳定性高，另一方面飞马D200可设计航线变高飞行，解决了普通旋翼无人机无法飞跃的高山的难题，利用飞马D200无人机的这个优点，我们成功实现了特殊工点的倾斜摄影三维建模。

2.1、飞行实施

按照事前设计好的飞行航线，选派技术好，经验丰富的飞控手，保持好飞行姿态，确保各项技术指标均符合相关要求。

（1）航摄时间选择对本摄区最有利的气象条件，尽可能的避免过大的阴影并且还要保证充足的光照。严格按照技术设计要求进行航摄飞行，在航摄飞行中尽量保持飞机姿态的平稳，防止GPS信号丢失。

（2）按照设计航高飞行，飞行高度距离测区地面300m，依据地形起伏变高飞行。

（3）每次飞行前做好起飞前应协调好空域，做好安全检查。飞行前、结束后，填写飞行记录表。

外业飞行实施：

自动生成航线变高飞行：

2.2、航飞成果及质量把控

（1）检查影像旁向重叠、航向重叠度，飞行高度满足要求。

（2）每个摄区不得有航摄漏洞，必须覆盖目标区域边界。

（3）影像应与像片pos一一对应，不出现丢片。

（4）为确保成图精度，应特别注重影像质量，影像应清晰，层次丰富，反差适中，色调柔和，能辨认出与地面分辨率相适应的细小地物影像，能建立清晰地立体模型。

（5）影像上不应有云、云影、烟、大面积反光、污点等缺陷。虽然存在少量缺陷，但不影响立体模型的连接和测绘，可以用于模型制作。

（6）确保因飞机地速的影响，在曝光瞬间造成的像点位移一般不应大于1个像素，最大不应大于 1.5 个像素。

（7）拼接影像应无明显模糊、重影和错位现象。对不合格成果进行补射和重射。

2.3、倾斜三维建模数据处理

航摄飞行获取的原始影像数据使用与相机镜头配套的专业系列软件进行图像后处理。对每架次飞行获取的影像数据进行及时、认真地检查和预处理，严格按照匀光、匀色步骤去对航摄影像进行调整生成，最终获得最佳成像效果的影像数据。所有成果进行自身质量检查合格后整理归档，得到最终航摄成果，成果如下：

三、无人机在川藏铁路勘察设计中的意义

无人机摄影测量日益成为一项新兴的测绘重要手段，其具有续航时间长、成本低、机动灵活等优点，是卫星遥感与有人机航空遥感的有力补充。本次川藏铁路各专业调查中飞马D200无人机就弥补了谷歌卫片在调查中的不足，让川藏铁路的设计者在无法踏足的山区，密林，水域，高原，雪山等地质条件复杂的情况下将川藏铁路沿线的地质情况了如指掌，从而设计出更优的铁路路线。同时节省了大量人力物力，减少了高原作业的风险。无论是视频资料成果，还是三维模型都对线路选择，隧道岩性，桥梁选址，以及地质钻孔等的交通条件，岩性分析，不良地质分析等有非常高的实用性。这也是多旋翼无人机在高原地区，高海拔，抗风、抗干扰、适应极限环境的一次成功案例。

本次川藏铁路飞马D200无人机调查与三维建模，完全能够满足川藏铁路前期设计的工作需求，改变了我们传统的工作方式，大大提高了工作效率，实现了对现场的精准判识，无论是飞行高度、无人机性能还是续航能力、成果精度均对我们川藏铁路设计有着非凡的意义。