川藏鐵路勘察設計無人機調查及三維建模

隨著航空攝影測量的不斷發展與完善，航空攝影測量也越來越多的應用到不同專業和領域，為我們傳統測量帶來了前所未有的改變與發展，同時給其他專業也帶來了很多便捷與可能。本次川藏鐵路勘察設計無人機調查及三維建模對整個項目的開展及實施起到了關鍵性作用。

一、川藏鐵路項目概況

川藏鐵路位于青藏高原東南部，位于四川省及西藏自治區境內，線路東起雅安市，向西經、天全、瀘定、康定、雅江、理塘、巴塘后跨過金沙江進入西藏自治區境內，爾后經貢覺、昌都、波密至林芝。川藏鐵路成都至拉薩新建正線長度1543km，運營長度1573km。本線東端連接成都樞紐，可通往西南及東中部地區，西端通過既有青藏鐵路和規劃的新藏鐵路，可通往西北、新疆等地區，是我國西藏自治區對外運輸通道的重要組成部分。

川藏鐵路是“天路”即“進藏路線”里五條鐵路之一(另四條是青藏鐵路、滇藏鐵路、新藏鐵路、甘藏鐵路)，列入國家《十二五綜合交通運輸體系規劃》。該鐵路的時速等級是低級型快速鐵路，設計速度大多為160km/h，成都至朝陽湖段設計速度200km/h，客貨兼運。

昌都至林芝段線路在昌都站出站后穿浪拉山,經邦達機場，穿業拉山、跨越怒江、穿伯舒拉嶺、跨康玉曲、穿安久拉山、之后穿易貢隧道，經通麥， 跨東久河后經魯朗鎮景區， 穿色季拉山、跨尼洋河至林芝。

二、川藏鐵路無人機調查

川藏鐵路沿線地質條件復雜，多年凍土、高寒缺氧、崩場、錯落、滑坡、高地震區、地熱、巖爆等地質災害嚴重。川藏鐵路穿越的地帶，還是受印度洋板塊和歐亞板塊強烈碰撞擠壓抬升起來的，強震頻發，而且地塊不斷擠壓，應力大。沿線山高坡陡，平均海拔4000米左右，極易因為積雪融化產生崩坍、潰決。針對本項目線路長、海拔高、地質條件復雜、氣候多變、航測制圖周期長等特點，在確保生產安全和質量的基礎上，以提高效率，經過多次調研，可行性分析后，本次川藏鐵路勘察設計最終采用了飛馬無人機D200配合地質、隧道、橋梁等專業進行全線現場勘察及特殊工點的三維建模。

由于川藏線屬于高海拔地區，地形條件復雜，本次測區又在波密至林芝段，植被茂盛，很多山峰高聳入云，常年積雪，山峰高度幾乎均超過1000m，山間風速較大，單飛行高度超過1000m對于普通旋翼無人機來講是一個無法企及的高度，加之考慮到抗風抗干擾以及信號遮擋等諸多問題，經過慎重考慮后本項目引進了飛馬D200多旋翼無人機，根據現場實際表現來看，飛馬D200確實不負眾望，飛行高度1500m以上，海拔5000m以上，有效的展示了它的穩定性和高原極限條件下的工作效率和質量。

1、無人機地質調查

由于川藏線的地形條件限制，很多可行方案我們各專業均無法到達，在飛馬D200無人機的幫助下，我們進行了遠距離航拍高清影像，以及30倍變焦拍攝，讓我們在人員無法到達的情況下可以掌握現場的巖性和地質條件以及滑坡泥石流等地質災害的基本情況，來優化我們的鐵路路線方案。下面是無人機做色季拉山起飛海拔4500m斜井地質調查以及個別工點的影像資料：

2、無人機傾斜攝影測量及三維建模

由于川藏鐵路沿線山大溝深，氣象條件復雜，地形起伏大，高差超1000m，本次采用的飛馬D200一方面穩定性高，另一方面飛馬D200可設計航線變高飛行，解決了普通旋翼無人機無法飛躍的高山的難題，利用飛馬D200無人機的這個優點，我們成功實現了特殊工點的傾斜攝影三維建模。

2.1、飛行實施

按照事前設計好的飛行航線，選派技術好，經驗豐富的飛控手，保持好飛行姿態，確保各項技術指標均符合相關要求。

（1）航攝時間選擇對本攝區最有利的氣象條件，盡可能的避免過大的陰影并且還要保證充足的光照。嚴格按照技術設計要求進行航攝飛行，在航攝飛行中盡量保持飛機姿態的平穩，防止GPS信號丟失。

（2）按照設計航高飛行，飛行高度距離測區地面300m，依據地形起伏變高飛行。

（3）每次飛行前做好起飛前應協調好空域，做好安全檢查。飛行前、結束后，填寫飛行記錄表。

外業飛行實施：

自動生成航線變高飛行：

2.2、航飛成果及質量把控

（1）檢查影像旁向重疊、航向重疊度，飛行高度滿足要求。

（2）每個攝區不得有航攝漏洞，必須覆蓋目標區域邊界。

（3）影像應與像片pos一一對應，不出現丟片。

（4）為確保成圖精度，應特別注重影像質量，影像應清晰，層次豐富，反差適中，色調柔和，能辨認出與地面分辨率相適應的細小地物影像，能建立清晰地立體模型。

（5）影像上不應有云、云影、煙、大面積反光、污點等缺陷。雖然存在少量缺陷，但不影響立體模型的連接和測繪，可以用于模型制作。

（6）確保因飛機地速的影響，在曝光瞬間造成的像點位移一般不應大于1個像素，最大不應大于 1.5 個像素。

（7）拼接影像應無明顯模糊、重影和錯位現象。對不合格成果進行補射和重射。

2.3、傾斜三維建模數據處理

航攝飛行獲取的原始影像數據使用與相機鏡頭配套的專業系列軟件進行圖像后處理。對每架次飛行獲取的影像數據進行及時、認真地檢查和預處理，嚴格按照勻光、勻色步驟去對航攝影像進行調整生成，最終獲得最佳成像效果的影像數據。所有成果進行自身質量檢查合格后整理歸檔，得到最終航攝成果，成果如下：

三、無人機在川藏鐵路勘察設計中的意義

無人機攝影測量日益成為一項新興的測繪重要手段，其具有續航時間長、成本低、機動靈活等優點，是衛星遙感與有人機航空遙感的有力補充。本次川藏鐵路各專業調查中飛馬D200無人機就彌補了谷歌衛片在調查中的不足，讓川藏鐵路的設計者在無法踏足的山區，密林，水域，高原，雪山等地質條件復雜的情況下將川藏鐵路沿線的地質情況了如指掌，從而設計出更優的鐵路路線。同時節省了大量人力物力，減少了高原作業的風險。無論是視頻資料成果，還是三維模型都對線路選擇，隧道巖性，橋梁選址，以及地質鉆孔等的交通條件，巖性分析，不良地質分析等有非常高的實用性。這也是多旋翼無人機在高原地區，高海拔，抗風、抗干擾、適應極限環境的一次成功案例。

本次川藏鐵路飛馬D200無人機調查與三維建模，完全能夠滿足川藏鐵路前期設計的工作需求，改變了我們傳統的工作方式，大大提高了工作效率，實現了對現場的精準判識，無論是飛行高度、無人機性能還是續航能力、成果精度均對我們川藏鐵路設計有著非凡的意義。