CN115375864B - 一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法

技术领域

本发明属于高速铁路领域，具体涉及一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法。

背景技术

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 10443-2010 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 10760-2021）》、《高速铁路工程动态验收技术规范（TB 10761-2013）》、《高速铁路联调联试及运行试验技术规范（Q/CR472-2015）》、《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。

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。

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 RevitAPI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-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。

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。

（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。

（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。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明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。

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。

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。

进一步，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。

进一步，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，包括钢轨、道岔、桥梁、栅栏、站房、涵洞、接触网支柱，根据工点里程信息和中线来生成设施模型的导入表，所述导入表记录每一个工点模型在三维场景中的定位信息，用于工点三维模型的批量导入。

进一步，所述场景优化具体包括：

通过多层级三维瓦片图层方式将模型图层加载的模型转换成统一的平台格式。

进一步，电子沙盘制作步骤包括：

将高精度地形、影像涉密数据通过加密方式存储在本地，将竣工验收属性数据存储在云端服务器，两者通过WebAPI的方式进行数据请求与响应；

通过对三维模型制定唯一的WBS或EBS编码，根据编码与数据库中ID字段进行关联，实现属性数据与三维模型的关联；

采用WPF技术与html页面技术联合制作电子沙盘。

进一步，所述电子沙盘包括三维场景浏览功能和基于实体模型的属性信息查询功能；

所述三维场景浏览功能包括漫游飞行、全景影像、模型剖切或地形透明的方式进行三维展示；

所述基于实体模型的属性信息查询功能，包括将属性信息与三维实体模型相关联，实现竣工验收基础资料数据的指向性查询。

进一步，用于实施所述基于无人机的高速铁路竣工验收方法所需的服务器资源、网络资源部署在数据中心，采用前后端分离、应用于数据分离的部署架构；在外网部署系统前段应用，提供文件采集、整理、查询访问，在内网部署数据库、文件夹存储接口、文件管理接口。

进一步，所述数据中心主机和服务器均采用操作系统和数据库系统用户身份鉴别信息复杂度检查；对关键信息传输进行加密；对数据库的权限、角色管理进行访问控制；定期对数据库进行备份。

本发明彻底改变项目资料的管理模式，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，如原地貌、征地拆迁、勘察设计、变更设计、方案论证、检查验收、竣工工程实体等，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。

附图说明

图1为本发明的点云数据示意图。

图2为本发明制作DEM的流程图。

图3为本发明数字正射影像正射纠正的流程图。

图4为本发明影像调色前后的对比效果图。

图5为本发明简单模型的三维点符号表达效果图。

图6为本发明三维点符号实例化的流程图。

图7为本发明顾及语义信息的三维模型组织与管理界面图。

图8为本发明调度与装载多细节层次的LoD铁路设施三维模型效果图。

图9为本发明生成电子沙盘的网络结构图。

图10为本发明的网络安全结构图。

图11为本发明基于无人机的高速铁路竣工验收方法框图。

图12为本发明电子沙盘的浏览效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明

的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。

除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明的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。

所述基础地理场景数据处理包括下列内容。

（1）激光点云数据处理与DEM制作

机载激光雷达系统（LiDAR，Airborne Light Detection and Ranging）主要由全球定位系统（GPS，Global Positioning System）、激光扫描仪（LS，Laser Scanner）以及惯性导航系统（INS，Inertial Navigation System）组成。该系统通过主动向地面发射激光脉冲来获取多种地表信息，例如点位信息、距离信息、地面反射物材质信息等。此外，该系统通常集成成像传感器，以增强对地表的描绘能力。由于机载LiDAR系统是一个复杂的集成系统，系统内部的各个部件都会影响到LiDAR数据的精度，因此，需要通过设备检校才能够消除LiDAR系统中的误差。LiDAR点云数据处理包括点云地理定位和滤波分类两大部分。

LiDAR获取的点云数据首先需要进行空间几何定位处理，几何定位处理主要是通过差分GPS数据处理、惯性测量单元（IMU，Inertial Measurement Unit）和GPS组合姿态确定、坐标变换等处理过程结合LiDAR的测距数据实现激光脚点的三维坐标精确解算。LiDAR系统中集成了高精度定位定姿系统（POS，Position and Orientation System），能够实时获取精确的飞行位置和姿态。结合GPS地面基站数据对航飞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，修正初始外方为元素中的系统误差。再经空间几何定位计算输出LiDAR点云文件。

