省公路设计院公司党委书记、董事长罗玉宏接受省政府网站专访文字实录
主持人:
各位网友大家好,欢迎参与四川省人民政府网站在线访谈栏目。近年来,测绘技术快速发展,为工程建设领域带来众多便利,公路建设中也普遍应用,在助力智慧交通发展方面发挥了重要作用。今天我们邀请到省公路设计院公司党委书记、董事长罗玉宏莅临我们的直播间与我们一同探秘公路建设中的测绘力量,一同到来的还有省公路设计院公司测绘分院院长、教授级高级工程师李升甫;测绘分院研发部主任、高级工程师贾洋;测绘分院航测部副主任、高级工程师张衡等3位专家。让我们一起从一个新的视角来了解他们如何为崇山峻岭“望闻问切”。欢迎各位!罗董,首先请您给我们的网友们打个招呼。
省公路设计院公司党委书记、董事长罗玉宏:
主持人好,各位网友大家好!
主持人:
好的,谢谢,节目正式开始前,先播放一个短片,一起了解下先进数字测绘技术。
主持人:
好的,欢迎回来。这是2017年9月省公路设计院公司绘制的位于凉山彝族自治州昭觉县古里镇阿土列尔村,就是大家熟知的“悬崖村”的实景三维模型,高清影像呈现,全方位、可视化直观展示了“悬崖村”地形地貌等地理信息,为改善当地交通状况、助力脱贫提供了第一手基础资料,这也是先进数字测绘技术应用的一个生动案例。我想,这段视频让大家都和我一样对于先进测绘技术及其应用产生了浓厚的好奇和兴趣,请罗董先对公司测绘专业作个简要介绍。
省公路设计院公司党委书记、董事长罗玉宏:
好的。这段视频是我们利用无人机倾斜摄影测量技术完成的一个“三维实景”小项目,这是诸多先进测绘技术中的一项,我们还将独立完成“实景三维襄阳”,参与完成“实景三维成都”等大项目。
我们测绘专业成立于2016年,现有42人,持有8项测绘资质,拥有空地一体激光雷达等先进设备,主要开展工程测量、航空摄影测量、机载激光扫描测量、倾斜摄影与实景三维建模、InSAR解译、综合遥感解译等业务。近年来,我们聚焦高新设备,着力软件研发,完善软硬件配套,已形成为公路勘测建设管理养护全流程提供测绘解决方案的技术实力,承担了包括“数字中国”在内的一大批省内外重要项目。
测绘专业作为勘测先锋,是工程建设先行中的先行,我们大力丰富成果形式,拓展服务范围,强化在线协同,为其他专业提供数字赋能。
主持人:
那先进测绘技术是如何助力公路数字化发展的呢?
省公路设计院公司党委书记、董事长罗玉宏:
在公路建管养全生命周期中,测绘大体承担着以下几种职责,第一是构建统一精准的平面高程控制基准;第二是采集全面、精确的地形地貌信息;第三是将信息制作成直观、便捷的数字化成果;第四是开发平台及工具支撑各专业高效使用这些成果。新型测绘以这四项主要职能支撑起数字化勘测、三维协同设计、智能建造、智能养护、智能监测等智慧交通诸多应用场景。具体内容请测绘分院李院长给大家择要介绍。
省公路设计院公司测绘分院院长、教授级高级工程师 李升甫:
大家好。智慧交通,信息先行。流动在公路建管养全流程的所有信息中,有80%都与空间位置相关。测绘专业是采集、处理、分析、表达与应用地理空间信息的主要力量。罗董所说的四项职能都与公路全流程各项工作密切相关。
首先,建立工程级别的平面高程控制基准。西部山区普遍具有地形险峻、植被茂密、气候复杂等特点,传统地面测量所需的通行、通视和布点条件难以满足,作业人员的安全面临较大风险,我公司已全面采用基于国产北斗系统的GNSS快速定位技术,控制测量不再受气象和通视条件的制约,具备全天候观测的能力,作业效率和成果精度双双提高,外业风险不断降低。在此基础上,还结合北斗地基增强和水准面精化技术,实现了工程沿线厘米级三维动态定位。
精准统一的空间基准可以服务公路全流程的各个阶段,支撑数据在空间配准的基础上深度融合以服务于全生命周期。比如在绵广高速扩容工程,目前我们已将基于北斗的动态定位技术应用于该项目193km路段,为现场施工建设和工程管理带来极大便利。
主持人:
有了统一的空间基础,下一步工作是什么呢?
