无人机航拍在铁路信号工程中的应用论文_　全福元

摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的铁路行业的发展也越来越迅速。轻小型无人机是近几年发展起来的一种新兴航空遥感技术，正逐步成为传统航空摄影测量手段的有效补充。无人机携带的非量测型数码相机平台具有受天气影响小，作业方式灵活快捷，影像时效性强，构建、维护成本低等优势，在全景影像拼接、工程动态辅助管理方面发展迅速。通常情况下，相机等成像设备受航高和焦距的限制，导致单张影像无法囊括所有感兴趣区域，加之铁路工程为带状区域且生成正摄影像需要耗费大量时间，无法满足实时需求。目前，针对多幅无序影像序列进行快速自动识别拼接的技术日趋完善，其研究成果已广泛应用于农林、海洋、能源、铁路等各行业。如基于无人机传感器平台的铁路环境监测，可利用三维模型进行环境管理，将多期影像和矢量数据导入GIS库，实现区域空间分析的目的。基于无人机影像的3D模型和DOM模型，可完成复杂山区地质选线以及滑坡、断层识别工作。在铁路工程建设数字化可视化管理方面，开展无人机影像和BIM技术的综合应用，可实现数字化施工和精细化管理。

关键词：无人机航拍；铁路信号工程；应用

引言

摄影测量与遥感在国际摄影测量与遥感协会ISPRS给的定义为：摄影测量与遥感是从非接触成像和其他传感器系统，通过记录、量测、分析与表达等处理，获取地球及其环境和其他物体可靠信息的工艺、科学与技术。其中，摄影测量侧重于几何信息的提取，遥感侧重于物理信息的提取。摄影测量发展至今经历了模拟、解析、数字摄影测量三个阶段。无论是模拟还是解析摄影测量，都依赖于精密的光、机仪器，由人工进行操作。数字摄影测量利用计算机进行数字影像相关实现自动化测绘。数字摄影测量不仅仅将传统摄影测量仪器各种功能全部计算机化，以提高工效、降低对作业员的要求，而且正在不断地扩充摄影测量的功能。一些高精端技术的成熟，与航空摄影的紧密结合，形成了多种航空摄影新技术。

一、无人机航拍的选择

1.使用无人机航拍前需要根据无人机的规格型号飞行高度、遥控距离、电池的续航时间、存储卡容量等参数确定地面遥控车的行车线路及起降点的位置更换电池及存储卡的具体时间地点等，并做好书面计划以便于整理航拍图像。航拍前还应进行现场踏勘确认行程线路与计划是否相符，行进线路中有高压输电线路地段必须特殊做好标记，航拍时调整好飞行高度避开障碍。

2.航拍应选择天气晴朗、风力在无人机航行允许范围内进行。起飞后需先控制好飞行高度调整好摄像头角度，行进线路中尽量不要让无人机超出视野范围，更不得超出遥控范围或进入信号盲区，有特殊地理条件限制的应做好应急处置预案，防止无人机丢失或出现飞行事故；在城市市区上空飞行时应提前向有关部门了解允许飞行高度及禁飞区情况，否则可能造成无人机备没收或者被罚款。

3.更换下来的存储卡应立即做好记录，可以用飞行的里程段或用飞行时间加以区分，便于下一步编辑整理。

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二、无人机航拍运用到铁路信号工程中的优势

1、可低空作业，获取高清图像，

使用无人机航拍前需要根据无人机的规格型号飞行高度、遥控距离、电池的续航时间、存储卡容量等参数确定地面遥控车的行车线路及起降点的位置更换电池及存储卡的具体时间地点等，并做好书面计划以便于整理航拍图像。航拍前还应进行现场踏勘确认行程线路与计划是否相符，行进线路中有高压输电线路地段必须特殊做好标记，航拍时调整好飞行高度避开障碍。

2、测量精度高，

低空飞行的无人机可贴地面飞行，精度可达到0.1m以上。据此标准，信号工程航拍在地面10m的高度可获得高清晰图形，可准确测量出信号机的里程等关键数据。无人机航拍图像可以使电缆径路选择更为直观合理，同时可以通过航拍图计算电缆径路长度减少实际测量的工作量提高技术人员的工作效率。

3、体积小，起降运行方便灵活，利于全方位测量。

无人机体积小，在信号工程中，可沿线路飞行，穿梭于上下行线路，为电缆径路选择提供第一手资料。

三、无人机航拍在铁路信号工程电缆径路确定中的应用

1. 结合信号平面图与线路平面图将信号设备位置画在线路平面图上，再在航拍视频中找出相应位置，利用视频编辑软件做好设备标记，在确认好所有信号设备位置以后从中选出路基已经形成具备电缆施工的区段，在重点在这些区段的航拍图像中标注排水沟、边界（即防护网）位置，最终选择最佳电缆径路位置。

2.编辑图像，将上述确认好的信号设备、排水沟、防护网、电缆径路位置标记在航拍视频中，并配音或文字加以说明。最后剪辑图像形成资料。

3.施工前组织施工人员进行视频技术交底，利用已经编辑完成的航拍影像资料向全体施工人员讲解设备定位、电缆径路选择、施工段特点关键部位处理方法以及其他注意事项等。如有需要可以将视频资料拷贝到各施工人员的手机中以备随时查阅。

4.航拍资料应进行动态管理实时更新，根据站前专业及我方的施工进度确定更新频次（一般以每旬或每半个月更新一次为宜），对于变化较大或出现变更的地段应该及时向施工人员进行补充交底，确保施工质量及准确性避免出现返工。

结语

通过实践表明，倾斜摄影技术在铁路行业展现出极大的潜力与价值，它可以有效使得铁路设计手段逐渐由原先的二维平面走向三维立体场景，其生成的实景三维模型可以同精细化的BIM模型进行三维协同设计与项目管理，推动铁路行业建设向智能化的方向发展，同智慧化城市的建设更加紧密，将高精度、高效率，低成本的倾斜摄影技术用于铁路的全生命周期势在必行。

参考文献

［1］刘洋，邹自力．基于Harris算子和SIFT特征匹配的无人机影像处理［J］．江西测绘，2015(4):7-9．

［2］毕凯，李英成，丁晓波，等．轻小型无人机航摄技术现状及发展趋势［J］．测绘通报，2015(3):27-31，48．

［3］李明，刘欢，朱欣焰．一种面向灾害应急的UAV影像快速拼接方法［J］．灾害学，2012，27(3):139-144

论文作者:　全福元

论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第3期

论文发表时间:2020/4/22

标签：无人机论文;  航拍论文;  测量论文;  线路论文;  影像论文;  电缆论文;  遥感论文;  《工程管理前沿》2020年第3期论文;