点云滤波是从LiDAR点云中去除地物点而保留地形点的过程，是制作DEM的首要工作。提取地形点制作DEM有如下要求：房屋、植被要剔除；确保DEM中没有低点和高点等奇异点；大型铁路桥、公路桥、立交桥等正确表示；确保DEM中没有山头和地形起伏的正确点被剔除。附图1为点云数据示意图。对点云进行滤波，剔除非地面点（植被、房屋、电力线等）；软件自动分类的结果在植被茂密地区并不理想，需要再进行人工编辑以提取正确的地形。

基于激光点云数据制作DEM，不仅需进行点云分类，还需要根据产品要求进行相应的处理。LiDAR点云提取的地形点密度大，数据有冗余，需要提取地形关键点用以生成DEM。通过构建不规则三角网（TIN，Triangulated Irregular Network）制作DEM的流程如附图2所示。

（2）航摄影像处理与DOM制作

数字正射影像（DOM，Digital Orthophoto Map）的制作是一项技术要求较高、过程繁琐、耗时较长的工作，也是影响三维场景制作质量的关键因素。由航摄影像制作数字正射影像需要使用数字地面模型（DTM，Digital Terrain Model）进行正射纠正，基本流程如附图3所示。

影像正射纠需要影像的外方位元素文件、相机参数、测区DTM。DTM覆盖范围内影像可以批处理。影像正射纠正后，需要将多张影像拼接成色调一致、没有明显反差的单张影像。在影像镶嵌工具下，对影像进行镶嵌拼接。影像镶嵌时，可以采用匀光、直方图匹配、色彩均衡等方法。

由于相机信号失真、镶嵌处理中做了影像增强处理等原因，镶嵌后影像的色调与真实色调不一致，内部色彩也不均衡，需要对影像进行调色。对于不支持地理编码影像格式，需要将IMG格式或Geotiff格式影像转换为TIF+TFW格式。调色工作分为两部分：整体色调调整，局部色调调整。整体色调调整主要使用“色阶”、“曲线”、“可选颜色”等工具，局部调整使用“套索”、“色阶”等工具，附图4展示了影像调色前后的对比效果。

所述三维场景制作步骤具体包括下列内容

三维场景的生成主要分为三个步骤：符号化表达、数据组织、场景优化。符号化表达主要包括三维模型点符号实例化表达、注记符号表达；数据组织是对三维场景中的数据进行组织和管理，包括对多源异构数据的融合，以及基于语义的三维模型组织；场景优化是对三维场景的效率进行优化，包括地形影像数据的优化，以及模型数据的优化。

（1）三维点符号表达

在三维场景中，点状地理要素是分布最广、应用最频繁、形式最复杂的地理要素，点状要素三维符号化表达是搭建三维场景的首要任务和基础内容。三维点状符号主要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，铁路三维场景中的点状三维符号主要包括线路周边居民地等简单三维模型、铁路主体工程参数化模型、BIM模型、模型库。

居民地及设施包括居民地、工矿及其设施、农业及其设施、公共服务及其设施、其他建筑及其设施。其中建筑物信息以矢量多边形方式表达，根据高程信息，建立简单模型，再辅以贴图纹理。根据房屋类型不同，建立不同材质纹理贴图库。居民地附属设施的表达则根据其类型不同，选择3D模型表达、注记符号表达。像水塔、烟囱、通讯塔、路灯、广告牌等大型附属设置或者市政设施，根据其地物特点，选择3D模型表达。附图5展示了简单模型的三维点符号表达效果。

由于三维渲染平台采用图层管理方式对模型点位数据进行管理，因此每一类模型空间点位与属性信息均存储在相应的一个图层中。每一个三维点中包含了模型名称、空间坐标、空间姿态、缩放尺寸等属性。可以将所有的点位信息读入至三维引擎中，通过点位的语义信息匹配相应的基元模型，即可进行点位符号实例化，从而采用基元模型自动组合的方式生成三维场景。此外，建模系统根据线路中心线一并输出漫游路径文件。通过读入该路径漫游文件，即可实现高速列车的自动漫游功能。三维点符号实例化过程如附图6所示。

由于在三维渲染平台中，各类模型点位信息是以图层的形式进行存储，因此，需要先根据模型的属性信息，设计模型图层的属性表，以便存储模型的属性信息。下列表1为设计的模型属性表，主要包括模型的ID、语义、长、宽、高、空间坐标、空间姿态、缩放比例等参数。通过模型的属性表可以确定基元模型的空间位置与空间姿态，从而完成三维点符号实例化。

