本發(fā)明屬于鐵路既有線平面測繪技術(shù)領(lǐng)域，具體來說涉及一種基于航測技術(shù)的鐵路既有線里程放樣方法。

背景技術(shù)：

根據(jù)我國鐵路中長期規(guī)劃，2020年我國的鐵路運營里程將達到12萬Km，復(fù)線率和電氣化率均達到50％以上，其中，有砟鐵路的里程將超過10萬Km。每年鐵路部門都對部分普速鐵路進行復(fù)測、電氣化改造及擴能增二線等工作，這些項目都需要對既有線進行平面測繪，其中里程丈量是平面測繪的基礎(chǔ)也是重要的部分。

傳統(tǒng)既有線里程測量方法是利用鋼尺沿鐵路進行丈量，在曲線處采用特殊的分中裝置進行操作。鋼尺丈量方法需要6人共同完成，在鐵路線上共同作業(yè)效率低下，在時間較短的鐵路天窗時，無法按正常工期完成作業(yè)。同時，鋼尺的導(dǎo)電性存在干擾鐵路信號的安全隱患，從而有可能影響列車的安全行駛。另外，采用鋼尺丈量時，鋼尺丈量精度會受溫度及人員拉力的影響，容易產(chǎn)生累計誤差，影響里程丈量的精度。如何選擇一種減少上線作業(yè)，提高工作效率的既有線里程丈量方法是需要解決的一個重要問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述缺點，本發(fā)明提供一種基于航測技術(shù)的鐵路既有線里程放樣方法，該鐵路既有線里程放樣方法通過放樣里程點丈量鐵路里程。

為此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于航測技術(shù)的鐵路既有線里程放樣方法，包括以下步驟：

S1，提取離散點坐標(biāo)

通過航測得到立體像對，根據(jù)空中三角測量對所述立體像對進行判讀：按照小于等于5米的間隔分別在左鐵軌中心線和右鐵軌中心線上采集離散點并獲取所述離散點的平面坐標(biāo)；

在上述技術(shù)方案中，在所述S1中，當(dāng)某一段鐵路中線為曲線時，按照小于等于3米的間隔分別在位于該段鐵路中線兩側(cè)的左鐵軌中心線和右鐵軌中心線上采集所述離散點，其中，所述鐵路中線為位于所述左鐵軌中心線和右鐵軌中心線中間的中心線。

在上述技術(shù)方案中，在所述S1中，根據(jù)空中三角測量對所述立體像進行目視判讀。

在上述技術(shù)方案中，所述立體像對的分辨率優(yōu)于5厘米，采集精度優(yōu)于1/3像元。

S2，坐標(biāo)正向投影

S2-1，通過公式(1)計算得到外軌中心線與所述鐵路中線的距離D；

$D=\frac{a}{2}+\frac{b}{2}---\left(1\right)$

在所述公式(1)中，a為軌距，b為左鐵軌或右鐵軌的軌面寬度；通過公式(1)計算得到所述D的值為d；

在上述技術(shù)方案中，在所述S2-1中，所述a、b和d的單位均為米。

S2-2，計算鐵路中線離散點的平面坐標(biāo)

根據(jù)既有鐵路臺賬，當(dāng)某一段鐵路中線為直線時，將位于該段鐵路中線一/兩側(cè)的每個離散點分別沿該離散點的法線方向朝鐵路中線移動d，得到直線段中線離散點及所述直線段中線離散點的平面坐標(biāo)；當(dāng)某一段鐵路中線為曲線時，將位于該段鐵路中線一側(cè)的外軌上的每個離散點分別沿該離散點的法線方向朝鐵路中線移動d，得到曲線段中線離散點及所述曲線段中線離散點的平面坐標(biāo)；所述直線段中線離散點和曲線段中線離散點構(gòu)成鐵路中線離散點；

S3，生成完整鐵路中線

S3-1，在所述立體像對上，采用最鄰近算法，將S2-2中所述的鐵路中線離散點依次連接，形成連續(xù)的鐵路中線；

S3-2，計算鐵路中線上所有點M₁、M₂、……M_i-1、M_i中第n個與第n-1個點的斜率，得到K_n，n＝2、3……i，i為正整數(shù)，依次得到斜率值K₂、……K_i-1、K_i；

分別通過公式(2)計算所述斜率值的差，依次得到L₃、L₄、……L_i-1、L_i：

L_m＝|K_m-K_m-1|，m＝3、4……i (2)

設(shè)定閾值，如所述L_m大于所述閾值，則L_m相對應(yīng)的點M_m為鐵路中線突變點；根據(jù)所述L₃、L₄、……L_i-1、L_i和所述閾值確定鐵路中線突變點，并刪除該鐵路中線突變點；將剩余鐵路中線上的點重新連接，得到完整鐵路中線；

在上述技術(shù)方案中，在所述S3-2中，所述閾值為1/30～1/60。

S4，線路里程賦值

根據(jù)既有鐵路臺賬選擇鐵路沿線的固定標(biāo)志物并確定該固定標(biāo)志物的里程值，在所述立體像對上計算得到所述固定標(biāo)志物的平面坐標(biāo)，經(jīng)過所述固定標(biāo)志物向所述完整鐵路中線做垂線，得到垂足，通過計算得到所述垂足的平面坐標(biāo)；根據(jù)固定標(biāo)志物的里程、所述垂足的平面坐標(biāo)以及中線節(jié)點到里程控制點投影位置的距離，計算每個中線節(jié)點的里程值；

S5，坐標(biāo)反向投影

根據(jù)所述S4中得到的每個中線節(jié)點的里程值和平面坐標(biāo)，通過計算得到平面坐標(biāo)與里程值的轉(zhuǎn)換模型：

根據(jù)該轉(zhuǎn)換模型和需要放樣的里程點的里程值，得到所述里程點的平面坐標(biāo)，將所述里程點的法線與所述左鐵軌中心線相交，得到交點及所述交點的平面坐標(biāo)；

