铁路全生命周期安全遥感监测关键技术与应用

西南交通大学

铁路外部环境安全隐患动态演变精准监测技术

    一、主要科技创新

    铁路是国民经济大动脉，保障其全生命周期(含勘察、建设与运营等阶段)安全对推进我国交通强国建设实施意义重大。针对长大铁路外部环境风险源(如软/硬漂浮物、违建等)和地质灾害(如崩塌、滑坡等)的潜在安全威胁，遥感技术凭借其广域覆盖、无接触观测以及经济高效等优势，已成为铁路安全监测的重要手段。然而，受复杂地形、气象条件等因素的负面影响，遥感技术应用于铁路全生命周期安全监测面临极大的挑战，主要体现在：(1)复杂地形和气象条件下遥感数据可用性严重不足；(2)铁路外部环境风险隐患判识智能化程度低；(3)长大线路地质灾害遥感监测精度差；(4)现有铁路安全遥感监测模式被动滞后。

    为解决上述技术难题，10余年来项目组在18项国家/省部级课题的资助下，围绕“铁路全生命周期安全遥感监测关键技术与应用”开展系统研究，取得如下创新性成果： 

    （1）构建了多源遥感观测质量提升与误差校正理论与方法，解决了复杂地形和气象条件下光学/SAR遥感信息精准恢复与质量控制的技术难题，为铁路沿线地表孕灾环境高频次长时序遥感监测奠定了核心理论基础。

    （2）创新了铁路外部环境风险源遥感智能识别及其动态演变监测技术与装备。研制了首个面向我国复杂铁路网高效SAR数据获取的卫星SAR控制载荷；率先构建了卫星遥感/无人机智能巡检相结合的铁路设施与外部环境隐患精准识别和动态演变监测技术，为铁路外部环境风险源准确定位与及时处置提供了关键技术支撑。

    （3）创新了铁路廊道地质灾害隐患遥感智能判识及其动态演变监测技术与装备。构建了融合多源遥感数据的铁路廊道地质灾害隐患智能判识方法，提出了铁路廊道PS-DS-CR网络化时序InSAR高精度地表形变监测技术，研发了灾害体微变形地基雷达实时监测装备，解决了长大铁路廊道地质灾害的高效智能识别与灾变过程精准动态监测难题。

    （4）研发了面向铁路全生命周期安全监测的多源遥感数据集成与分析评价平台，显著提升了基于多模态遥感的铁路安全智能化监测水平与保障能力。

    二、项目评价

    铁路全生命周期安全遥感监测关键技术与应用研究成果总体达到国际先进水平，其中多源遥感观测质量增强理论与方法、铁路沿线地表和构筑物形变InSAR综合遥感监测技术等达到国际领先水平。

    三、成果及效益

    项目获授权发明专利32项，实用新型专利8项，软著15项，出版专著6部；主编/参编技术标准3项，发表论文102篇(SCI 81篇；EI 11篇)。研究成果支撑超1万公里里程铁路建设和安全运营，成果转化收益6.1亿元。

    项目研究成果已全面服务于我国京沪高铁、京雄城际、川藏铁路等国家重大工程、以及“一带一路”国家高铁工程如雅万高铁的设计、施工与安全运营，引领了铁路安全遥感监测装备的重大突破，为交通强国和中国铁路“走出去”等战略实施做出了重要贡献，社会与经济效益显著。