轨道交通车载移动测量技术及应用

截至2021年底，我国城市轨道交通运营总里程为8 708 km，51个城市开通线路269条，铁路运营总里程超过15万km，其中高速铁路已达到4万km；“四纵四横”高铁网提前建成，“八纵八横”高铁网加密成型，我国建成了世界上现代化的轨道交通网和发达的高铁网。根据《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》(国发〔2021〕27号)，到2025年，全国铁路营业里程将达到16.5万km，其中高铁5万km。中国高铁已成为亮丽的“国家名片”。在取得重大成就的同时，我们还面临着诸多挑战，其中，运营期检测工作受作业时间短、作业环境差、安全隐患多、检测效率低等诸多问题困扰，传统检测方式已无法满足新时代轨道交通应用需要。针对这一现状，2014年开始，本书笔者带领研发团队，开展“基于车载移动测量系统的轨道交通检测技术研究”科研攻关，探索出一套高效率、高精度、全要素、多用途、大数据、真三维的综合检测技术手段。
车载移动测量系统以平均80 km/h速度行驶的同时，可连续获取1～3 cm间距的高密度海量点云及全景影像。通过提取影像色彩信息，融合形成彩色激光点云。基于点云大数据，将路基、桥梁、隧道、轨道、接触网等设备设施进行三维模型重建，实现轨道平顺性检测、接触网几何参数检测、桥梁偏心检测、隧道形变监测、隧道表观病害检测、车辆及建筑物限界测量、横断面测绘等多种功能应用，真正做到“外业一次性采集、内业多方面应用”。数据采集系统、点云数据处理分析系统和海量数据网络发布系统是车载移动测量研发的核心技术，这些系统具有自动化程度高、海量数据处理快、模型重建精度高、专业分析功能全等特点，可实现数据采集、自动检测、成果发布，为轨道交通勘察设计、施工建造、运营维护全生命周期的快速检测提供技术手段，是智能化轨道交通检测未来发展的方向。
本书是城市轨道交通数字化建设与测评技术国家工程实验室综合检测监测评估技术创新团队科研成果的总结。本书首先阐述移动测量技术的发展历史及趋势，然后分析移动测量系统的组成及工作原理，再重点研究车载移动测量系统的原始数据采集、数据融合解算、精度指标分析、成果质量增强等主要内容，后论述移动测量技术在轨道交通关键基础设施检测中的应用案例并展望其在轨道交通工程检测领域的发展趋势。
在本书编写过程中，中国铁路设计集团有限公司牟春霖、巩健、豆孝磊等参与部分章节的编写，谭兆、秦守鹏等提供部分素材及整理工作，中国铁路设计集团有限公司测绘地理信息研究院张冠军总工程师、李亚辉副院长等提出宝贵的修改意见。

      本书在总结移动测量技术历史及发展现状的基础上，介绍了国内外移动测量系统的主要性能参数、技术特点以及轨道交通车载移动测量系统的组成、工作原理和数据解算软件，论述了轨道交通车载移动测量技术在数据采集、数据解算、精度分析、质量增强等方面涉及的理论知识，总结了轨道交通车载移动测量技术在轨道检测、接触网检测、限界检测、桥梁偏心检测和隧道病害检测方面涉及的检测内容、检测要求、检测方法，并对上述检测内容进行试验论证分析。本书可供轨道交通工程测量、检测相关技术人员，以及高校和科研机构研究人员参考使用。

 本书在总结移动测量技术历史及发展现状的基础上，介绍了国内外移动测量系统的主要性能参数、技术特点以及轨道交通车载移动测量系统的组成、工作原理和数据解算软件，论述了轨道交通车载移动测量技术在数据采集、数据解算、精度分析、质量增强等方面涉及的理论知识，总结了轨道交通车载移动测量技术在轨道检测、接触网检测、限界检测、桥梁偏心检测和隧道病害检测方面涉及的检测内容、检测要求、检测方法，并对上述检测内容进行试验论证分析。本书可供轨道交通工程测量、检测相关技术人员，以及高校和科研机构研究人员参考使用。

      许磊，1983年9月生，毕业于武汉大学，摄影测量与遥感专业博士。现任中国铁路设计集团有限公司高级工程师、注册测绘师。长期从事轨道交通精密测量、安全监测相关研究及工程应用，承担5项国家及省部级重点课题研究，主持川藏铁路测量咨询评估等相关的20余项国家重点工程的项目生产与技术管理工作。获得国家发明专利授权5项、实用新型专利8项、软件著作权8项，出版专著1部，以作者发表科技论文10余篇（其中SCI、EI各2篇），相关研究成果取得显著经济、社会效益。获省部级科技进步奖6项（其中，中国测绘学会“测绘科学技术奖”一等奖1项，天津市“科学技术进步奖”二等奖2项）、省部级优秀工程勘察奖10余项、国家铁路局“铁路重大科技创新成果”入库成果1项、中国铁设“十三五”十大科技成果奖、第四届“全国铁路青年科技创新奖”。获铁三院集团公司“十二五”优秀科技工作者、中国铁设“十三五”优秀青年科技工作者、中国测绘学会“青年测绘地理信息科技创新人才”、全国铁道团委“全国铁路青年岗位能手”等荣誉称号。

      本书在总结移动测量技术历史及发展现状的基础上，介绍了国内外移动测量系统的主要性能参数、技术特点以及轨道交通车载移动测量系统的组成、工作原理和数据解算软件，论述了轨道交通车载移动测量技术在数据采集、数据解算、精度分析、质量增强等方面涉及的理论知识，总结了轨道交通车载移动测量技术在轨道检测、接触网检测、限界检测、桥梁偏心检测和隧道病害检测方面涉及的检测内容、检测要求、检测方法，并对上述检测内容进行试验论证分析。本书可供轨道交通工程测量、检测相关技术人员，以及高校和科研机构研究人员参考使用。

      许磊，1983年9月生，毕业于武汉大学，摄影测量与遥感专业博士。现任中国铁路设计集团有限公司高级工程师、注册测绘师。长期从事轨道交通精密测量、安全监测相关研究及工程应用，承担5项国家及省部级重点课题研究，主持川藏铁路测量咨询评估等相关的20余项国家重点工程的项目生产与技术管理工作。获得国家发明专利授权5项、实用新型专利8项、软件著作权8项，出版专著1部，以作者发表科技论文10余篇（其中SCI、EI各2篇），相关研究成果取得显著经济、社会效益。获省部级科技进步奖6项（其中，中国测绘学会“测绘科学技术奖”一等奖1项，天津市“科学技术进步奖”二等奖2项）、省部级优秀工程勘察奖10余项、国家铁路局“铁路重大科技创新成果”入库成果1项、中国铁设“十三五”十大科技成果奖、第四届“全国铁路青年科技创新奖”。获铁三院集团公司“十二五”优秀科技工作者、中国铁设“十三五”优秀青年科技工作者、中国测绘学会“青年测绘地理信息科技创新人才”、全国铁道团委“全国铁路青年岗位能手”等荣誉称号。