省公路设计院公司党委书记、董事长 罗玉宏:
建立了统一的空间基础,就具备了进行大规模信息采集的先决条件,下面请张衡高工介绍我们多源一体的信息采集体系。
测绘分院航测部副主任、高级工程师 张衡:
目前我们已形成以激光扫描测量和摄影测量为主体的空间数据采集体系。其中机载激光、航空与航天摄影测量主要用于困难地区新建公路项目的勘测设计阶段,所需地面工作大幅度减少,险峻崎岖地区受地面通行条件的制约进一步降低,外业人员的安全性有显著提高。比如,对于目前在建的乐西高速、沿江高速等位于高山深谷,甚至有大片无人区的新建高速公路以及成乐、成绵、成南等车流量接近饱和既有高速公路上改扩建的勘测工作,通过这些先进测绘技术的应用可以极大保障技术人员安全以及交通运行不中断。
同时,激光具有穿透植被细小缝隙的能力,可在一定程度上克服植被影响,获得植被掩盖之下地貌的更多细节,提升数据精度和分辨力,尽可能减少勘测、建设等环节对自然植被和水源地、国家公园等特殊生态和环境敏感区的破坏,例如,我们勘察设计的新川九路所在的九寨沟区域是世界自然遗产、国家级自然保护区和国家地质公园,省重点项目夹金山隧道涉及大熊猫国家公园,海螺沟景区道路恢复重建项目涉及贡嘎山国家森林公园,这类项目对环保有着极高的要求,离不开测绘新技术的支持。
在险峻地区用激光扫描、数码航摄、倾斜航摄、干涉雷达、热红外等空天遥感手段全面获取空间和属性信息,除了提升成果精度和作业效率,还能提升安全环保特性,并推动传统勘测设计方式的变革,催生远程勘察、远程会商和三维协同设计等新的作业模式,能较好满足多个专业的精确量测和观察分析的需要,创造了足不出户、坐观天下的可能。
主持人:
采集到的信息是怎样支撑我们的工程建设呢?
省公路设计院公司党委书记、董事长 罗玉宏:
从野外获取信息要进一步加工成测绘成果,才能更好地利用,这方面请贾洋博士给大家进一步介绍。
测绘分院研发部主任、高级工程师 贾洋:
现场实测数据是杂乱无章的,需要对其进行汇总、分析、处理、融合,对其潜在价值进行深入挖掘,提炼出各专业所需要素,并用易于理解和使用的方式表达成特定的成果。
最基本的成果是地形图,现在的地形图已经是数字格式,并且内置部分三维信息,这种形式便于手工量测,但不便于自动分析,不适合计算机处理需求,更不直观,对于非专业人士来说不太友好。从我们背后的大屏上可以看到,识别这些符号和注记都需要一定的专业知识,有些信息还需要经过换算才能获得,过去它是土木工程师的专属,但当前很难适应信息化和三维化的要求。