列名	数据类型	长度	列名	数据类型	长度
						ID	varchar	18	ViewRange_N	numeric	9
Semantic	char	50	ViewRange_F	numeric	9
						Pos_X	numeric	9	Length	numeric	9
Pos_Y	numeric	9	Width	numeric	9
						Pos_Z	numeric	9	Height	numeric	9
Angle_Y	numeric	9	Scale_X	numeric	9
						Angle_Y	numeric	9	Scale_Y	numeric	9
Angle_Y	numeric	9	Scale_Z	numeric	9

表1 模型属性表设计

（2）数据组织

铁路工程三维模型种类繁多、语义信息丰富，因此，可以在顾及三维模型语义信息的基础之上对其进行高效的组织与优化，如附图7所示。根据铁路工程领域中模型的分类方式（铁路工程信息模型分类与编码标准草案），完成了顾及语义信息的三维模型高效组织与管理方法，主要包括钢轨、道岔、桥梁、栅栏、站房、涵洞、接触网支柱等模型。根据工点里程信息和中线来生成设施模型的导入表。导入表记录每一个工点的基本信息、模型在三维场景中的定位信息。用于工点三维模型的批量导入。

（3）场景优化

在三维场景中，地形影像的优化已经比较成熟，主要是针对三维模型的优化。加载三维模型数据有三种方式：一是单体模型加载；二是模型图层加载；三是多层级三维瓦片图层方式加载。单体模型加载时，模型按照模型中心加载到三维场景，用户可通过改变模型的位置、旋转角度、模型比例等参数实现模型的控制显示。模型图层加载方式是利用模型图层来加载一系列模型，模型图层的属性包括模型名、模型位置、模型旋转角度、模型比例等，通过对模型图层属性的设置可以实现模型的装配。同时通过对模型图层分块大小、流模式、模型可视距离的设置，实现模型显示的优化控制。多层级三维瓦片图层方式加载是模型图层加载方式的优化显示模式。错误的设置模型图层的分块大小，可视距离等属性，会导致模型加载大量数据，造成模型图层加载超负荷，从而导致模型图层的部分模型无法显示。为了解决这一问题，特别设置了3dml方式。多层级三维瓦片图层方式将模型图层加载的模型转换成统一的平台格式，其数据的组织方式类似于OSGB模型瓦片结构，转换后的数据系统会自动优化其加载问题，保证数据加载的最优解。

模型图层加载方式的优点是对于同一模型在不同位置加载时，在调用数据方面只调用该模型数据一次，其他的位置都是该模型的副本，采用该方式可以节省调用模型数据的资源，避免重复调用同一模型数据。对于大量重复模型的情况，多层级三维瓦片图层方式将重复模型无差别的转换成三角网产生大量数据，故在模型访问方面需要访问巨大的模型文件，降低模型访问效率。所以在需要重复加载同一模型的情况下，选择模型图层加载方式，可大大减少访问的读取和传输量，，在线部署情况下可减少数据缓冲时间进而提搞模型显示的整体效率。

三维模型的优化除了在数据组织方面做工作外，还需要对模型本身进行简化。轨道交通的很多部件模型都是放样生成的，在部件建模过程中，合理删减放样线的节点，尤其是弧线部分的过密节点，可有效减小模型的数据量。

在实际工程中，城市建筑模型和铁路工点模型等数量众多，数据量少则若干G，多则达到TB级。海量模型数据的调度与现实目前常用的方式之一是即时加载的方式，即根据视场范围实时计算获取需绘制的模型，然后通过模型索引目录即时读取模型文件，然后绘制显示。该方法可解决海量模型数据的显示，但绘制的流畅性并不好，从获取绘制指令到完成绘制需耗费较长时间去传输、解析多个模型文件。为了提高显示的流畅性，采用细节层次模型的方式来组织模型文件，这样绘制和传输解析工作可同时进行，大大提高模型显示的流畅性。根据视点的位置与姿态和视线方向等信息，自动调度与装载多细节层次的LoD铁路设施三维模型，实现视点相关的大范围场景自适应可视化，如附图8所示。

所述电子沙盘制作步骤包括下列内容。

在具体实现层面，电子沙盘界面拟采用WPF技术与html页面联合开发，以增加界面的美观性和信息的动态实时性。在数据存储方面，将高精度地形、影像等涉密数据通过加密方式存储在本地，竣工验收等属性数据则存储在云端服务器，两者通过WebAPI的方式进行数据请求与响应，如附图9所示。在属性数据融合方面，通过对三维模型制定唯一的编码，如WBS或EBS码，根据编码与数据库中ID等字段进行关联，实现属性数据与三维模型的关联。