S6，里程放樣

將所述交點的平面坐標(biāo)導(dǎo)入到GPS儀器中，將每個里程點放樣到實際位置，根據(jù)里程值在左鐵軌/右鐵軌上進行標(biāo)記。

相對于常用的鋼尺里程丈量方法，本發(fā)明的鐵路既有線里程放樣方法消弱了人工丈量誤差的累積以及粗差的出現(xiàn)，減少人力的投入，提高了工作效率，避免由于鋼尺干擾鐵路信號引發(fā)的行車事故。本發(fā)明的鐵路既有線里程放樣方法能夠替代傳統(tǒng)的既有線上線作業(yè)和滿足鐵路里程丈量的限差要求，且里程放樣精度能夠滿足1/2000的規(guī)范要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于航測技術(shù)的鐵路既有線里程放樣方法的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種基于航測技術(shù)的鐵路既有線里程放樣方法進行詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明的基于航測技術(shù)的鐵路既有線里程放樣方法，包括以下步驟：

S1，提取離散點坐標(biāo)

通過航測得到立體像對(立體像對的分辨率優(yōu)于5厘米，采集精度優(yōu)于1/3像元)，根據(jù)(高精度的)空中三角測量對立體像對進行目視判讀：按照小于等于5米的間隔分別在左鐵軌中心線和右鐵軌中心線上采集離散點并通過計算得到離散點的平面坐標(biāo)；其中，當(dāng)某一段鐵路中線(鐵路中線：位于左鐵軌中心線和右鐵軌中心線中間的中心線)為曲線時，按照小于等于3米的間隔分別在位于該段鐵路中線兩側(cè)的左鐵軌中心線和右鐵軌中心線上采集離散點。

S2，坐標(biāo)正向投影

S2-1，通過公式(1)計算得到外軌中心線與鐵路中線的距離D；

$D=\frac{a}{2}+\frac{b}{2}---\left(1\right)$

在公式(1)中，a為軌距(左鐵軌與右鐵軌相對側(cè)面的距離)，b為左鐵軌或右鐵軌的軌面寬度；在中國，a為0.7525米，b為0.07米，通過公式(1)計算得到D的值為0.7525米。

S2-2，計算鐵路中線離散點的平面坐標(biāo)

根據(jù)既有鐵路臺賬，當(dāng)某一段鐵路中線為直線時，將位于該段鐵路中線一/兩側(cè)的每個離散點分別沿該離散點的法線方向朝鐵路中線移動0.7525米，得到直線段中線離散點及直線段中線離散點的平面坐標(biāo)；當(dāng)某一段鐵路中線為曲線時，將位于該段鐵路中線一側(cè)的外軌上的每個離散點分別沿該離散點的法線方向朝鐵路中線移動0.7525米，得到曲線段中線離散點及曲線段中線離散點的平面坐標(biāo)；直線段中線離散點和曲線段中線離散點構(gòu)成鐵路中線離散點；

S3，生成完整鐵路中線

S3-1，在立體像對上，采用最鄰近算法，將S2-2中的鐵路中線離散點依次連接，形成連續(xù)的鐵路中線；

S3-2，計算鐵路中線上所有點M₁、M₂、……M_i-1、M_i中第n個與第n-1個點的斜率，得到K_n，n＝2、3……i，i為正整數(shù)(i為鐵路中線上所有點的個數(shù))，依次得到斜率值K₂、……K_i-1、K_i；

分別通過公式(2)計算斜率值的差，依次得到L₃、L₄、……L_i-1、L_i：

L_m＝|K_m-K_m-1|，m＝3、4……i (2)

設(shè)定閾值為1/30～1/60，例如：1/20，如L_m大于閾值，則L_m相對應(yīng)的點M_m為鐵路中線突變點；根據(jù)L₃、L₄、……L_i-1、L_i和閾值確定鐵路中線突變點，并刪除該鐵路中線突變點；將剩余鐵路中線上的點重新連接，得到完整鐵路中線；

S4，線路里程賦值

根據(jù)既有鐵路臺賬(資料)選擇鐵路沿線的固定標(biāo)志物并確定該固定標(biāo)志物的里程值，在立體像對上計算得到固定標(biāo)志物的平面坐標(biāo)，經(jīng)過固定標(biāo)志物向完整鐵路中線做垂線，得到垂足，通過計算得到垂足的平面坐標(biāo)；根據(jù)固定標(biāo)志物的里程、垂足的平面坐標(biāo)以及中線節(jié)點到里程控制點向完整鐵路中線投影位置的距離，計算每個中線節(jié)點的里程值。(里程控制點可以擇鐵路車站的站中心，站中心一般為車站調(diào)度室的中心，該標(biāo)志在影像上比較明顯，且容易分中。)中線節(jié)點為完整鐵路中線任意一點。

S5，坐標(biāo)反向投影

根據(jù)S4中得到的每個中線節(jié)點的里程值和平面坐標(biāo)，通過計算得到平面坐標(biāo)與里程值的轉(zhuǎn)換模型：

根據(jù)該轉(zhuǎn)換模型和需要放樣的里程點的里程值，得到里程點的平面坐標(biāo)，將里程點的法線與左鐵軌中心線相交，得到交點及交點的平面坐標(biāo)；

S6，里程放樣

將交點的平面坐標(biāo)導(dǎo)入到GPS儀器中，根據(jù)沿線控制點計算的七參數(shù)，將每個里程點放樣到實際位置，根據(jù)里程值在左鐵軌/右鐵軌上進行標(biāo)記。

以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護范圍。