Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО


Версия для печати
Обсудить в форуме

Мобильное лазерное сканирование для мониторинга железных дорог

Метод получения геопространственной информации – мобильное лазерное сканирование (МЛС) особенно эффективен в российских масштабах для оперативного получения и обновления большого объема высокоточных данных. Проектные и строительные организации, службы эксплуатации объектов стратегического значения, железные дороги требуют постоянного и точного мониторинга конструктивного состояния объектов – эти данные можно получить с помощью МЛС.

Начальник управления геоинформационных технологий научно-исследовательского института «НИПИСтройТЭК» Наталья Ковач и ведущий специалист предприятия Кирилл Шуршин рассказывают в своей статье об опыте использования мобильного лазерного сканирования при создании 3D-модели и мониторинге состояния железнодорожных путей и инфраструктуры Октябрьского, Рязанского, Смоленского и Брянского направлений общей протяженностью 1400 километров.

Мобильное лазерное сканирование для мониторинга железных дорог
Система мобильного лазерного сканирования установленная на железнодорожной автомотрисе
Цифровая модель рельефа
Цифровая модель рельефа
Применение современного оборудования и инновационных технологий открывает новые возможности для решения разнообразных задач, встающих перед железнодорожниками. Ведь важно получать данные во всей полноте деталей при съемке не только простых, но и многоуровневых комплексных объектов, таких как контактная сеть на крупных железнодорожных станциях (определить их характеристики с требуемой точностью чрезвычайно сложно).

Подобные задачи с легкостью решаются методом МЛС, который позволяет за короткий промежуток времени собирать высокодетальную трехмерную информацию обо всех объектах, находящихся в зоне видимости сканирующей системы. При скорости съемки 60 километров в час удается достичь точности на уровне нескольких сантиметров и плотности – около 3000 точек на квадратный метр.

В конце 2011 года специалисты «НИПИСтройТЭК» выполнили для компании ОАО «РЖД» полевые работы по лазерному сканированию по трем направлениям Московской железной дороги (Рязанская, Смоленская и Брянская) и по одному направлению октябрьской железной дороги (ленинградская) общей протяженностью 1400 км.

При скорости 60–70 километров в час на съемку в прямом и обратном направлениях потребовалось 11 рабочих дней. Использовалась сканирующая система, установленная на крыше железнодорожной автомотрисы. Для обеспечения высокой точности измерений по пути следования были установлены базовые ГНСС-станции. Они размещались через каждые 20 километров на заранее заложенных заказчиком опорных пунктах.

Совместно со сканированием, эта система позволяет вести фотосъемку территории объекта четырьмя широкоугольными камерами с частотой съемки до 20 кадров в секунду. Данные с фотокамер позволяют значительно улучшить восприятие объектов, анализировать их характеристики, присваивать истинные цвета точкам и атрибутику объектам.

Автоматическая коррекция яркости фотосъемки, водонепроницаемость системы, диапазон сканирования обеспечивают возможность выполнять съемку при неблагоприятных погодных условиях и в любое время суток (даже ночью – при наличии искусственного освещения на местности).

Благодаря компактности устройства и удобной конструкции крепления, систему МЛС можно монтировать на любые транспортные средства: автомобиль, железнодорожный локомотив, водное судно...

Высокая частота сканирования позволяет осуществлять сбор данных без значимых потерь в плотности измерений.

Существенным преимуществом использованной системы следует назвать ее конструктивную особенность: все компоненты оптимально размещены на одной жестко закрепленной платформе. Это исключает раскалибровку системы при эксплуатации и монтаже. Отпадает необходимость определения калибровочных параметров для каждого проекта, что в свою очередь повышает точность съемки и экономит время обработки информации.

После выполнения съемки и обработки данных МЛС был проведен контроль, при котором использовались реперные объекты, закрепленные в характерных точках вдоль железной дороги. Контроль данных производился путем совмещения уравненного облака точек лазерного отражения (ТЛО) с реперными объектами. Получены следующие расхождения данных МЛС на реперных объектах: СКО планового и высотного положения – 5 см.

В результате мобильной лазерной съемки получен следующий набор данных:

– ТЛО;

– геопривязанные фотографии;

– траектории движения сканирующей системы;

– данные GNSS-наблюдений на базовых станциях.

После обработки данных создаются:

– 3D-модель местности в формате AutoCAD и ArcGIS c занесением в базу данных атрибутивных характеристик;

– цифровые модели объектов инфраструктуры железных дорог;

– цифровые модели рельефа в формате ESRI GRID и ASCII;

– топографические планы масштаба 1:1000;

– классифицированные ТЛО.

При обработке данных в ООО «НИПИСтройТЭК» особое внимание было уделено автоматизации производственных процессов. Помимо этого, применяются самые последние программные разработки в области цифровой картографии, САПР и ГИС от известных производителей Autodesk, Bentley, TechNet, ESRI, RIEGL, InnovMetric, TerraSolid и др.

