一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法技术

本发明专利技术公开了一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法。所述方法包括下列步骤：S1.基础数据处理步骤，包括：基础地理场景数据处理，铁路工程实体模型数据处理、工程建设数据处理；S2.三维场景制作步骤，包括：符号化表达，数据组织，场景优化；S3.电子沙盘制作步骤。本发明专利技术解决现有竣工验收资料管理技术落后、自动化程度低等问题。通过无人机技术采集现场资料实现和三维模型、项目文档之间的关联，使项目各相关人员更好地获取和利用竣工验收资料，提高项目管理及竣工验收效率，并实现竣工资料和三维模型间的关联。模型间的关联。模型间的关联。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法


[0001]本专利技术属于高速铁路领域，具体涉及一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法。

技术介绍

[0002]铁路工程是一个大型综合系统，涉及车、机、工、电、辆多个子系统，各子系统又管辖不同工种，分属不同的参建单位，铁路竣工验收涉及对这些复杂系统和各参建单位的协同工作管理，是一项庞杂而又充满挑战性的工作。竣工资料是建设项目中的一项重要组成部分，是工程建设投产后生产运营、维护、检修及改造、扩建的主要参考。在铁路行业，我国针对竣工验收工作颁布了《中国铁路总公司铁路建设项目档案管理办法》（铁档史〔2018〕29号）、《铁路归档文件整理规范》（铁总档史〔2015〕356号）、《铁路建设项目竣工验收交接办法》铁建设〔2008〕23号）、《铁路竣工项目资料验收办法》（铁档史〔2011〕110号）、《TB 10443
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2010 铁路建设项目资料管理规程》、《铁路建设项目国家验收实施办法（发改基础[2015]2830号）》、《高速铁路竣工验收办法（铁建设〔2012〕107号）》、《铁路建设项目竣工验收交接办法（铁建设〔2008〕23号）》、《高速铁路工程静态验收技术规范（TB 10760
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2021）》、《高速铁路工程动态验收技术规范（TB 10761
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2013）》、《高速铁路联调联试及运行试验技术规范（Q/CR472
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2015）》、《铁路工程建设项目竣工验收监管指导意见（国铁工程监〔2020〕28号）》等办法和规范文件，对项目竣工资料工作提出了具体强制性要求。规定了竣工验收的材料内容、验收条件、职责分工、强调建设项目应积极采用信息化手段实现文件形式、流转到归档的全过程控制，项目档案采用信息化管理，分类参照纸质档案分类，与纸质档案保持一致并建立关联关系，这些规范和管理办法都为我国铁路建设过程中资料管理的内容和方式提供了依据。
[0003]目前，我国铁路建设项目与日俱增，截至2021年底，我国铁路运营总里程突破15万公里，高铁运营里程已超过4万公里，2022年全年预计将新增铁路新线3300公里以上，2025年铁路运营里程将达到16.5万公里。竣工验收资料的数量随之增大，且载体多样，不再以单一的文字形式而是以文字、声音、视像等多种形式记录建设过程的情况与信息，并将它们转变为静止的记录符号。而关于如何实现对数字化时代竣工资料的集成化、项目化、智能化管理的研究则鲜见报道。铁路建设项目竣工验收涉及静态验收、动态验收、初步验收与安全评估、正式验收多个阶段，面向不同的管理层级与管理需求，竣工验收资料管理系统要求全面、准确、快速、便捷地管理类目繁多的复杂资料，且要求各单位（部门）之间实现资料信息共享，工作地点也不再受时间、地点的限制进行，这些对竣工验收工作的管理流程和资料的共享服务等提出了更高的要求，亟需构建相应的管理系统以提高验收管理工作的标准化、信息化水平。
[0004]目前国内外已有一些三维模型与资料管理结合方面的基础研究，张昆利用 Revit API编写基于 Revit BIM 模型的工程质量施工资料管理软件；姜韶华研究了在BIM环境下建设项目资料管理的实现框架及支撑技术；Frank Opitz 等研究了在IFC模型中创建一个数据库驱动的项目管理环境，使模型信息可直接建立信息用于项目和资料管理；I
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Chen W
等提出了一个4D可视化项目信息集成管理框架，有效地解决项目不同参与方之间的接口问题；南昌航空大学的王婷教授研究了进度、计划、计价等文件之间的关联，并将竣工资料与数字化模型进行关联，创建出以三维模型为基础的竣工交付资料管理系统。以上方式彻底改变项目资料的管理模式，通过基于三维模型的管理使项目各相关人员更好地获取物料文档、施工日志、施工进度、施工成本等资料，提高项目管理效率。虽然实现了竣工资料间、竣工资料和三维模型间的关联，但由于对竣工资料的描述不够、资料的检索效率低、施工过程资料无法质量溯源等原因，导致难以在实际项目中开展应用。
[0005]针对铁路项目多、体量大、资料类目广、参编单位多等情况，铁路行业为加强竣工资料管理已做了大量工作，但是存在以下主要问题：（1）自动化程度低。目前主要沿用的竣工验收工作管理模式还是主要依靠人工和纸质介质进行信息的传递，相关工作流程推进、验收资料传递依靠线下渠道，档案管理停留在人、机混搭的模式下，依靠计算机制表、手工填写、复印机复印和人工立卷的水平，整个过程中的材料消耗大，缺乏数据的自动归集整理，同时导致数据间的传递时间长、效率低，提高竣工验收管理工作推进的人力、物力成本。
[0006]（2）资料管理技术落后。由于当前资料分类广泛，如何对资料分类，如何在分类中快速提取到所需信息，对各项目资料管理人员与软件系统提出了更高要求。资料的分类以各地档案馆的要求或企业要求进行归类；信息搜索主要依靠的是人的经验、软件检索功能来实现。但经验需因人而异，软件检索功能主要是通过对关键检索字、时间等参数来实现，搜索出的结果并不一定准确。除此之外，对于收集到的资料数据，目前主要是用于记录，很少有项目系统能实现对资料中的数据进行分析，从而提高竣工验收工作的管理效率。
[0007]（3）资料信息化程度不高。对于每个项目完工后，若没有工程质量问题，则该项目的资料数据很少会再去利用。其原因主要在于：一是纸质资料不便检索翻阅，二是电子资料存档主要也是在本地存档，即使网络化的资料其数据也不一定信息齐全。特别对于异地的项目，企业管理人员不能在统一的系统上交流与沟通，造成很大程度的信息传递障碍。