本发明的一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法为了保证安全，如附图10所示，从网络安全角度考虑，项目竣工验收管理系统所需服务器资源、网络资源部署在数据中心，采用前后端分离、应用于数据分离的部署架构，在外网部署系统前段应用，提供文件采集、整理、查询等访问，在内网部署数据库、文件夹存储接口、文件管理接口等。主机安全启用操作系统和数据库系统用户身份鉴别信息复杂度检查，采用防火墙、防病毒系统保证各主机安全。数据安全通过对关键信息传输加密，防止被窃取、篡改，通过对数据库的权限、角色管理进行访问控制，并定期对数据库进行备份。

如附图11所示，本发明的一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法，从国铁集团建设部竣工验收管理工作需求出发，以竣工验收资料管理为核心，基于无人机的层次式结构构建竣工验收资料管理系统架构，实现数据管理、服务分离、合理存储、高效访问。基于信息的完整性、唯一性、整体性原则，加强信息处理的自动化和半自动化，加强各建设参与方的信息共享程度。满足铁路建设项目竣工验收多层级管理需求，一种基于无人机的高速铁路竣工验收方法为依法高质量验收提供技术支撑。

基于无人机的高速铁路竣工验收方法包括基础数据处理、三维场景制作、电子沙盘、网络安全。其中基础数据包含基础地理场景数据、铁路工程实体模型数据、工程建设数据等三部分，这些数据是构建三维场景的基础，同时，部分设计与工程建设数据也是竣工验收的前提。其中，基础地理场景数据包括地形、影像、矢量、注记等数据；铁路工程实体模型用于对铁路工程要素进行三维展示，包括主体工程、重难点工程、临时设施、附属设施；工程建设数据是记录施工过程中的数据，包括施工日志、检验批、工程影像、监控量测等数据。

如附图12所示，电子沙盘主要包括场景浏览和基于实体模型的信息查询。三维场景浏览部分以漫游飞行、全景影像、模型剖切、地形透明等方式对全线、部分工点进行三维展示，通过将设计数据以空间化方式进行集成，便于设计资料的形象化、直观化表达。基于实体模型的属性信息查询，则通过将属性信息与三维实体模型相挂接，增加竣工验收基础资料数据的指向性和查询效率。

如上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于无人机技术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；

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；

S2.三维场景制作步骤，包括：符号化表达，数据组织，场景优化；

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；

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，包括钢轨、道岔、桥梁、栅栏、站房、涵洞、接触网支柱，根据工点里程信息和中线来生成设施模型的导入表，所述导入表记录每一个工点模型在三维场景中的定位信息，用于工点三维模型的批量导入；

所述场景优化具体包括：通过多层级三维瓦片图层方式将模型图层加载的模型转换成统一的平台格式

S3.电子沙盘制作步骤，包括：

将高精度地形、影像涉密数据通过加密方式存储在本地，将竣工验收属性数据存储在云端服务器，两者通过WebAPI的方式进行数据请求与响应；

通过对三维模型制定唯一的WBS或EBS编码，根据编码与数据库中ID字段进行关联，实现属性数据与三维模型的关联；

采用WPF技术与html页面技术联合制作电子沙盘。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机技术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。

3.根据权利要求1所述的一种基于无人机技术的高速铁路竣工验收方法，其特征在于，所述电子沙盘包括三维场景浏览功能和基于实体模型的属性信息查询功能；

所述三维场景浏览功能包括漫游飞行、全景影像、模型剖切或地形透明的方式进行三维展示；

所述基于实体模型的属性信息查询功能，包括将属性信息与三维实体模型相关联，实现竣工验收基础资料数据的指向性查询。

4.根据权利要求1所述的一种基于无人机技术的高速铁路竣工验收方法，其特征在于，用于实施所述基于无人机技术的高速铁路竣工验收方法所需的服务器资源、网络资源部署在数据中心，采用前后端分离、应用于数据分离的部署架构；在外网部署系统前段应用，提供文件采集、整理、查询访问，在内网部署数据库、文件夹存储接口、文件管理接口。

5.根据权利要求4所述的一种基于无人机技术的高速铁路竣工验收方法，其特征在于，所述数据中心主机和服务器均采用操作系统和数据库系统用户身份鉴别信息复杂度检查；对关键信息传输进行加密；对数据库的权限、角色管理进行访问控制；定期对数据库进行备份。

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