网友们常说:“无图无真相”,可见影像比较符合人们的感知习惯。测绘专业提供的高分辨率彩色航空影像能为多个专业提供非常丰富的信息,达到“一张图胜过千言万语”的效果。但是工程领域光看还不行,还得能量测,我们测绘专业能够充当“千里眼”,空中视角开阔,基于航摄影像制作的数字正射影像某些时候比现场观察更全面、更精细、也更安全,这不只是千里眼,甚至已是能够识别2cm-20cm目标地物的“火眼金睛”了,当前,我们基本已经在所有公路规划设计项目中普及使用正射影像。
主持人:
刚才多次提到三维化,请具体介绍一下实景三维技术及其应用情况。
省公路设计院公司党委书记、董事长 罗玉宏:
地形图用点和线表示三维,而点、线和线、线之间的空白默认是均匀变化的,无法真实表达环境特征,实景三维模型数据成果的出现,有效结合了地形图和数字正射影像的优势,可以实现360度交互观察、可任意三维量测,在险峻山区可以较好反映危崖、边坡、洞口等部位的侧面纹理及立体结构特征。有了实景三维,就仿佛为项目区构建了一个跟实地高度近似的数字模型,客观世界在计算机里有了一个孪生副本,不到现场查勘,也可以在协同的工作环境中实现虚拟查勘和远程会商。比如现在大家看到的这个动画视频是青龙场枢纽,先进的测绘为技术创新提供了有力支撑,我们国际首创的密梁式型钢组合梁成乐扩容彭山青龙大桥就诞生在这里。
我们先后攻克了险峻地区基准布设和信息获取的难题,提供了多种形式的测绘新产品,提升了公路勘测设计多个专业协同工作质量和效率。在这个方面,我们还做了很多具体工作,请李升甫同志详细介绍下。
省公路设计院公司测绘分院院长、教授级高级工程师 李升甫:
好的,下面我接着给网友们分享。
当测绘成果增加了正射影像、数字高程模型和实景三维模型之后,精度大大提高,信息更加丰富,用起来直观又形象,但测绘成果的数据量直线上升,勘测、设计专业现有的计算机软硬件不堪重负,浏览和交互的效率大大降低,流程中间产生了梗阻,为此需要提供技术手段,保障自己能够管理好、用户能使用好新型测绘成果,这就需要地理信息系统技术支撑。
一是我们自主研发了通用测绘地理信息云平台,解决了海量多源空间数据的标准化集成处理及高效存储管理的问题,实现了地理空间数据的有效管理,高效检索和融合应用;
二是自主研发了面向公路设计的GIS服务插件,设计人员只需登录一个账号,就能在线流畅地调用地理信息数据,很好地统筹管理了多种类型的测绘地理信息数据,同时兼顾了国家测绘数据保密要求;
三是基于通用测绘地理信息云平台,促进了GIS+BIM的融合,整合测绘、地质和现场调查等资料,为设计提供了一个协同工作环境,并能1:1真实模拟,供专家研判最佳路线方案,解决了传统手段在排查“错漏碰缺”等方面的不足。通过改进作业软硬件环境,整个勘测设计流程在更高层面上重新顺畅了起来,面貌为之一新。
主持人:
听说你们的测绘成果结合北斗定位、5G移动互联和空间三维可视化地理信息技术,能够为不同用户提供地理信息定制化服务。能介绍一下具体情况吗?