技术实现思路

[0008]为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法，具体采用如下技术方案：一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法，包括下列步骤：S1.基础数据处理步骤，包括：基础地理场景数据处理，铁路工程实体模型数据处理、工程建设数据处理；S2.三维场景制作步骤，包括：符号化表达，数据组织，场景优化；S3.电子沙盘制作步骤。
[0009]进一步，所述基础地理场景数据处理包括：采用LiDAR系统中集成的高精度定位定姿系统POS，实时获取无人机精确的飞行位置和姿态；结合GPS地面基站数据对高精度定位定姿系统POS数据进行解算，获取初始的外方位元素,由检校场航飞数据对LiDAR设备进行检校，修正初始外方位元素中的系统误差；通过差分GPS数据处理、惯性测量单元IMU和GPS组合姿态确定、坐标变换处理过
程,结合LiDAR的测距数据实现激光脚点的三维坐标精确解算, 定位计算输出LiDAR点云文件；基于激光点云数据，进行点云滤波，从LiDAR点云中去除地物点保留地形点，从而制作DEM。
[0010]进一步，所述基础地理场景数据处理包括数字正射影像DOM制作，包括：获取数字正射影像；采用影像的外方位元素文件、相机参数、测区DTM进行影像正射纠正；将多张影像拼接成色调一致、没有明显反差的单张影像。
[0011]进一步，所述符号化表达包括三维模型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法，其特征在于，包括下列步骤：S1.基础数据处理步骤，包括：基础地理场景数据处理，铁路工程实体模型数据处理、工程建设数据处理；S2.三维场景制作步骤，包括：符号化表达，数据组织，场景优化；S3.电子沙盘制作步骤。2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法，其特征在于，所述基础地理场景数据处理包括：采用LiDAR系统中集成的高精度定位定姿系统POS，实时获取无人机精确的飞行位置和姿态；结合GPS地面基站数据对高精度定位定姿系统POS数据进行解算，获取初始的外方位元素,由检校场航飞数据对LiDAR设备进行检校，修正初始外方位元素中的系统误差；通过差分GPS数据处理、惯性测量单元IMU和GPS组合姿态确定、坐标变换处理过程,结合LiDAR的测距数据实现激光脚点的三维坐标精确解算, 定位计算输出LiDAR点云文件；基于激光点云数据，进行点云滤波，从LiDAR点云中去除地物点保留地形点，从而制作DEM。3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法，其特征在于，所述基础地理场景数据处理包括数字正射影像DOM制作，包括：获取数字正射影像；采用影像的外方位元素文件、相机参数、测区DTM进行影像正射纠正；将多张影像拼接成色调一致、没有明显反差的单张影像。4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法，其特征在于，所述符号化表达包括三维模型点符号实例化表达，三维模型点符号包括包含各种地理要素中可以符号化的离散点分布的地理要素；所述三维模型点符号实例化表达包括：根据模型的属性信息生成模型图层的属性表，包括模型的ID、语义、长、宽、高、空间坐标、空间姿态、缩放比例参数；通过模型的属性表确定基元模型的空间位置与空间姿态。5.根据权利要求1所述的一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法，其特征在于，所述数据组织具体包括：根据铁路工程领域中模型的分类方式...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡德钩，薛晖，王杨，时磊，赵振利，朱宏伟，张恒，李超，范登科，马战国，姜子清，潘振，张文达，刘浩，谷牧，杜晓燕，富超，李倩倩，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司中国国家铁路集团有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：发明
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