领跑数智化变革，铁四院研发“数字地球”勘测千山万水

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、水上多道地震反射仪、水底浅层剖面仪、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、B超仪类似，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。

运用新研发的物探装备，解决了电磁机械干扰难题，有效克服建筑交通阻隔难题，且装备远程监控、便携高效。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，即时获得最新数据，大幅提高了工作效率、降低了协同成本。

记者看到，随着电脑鼠标不断移动，上面显示的每座山峰、每栋房屋的立体图像清晰可见，连山峰的高度、坡度，房屋的长、宽、高等都一一显现。

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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“一键成图”

1分钟完成长100公里的铁路三维建模

设计师梦想的场景：轻点鼠标，如同“神笔马良”一样，从海量资料中提取资源，实现“一键成图”。铁四院陆路交通基础设施智能设计系统的突破，已将这逐步成为现实。当前该系统在20余个项目中成功应用。

在“沪渝蓉高速铁路”宜昌至涪陵项目五峰—恩施南段的示范应用中，铁四院设计师轻点鼠标，30公里长的路桥隧方案“一键生成”，设计效率提升超过30%，而以往，100公里线路的三维建模，需多名设计人员加班加点一周才能完成。

据解释，该系统集成了设计方案智能决策、二三维模型自适应创建、设计成果自动输出等多项智能化功能，有效解决了传统设计依赖人工经验、设计效率低、联动更新难等问题。

铁路智能勘察设计平台已陆续推出了100余个设计功能模块，从点到面，大幅提升了铁路勘察设计效率和质量，其中，路、桥、隧等铁路关键结构工程设计软件采用脱平台技术，可基于国产图形引擎运行，自主化率达90%以上，打破了过去20年对国外图形平台的过度依赖。

（通讯员供图）

（来源：极目新闻）