省公路设计院公司党委书记、董事长 罗玉宏:
基于数字化和网络化,可以更充分利用新型数字测绘成果,但需要定制开发支持,在这点上,测绘专业具有源头优势和技术优势。我们在公路勘测、建设管理、运营和养护等不同阶段均有所开拓,具体请李升甫同志介绍下。
省公路设计院公司测绘分院院长、教授级高级工程师 李升甫:
在勘测阶段,我们研发了公路勘测内外业一体化调查系统,改变了传统的外业勘测调查需要带大量纸质材料的状况,现在仅通过一部支持北斗和5G的移动数码设备,利用专门开发的APP,即可完成外业勘测调查所要进行的显示、定位、采集、整编、传输到后方服务器以及自动生成成果资料等诸多功能,极大提高了作业效率,该成果获得了省测绘地理信息科技进步奖。
在建设管理阶段,我们专门研发了“公路建设管理平台”,将传统的施工组织管理流程及纸质记录方式搬到线上,该平台具备征拆管理、质量管理、进度管理等诸多模块,以数字化手段大幅提升建设管理效能,为养护阶段积累了大量数据。针对不同的服务主体和专业,我们基于测绘地理信息平台开发了多个专项系统。如公路水土保持监测三维信息系统,实现了降雨和工程扰动范围的现场动态监测;地方料场分布信息化系统,实现了资源的统一管理和灵活调度。
在运营和养护阶段。我们基于建设管理成果,通过实景三维、数据单体化与GIS+BIM的多技术集成应用,对公路资产进行数字化,实现整体运营和养护的三维可视化管控、智能化养护管理、自动化健康监测和预警分析,我公司在大渡河兴康大桥应用的实时监测云平台系统入选央视“传感中国”首期节目,今年1月26日在《新闻联播》播出。
公路方面的研究结果,还拓展应用到其他领域,例如我公司承担的天府国际机场净空监测和监测管理信息系统建设已经投入使用。通过将机场净空保护区实景三维数据、净空面模型和障碍物信息等多种数据集中管理,提升管控力度,为机场安全运行保驾护航。
以上多个自主研发的公路数字化应用系统,底层均采用GIS技术作为核心支撑。我们自主研发的相关数字平台和应用方法,得到了很好的推广应用,获得相关软件著作权33项。
主持人:
在前面的环节中,四位专家为我们介绍了我省公路勘测、设计、建造、管理、养护等全流程所面临的新难题,也首次披露了测绘在支撑各专业提质增效过程中所展示出的担当作为和丰富成果。在刚才各位专家的介绍中,线上网友一直保持着高度关注,下面我们来回答部分网友问题。
网友时光里问:前面提到了公路资产数字化,这项工作具体的含义和用途是怎样的?
省公路设计院公司党委书记、董事长 罗玉宏:
公路资产数字化是将路、桥、隧、边坡、边沟、标牌、标线等进行数字化描述和标识,使资产在网络空间也具备与现实生活中一样的各种属性,是智慧交通、运营养护、设施管理等业务工作的基础,内容涉及到标准制定、平台建设、数据生产与校核、应用功能研发、成果数据发布等全流程工作。具体情况请贾洋博士介绍。
测绘分院研发部主任、高级工程师 贾洋:
在智慧交通中,通过将资产数字化,来支持既有公路实现构件级管理和针对性养护。为此,我们采用五位一体的方式对既有公路进行激光扫描,结合点云信息对道路部件进行单体化建模,叠加实景模型来还原道路场景,对模型进行分类编码,方便资产的实时定位、报检、维修,便于追踪每一个资产的即时情况,降低道路可能存在的风险,最大程度延长运营寿命,并积累运维养护数据,使我们所关心的数字化资产能够与实际管理工作对应关联,在此基础上进一步拓展对运营道路资产概况、质量、安全、养护、管理等信息的集成管理,进而实现公路建管养多阶段多类型业务数字化应用的对接。这些三维场景和单体化资产,又可构成智慧交通的基础要素。
主持人:
网友谦谦君子提问,专家们多次提及激光测绘。请问激光测绘相对于之前的全站仪测量、RTK测量以及现在很火的无人机航测有什么优势?对支撑起险峻地区公路测绘有什么作用?我们常听到的多源激光或五位一体激光是什么意思?
省公路设计院公司党委书记、董事长 罗玉宏:
这个问题提得比较专业,请张衡同志回答。
测绘分院航测部副主任、高级工程师 张衡:
前面我们介绍过,在西部险峻地区进行勘测作业,通行和通视存在较大困难,简单说就是不好走,也不好观察。全站仪和RTK是大家最常见到的测绘设备,这两种都需要人在地面操作,全站仪需要在可见范围内观测,RTK需要人员走到待测点位,遇到通行和通视限制,这两种方式的效率会急剧降低,安全问题会较为突出,难以适应大面积快速安全作业需要。无人机航测近年来成本迅速降低,用途日益广泛,在丘陵和平原运用较多,但一到地形险峻的区域,茂密植被和恶劣气象将会直接影响影像质量,无人机航测的弱点就显露出来了。
上述手段的缺点也恰好是激光扫描测绘的优点。首先,机载激光搭载在飞行平台上,适合大面积作业,基本不受地面通行条件的限制,作业效率高。其次,激光容易穿入植被的小缝隙获得数据,能较好克服植被影响。第三,激光不依赖自然光照,可在夜间或较差气象条件下作业。激光技术的上述三个优点使其成为困难地区特别是我们四川山区公路测绘的主要手段。
除了机载激光,按激光设备承载的平台来区分,还有地面站式三维激光、手持激光、车载激光、船载激光等形式,构成了“天地人车船”五位一体激光测绘体系。不同类型激光具有不同特点,适用于不同的场景作业:地面三维激光适用于桥梁、隧道顶拱等局部高精度测量;手持激光适合室内、溶洞等场所的移动测量;车载激光适合对既有道路的扫描测量;船载激光适合河岸与桥下测绘。
建设五位一体多源激光测绘体系的目的是实现激光测绘手段的全覆盖,并能根据需求选择适用的手段。
主持人:
接下来的问题还是关于五位一体激光测绘体系的,网友格格兰提问建设五位一体的激光测绘体系投入多大,取得了哪些成果?
省公路设计院公司党委书记、董事长 罗玉宏:
安全、快速、精确地获取多源时空数据的能力一直是我们大力建设的核心,也是我们更好地服务于数字交通、实景三维中国等重大工程的根本保障。获取能力以五位一体激光测绘为核心,辅以倾斜摄影、智能外业调查和多源遥感等多个方面,其中在激光和航测方面的投入都是较大的,我们已经配置了4套激光扫描设备,4部倾斜相机,20套无人机,还有一些全球顶尖激光设备在陆续购置中,连同相应的软件和集群处理设备,6年内相关软硬件固定资产投资超过3千万元。除此之外,还为多源激光体系建设专门引进了包括正高级专家在内的紧缺人才5人,招聘了博士在内的研究生20余人,并提供了大量的国内外交流培训机会,通过以上投入和大家共同努力,我们获得了航空摄影测量和摄影测量与遥感两项激光业务相关的甲级测绘资质。
激光应用方面,以提升激光测绘精度和效率为核心,兼顾提升安全和环保性能,重点攻克5个关键技术,形成了一套西部山区新建高速公路机载激光测绘新工艺,并部分弥补了规范空白。经过充分验证后已推广到G4216丽攀高速新金段等20余项高速公路勘测设计中,普遍反映质量好、效率高,成果类型丰富,作业安全环保,并可降低测绘成本。其核心技术及示范成果获2021年四川省科技进步二等奖和2020年全国优秀测绘工程金奖。
近年来,高速公路改扩建工程占比迅速攀升,在大流量的高速公路上进行改扩建勘测工作,面临精度和安全两大挑战。我们通过研究整合激光手段的各自优势,解决高速公路改扩建过程中非断道快速获取高精度路面数据的难题,形成了面向高速公路改扩建需要的多源激光测绘体系。研究成果成体系地推广到G5绵成段等10余条高速公路改扩建及相关BIM设计项目中,在不管制交通的情况下实现了安全高效作业,实现路内路外、洞内洞外、桥上桥下统一基准,和多种形式测绘成果的可视化表达。2017年,我们在省内首次将激光测绘技术应用高速公路改扩建工程勘测设计工作,在成乐高速改扩建试验段工程中节约勘测工期1个月,节省勘测成本超千万元。
以多源激光为主体的数据获取新手段,改变了传统的生产方式,拓宽了测绘服务社会生活各领域的范围,也更好地支撑了我们的规划设计。种类丰富的数字测绘成果,结合时空基础数据、规划管控数据、资源调查数据及行业专题数据等生产数字底座,以人工智能、大数据和云计算等信息技术为依托,正努力打通虚拟世界和现实世界的隔阂,实现数据联动,为智慧交通提供有力支撑。
在构建五位一体的激光测绘体系中,我们编制《高速公路激光测量规程》等标准5项,取得基于车载激光扫描点云的道路信息提取方法等发明专利16项,发表高水平文章45篇。
主持人:
据中国交通新闻网报道,在“9.5”泸定6.8级地震后一小时内,省公路设计院公司抢险专家组就出发了,其中就有测绘无人机团队,请问测绘专业在应急抢险中发挥了哪些作用呢?