Особо следует отметить программный продукт SiRailScan немецкой компании TechNet. С его помощью по облаку точек лазерного отражения в автоматическом режиме проверяют габариты железнодорожных путей и формируют подробные отчеты о выявленных нарушениях. В перспективе такие отчеты могут быть использованы при реконструкции и ремонте железных дорог. Появление на мировом рынке подобных программных продуктов, их практическое освоение существенно повышают эффективность применения лазерного сканирования в железнодорожной отрасли. По результатам обработки данных будут решаться следующие задачи:

– создание комплексной системы пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта (КСПД ИЖТ);

– построение продольных и поперечных профилей;

– планирование и расчет траекторий движения железнодорожного транспорта;

– анализ параметров объектов инфраструктуры железных дорог и сопоставление их с нормативными значениями;

– выявление участков на железнодорожном полотне и балластной призме, требующих ремонта или реконструкции;

– определение габаритов объектов инфраструктуры вдоль железнодорожного пути и вычисление критически опасных значений (определение провиса проводов контактной сети и близвисящих ЛЭП, деформации объектов инфраструктуры, обвалов земляного полотна);

– инвентаризация объектов железнодорожной инфраструктуры.

Для всестороннего изучения объектов железной дороги, в частности объектов ИССО (мосты, трубы под путями, станции и т.п.), а также для устранения «теневых» зон, неизбежно возникающих по ходу следования сканирующей системы, данные мобильного сканирования были дополнены результатами воздушного лазерного сканирования (ВЛС), аэрофотосъемки и наземного лазерного сканирования (НЛС).

Первоначальное совмещение данных осуществлялось по результатам обработки траекторных данных и GNSS-наблюдений на базовых станциях – информации, полученной в ходе выполнения аэрофотосъемки, ВЛС и НЛС.

На участках перекрытий нескольких видов данных на местности были закреплены контрольные марки, заранее привязанные к пунктам опорной сети с точностью 1–2 сантиметра. Во время выполнения аэрофотосъемки и воздушного лазерного сканирования базовые станции устанавливались на тех же местах, которые использовались при съемке МЛС.

Такой метод позволил повысить точность получаемых данных. Затем для полного совмещения всех видов данных применялись связующие точки, выбираемые в зонах перекрытия данных. В качестве исходной информации для набора связующих точек выступали точки лазерных отражений МЛС. Для каждой точки стояния наземного сканера (сканпозиции) выбиралось не менее пяти связующих точек и не менее трех контрольных, заранее замаркированных на местности. Для совмещения данных аэрофотосъемки и воздушного сканирования с данными МЛС использовалось не менее трех связующих и одной контрольной точки на погонный километр. В качестве контрольных точек в этом случае выступали четко распознаваемые по данным ВЛС и МЛС углы строений (будки, платформы и др.) и разнообразных конструкций (ограждения, концы металлических балок и т.п.). В результате абсолютная точность совмещения данных разных видов съемки с данными мобильного сканирования составила: для аэрофотосъемки и воздушного лазерного сканирования – 5 сантиметров, для наземного лазерного сканирования – 3 см.

Данные МЛС, ВЛС и НЛС связали и применили в 3D-моделях.

В настоящее время создается единая ГИС-система, в которой будет осуществлена интеграция ТЛО, 3D-моделей и топопланов железных дорог с базами данных. Ее преимущество в объемной картине, достигаемой за счет работы с данными в трехмерном пространстве. Это позволит осуществлять оперативное проектирование графиков движения поездов и реконструкции железнодорожных путей, планирование и проведение инвентаризационных работ, расчет геометрических параметров объектов железнодорожной инфраструктуры, а также решать множество других насущных задач.

www.nipistroytek.ru

© Евразия Вести IV 2012







IV 2012

Евразия Вести IV 2012

Железнодорожные проблемы Cодружества: решения и перспективы

Совместное решение общих задач

Центр эффективного сотрудничества железнодорожников СНГ

Транспорт России - основа геополитики

Маршруты дальнего следования: повышенный комфорт

«Азербайджанские железные дороги»: путем развития

Вместе в будущее!

В постоянном движении

Чувство ответственности

Заседание в городе вагоностроителей и металлургов

«Азовмаш» - признанный лидер железнодорожного вагоностроения

Первое награждение Лауреатов. Премия «Золотая Колесница» в ОАЭ

Конференция генеральных директоров железных дорог ОСЖД

Повышать эффективность работы ПГК за рубежом

Вторая грузовая компания - путь на развитие!

ВРК-3: почти год в свободном плавании

«ЗСТ»: встать вровень с ведущими мировыми компаниями

Компания ТТК: «Связь как основа эффективного управления железнодорожными перевозками»

Плодотворное партнерство. Передовой опыт. Современная нормативная база

Мы за безопасность железнодорожного транспорта

Пути улучшения взаимодействия транспортных систем «Пространства 1520»

Перспективная инновация

Унифицированные средства технической информации

«Подушка безопасности» для железнодорожного подвижного состава

Повысить сохранность межгосударственных перевозок

Малые предприятия более чутки к инновациям и внедрению ноу-хау

Научное и производственное сопровождение развития железнодорожной отрасли

Технологии Timken для железных дорог

«ВМЗ»: колеса повышенной твердости для вагонов нового поколения

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести