2024年08月30日

领跑数智化变革

铁四院“数字地球” 勘测千山万水

无人机空中勘察 通讯员供图

北斗高精度可视化监测系统

□楚天都市报极目新闻记者 王柳钦 通讯员 张启山

7月底,沪渝蓉高铁宜昌至涪陵段项目初设审查会在重庆召开,标志着项目离开工又近了一步。

这一重大项目的重大进展背后,离不开中铁第四勘察设计院(下称“铁四院”)智能勘察设计技术的鼎力支持。

作为中国高铁设计的龙头企业,伴随着空间信息科学、5G、人工智能等快速发展,以及新技术、新设备在铁路规划设计中的应用更广泛,铁四院近年来持续加大数智化技术研发投入,将数智化转型作为企业“头号工程”重点推进,结下了累累硕果:测量初测阶段缩短工期30%;定测阶段减少外业人员规模30%,平均每年减少数千万元成本。

当前,铁四院正全方位开展以400公里时速高铁、600公里时速高速磁浮为主的“高端前沿系统集成技术”,以及以站城融合、绿色建设为主的“特色品牌技术”等关键核心技术研究,主动融入国家发展战略,厚植世界一流专精特新沃土。

解决“卡脖子”问题 让铁路工程测量更精准

以往,铁路勘察高度依赖人工操作,手脚并用,费力又费时,GPS信号也不稳定。

伴随着我国高铁的迅猛发展,需建立大范围高精度控制网并对铁路轨道进行精确测量。2022年,铁四院智能勘察团队接到新任务:基于北斗建立一张高精度工程控制网,让勘察人员足不出户,就能为铁路建设提供高精度的位置服务。

“利用北斗建立的测量网,24小时运行,实现自主可控,并降低了测量误差逐级传播的不利影响。”铁四院数智化事业部智慧研发所所长胡晓斌说,用自主研发的北斗星地一体化增强定位技术,即便没有网络信号,只要看得到天空,勘察人员就可实现高精度定位。

去年,《基于北斗导航系统的铁路及航运领域应用技术研究》通过结题验收,成果推动了铁路行业技术进步和智能化转型。

沪渝蓉高铁勘察现场,正是这一技术首次应用。勘测人员在沿线布设了12个地基观测站和4个星基观测站,建立起高精度工程控制网,勘察人员可以做到实时厘米级、事后毫米级的铁路工程测量。

地下水下勘测都有尖板眼 一部手机即可完成数据采集

走进铁四院化希瑞创新工作室,地质雷达仪、超声波阵列仪、瞬变电磁仪等高科技仪器随处可见。

“这些仪器看起来高深,其实与医院里的CT扫描仪、核磁共振仪类似,就是用来为地球‘问诊把脉’,探测地球内部结构与构造。”创新工作室带头人化希瑞说。

铁路建设在施工前,必须进行专业的物探,深入了解地下情况。创新工作室成员在多地开展试验,尝试了近10种新技术与方法设备,创新开发了多源频率域地震勘探新技术与装备。如今,仅需一部手机控制,即可完成数据采集,操作便捷、质量可控。

此外,2019年,铁四院首次将智能测量船引入武汉枢纽直通线水上勘察。水上测量船将卫星定位、传感器与智能导航控制等多项技术相结合,能高精度、智能化、集成化解决水上勘察难题,船开到哪里就测到哪里,效率提升3倍,“以往需要一至两天、五个人才能完成的水底地形图,现在半天、两个人就完成了。”

铁路工程现场地质资料测绘后,户外测量人员用无人机拍回来的图像,戴上3D眼镜,就像行走在现实的山川河流中一样。

记者在铁四院的系统上看到,宜涪铁路等铁路沿线的山川、建筑、道路等地物、地貌信息,一目了然,真正实现了大数据总览全局。

生成逼真影像 把地球“搬”进电脑

测量完成后,海量数据汇集到了铁四院数据中心:以TB(太字节)计算的数据,经后台处理系统的编译、整理、汇总,最终生成逼真的影像——“数字地球”。

“数字地球”是铁四院于2019年研发的综合系统,里面建筑物每一面都有逼真的影像、确切的数据,可以不断放大图像,分辨率达5厘米。同时,它还是一个实时共享平台,不同专业不同工种的人员可以同时上线操作,大幅提高了工作效率、降低了协同成本。

数据这么多、这么精准,实操中如何让渲染效率高、不卡顿?对此,铁四院项目团队在地理地质信息系统中增加算法,让数据更轻量化,数据调度和动态加载效率也更高。

依托“数字地球”,铁四院还开发出智能选线系统,只要输入起点、途经点、终点,人工智能就能自动设计线路。系统1小时生成方案群,并从上千个方案中选出最优的5个方案。而以往,铁路选线设计主要依靠工程师识别图纸相关信息,一条线路拟订往往需要半个月。

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