省公路设计院公司党委书记、董事长 罗玉宏:
当灾害来临时,交通是救援生命线,测绘专业就是涉险探察生命线灾情的侦察兵。近年来,我们测绘专业先后参加了叠溪垮塌、九寨沟地震、雅西高速瓦厂坪滑坡、金沙江堰塞湖、雅西高速石棉隧道泥石流、甘洛县特大暴雨、汶川特大泥石流、丹巴县山洪泥石流等我省主要灾害应急抢险工作。去年泸定“9.5”地震中,激光扫描、航空摄影,干涉雷达、地灾遥感解译等技术手段协同运行,各种成果及时通过自主研发的三大数字化平台汇总后同步提供给前方指挥部和后方技术支持团队,用于制定抢通保通方案,整个体系实现了信息化应急抢险“全、准、快”三大优势。
数据采集覆盖“全”。一是快速获取震区多源地理信息数据。以自主获取激光和数码影像为主,同时高效融合国家应急系统提供的各类卫星遥感资料, 实现灾区激光点云、可见光影像、红外影像、高光谱影像、雷达影像的全覆盖和快速更新。
重要点位把握“准”。依托我们自主研发的工程结构安全智能监测云平台,第一时间汇聚现场重点部位的实时数据,及时核查分析灾区重要桥梁、隧道、边坡的受损情况。
研判分析效率“快”。自主研发的灾害调查系统提供标准化的调查填报渠道,支撑前方人员快速采集灾损信息,并实时回传GⅠS+BIM平台,后方专家团队利用平台集成的可视化灾害数据和三维模型,辅助前方快速制定抢险方案,大幅提升抢险工作效率。
仅在泸定9.5地震应急抢险中,我们在十余天内就完成了100多个重要桥梁、隧道、边坡等监测数据统计分析和风险排查,收集220余处灾害风险点信息、2000多张现场照片,集成大量数字化航测成果,为灾情核查、应急救援、抢通保通、方案编制等提供了及时、全面的基础数据支撑。
我们2018年编制的《公路应急抢通保通技术手册》是我国交通运输部门关于公路应急抢险的首个公开出版物,已成为全省交通应急抢险的行业作业准则。
主持人:
网友宁高A问遥感勘察测绘的技术还有哪些应用?
省公路设计院公司党委书记、董事长 罗玉宏:
这个问题请李升甫同志回答。
省公路设计院公司测绘分院院长、教授级高级工程师 李升甫:
遥感勘测除了能够在灾害发生后提供重要技术支撑外,还能够有效提前辨识灾害,感知潜在危险趋势,辅助提前预防。我们利用多源遥感手段分别在公路走廊带的灾害普查,以及市政道路沉降点粗筛等方面做了一些工作。2022年,我们完成了资阳、遂宁、宜宾等七个区(县)的公路承灾体普查工作,为下阶段灾害防治提供科学支撑;2021年8月-2022年8月,我们对成都市三环内道路进行了12期InSAR形变监测,共粗筛出异常点位110处,供养管部门重点详查,提升了城市道路运营安全水平。
正是因为平时的积累和试验,才让我们在灾害来临时具有足够的技术储备;正是因为我们长期高度重视测绘新技术的发展并大力加强资源投入,才能以成体系的测绘新技术和产品来支撑我们的勘测设计工作,打造经典工程,支撑履行抢险救灾社会责任,我们还通过与成都大学联办省级“大学生校外实践基地”等方式大力培育行业人才,进一步体现国企的担当作为。
主持人:
科技驱动创新,开拓把握未来!今天的访谈到这里就结束了,感谢各位网友的积极参与,嘉宾的耐心解答,我们下次节目再见!