نظرة عامة على المشروع

واجه مشروع اختيار مسار السكك الحديدية في منطقة جبلية تحديات كبيرة في إجراء المسوحات الطبوغرافية التقليدية.

في ظل أسلوب المسح التقليدي، كان فريق مكون من حوالي 30 عاملاً يحتاج إلى حوالي 4 أشهر لمسح 60 كيلومترًا مربعًا فقط.

كما أن التضاريس الجبلية المعقدة خلقت نقاط عمياء محتملة للمسح، مما يجعل من الصعب الحصول على معلومات طبوغرافية شاملة لتخطيط مسار السكك الحديدية.

في عام 2024 ، قدم المشروع طائرات بدون طيار ذات أجنحة ثابتة للإقلاع والهبوط العمودي (VTOL) مزودة بأنظمة LiDAR وأنظمة التصوير المائل.

أنجز حل المسح القائم على الطائرات بدون طيار مسحًا لمساحة تقارب 200 كيلومتر مربع في 3 أيام فقط.

وفرت البيانات الطبوغرافية عالية الكثافة لفريق التصميم فهمًا أكثر شمولاً للتضاريس الجبلية، مما يدعم اختيار مسار السكك الحديدية والتخطيط الهندسي بشكل أكثر كفاءة.

ونتيجة لذلك، قلل التصميم الأمثل من أعمال الجسر والنفق المطلوبة بنسبة 20% تقريبًا ، مما وفر حوالي 300 مليون يوان صيني في استثمارات المشروع.

كما تم تقليص دورة المشروع الإجمالية إلى حوالي 1/20 من وقت المسح التقليدي ، مما يدل على إمكانات المسح القائم على الطائرات بدون طيار لمشاريع الهندسة الجبلية واسعة النطاق.

التحديات

تضاريس جبلية معقدة

كان مشروع اختيار مسار السكة الحديدية يقع في منطقة جبلية ذات تضاريس معقدة. وقد جعلت الجبال والوديان وتغيرات الارتفاع وغيرها من الظروف الجغرافية عمليات المسح التقليدية أكثر صعوبة وتستغرق وقتاً أطول.

منطقة مسح واسعة

تطلّب المشروع معلومات طبوغرافية شاملة عبر منطقة واسعة. ومع ذلك، لم تتمكن أساليب المسح التقليدية من تغطية سوى حوالي 60 كيلومترًا مربعًا في 4 أشهر.

متطلبات القوى العاملة الكبيرة

تطلبت عمليات المسح التقليدية حوالي 30 عاملاً لإجراء القياسات الميدانية وجمع البيانات. وقد أدى ذلك إلى متطلبات كبيرة من حيث العمالة والتنسيق.

نقاط عمياء محتملة في المسح

قد تجعل التضاريس المعقدة الوصول إلى بعض المناطق صعباً باستخدام أساليب المسح الأرضي التقليدية. ويمكن أن تخلق هذه المناطق التي يصعب الوصول إليها فجوات في البيانات أو نقاطاً غير مرئية تؤثر على اختيار المسار والتصميم الهندسي لاحقاً.

دورة مسح طويلة

استغرقت عملية المسح التقليدية حوالي 4 أشهر ، مما خلق قيدًا كبيرًا على اختيار مسار السكك الحديدية وجدول التصميم بشكل عام.

حلول المسح الجوي باستخدام الطائرات بدون طيار

ولتحسين كفاءة المسح وتغطية البيانات، أدخل المشروع طائرات بدون طيار ذات أجنحة ثابتة للإقلاع والهبوط العمودي في عام 2024.

تم تجهيز الطائرات بدون طيار بما يلي:

• تحديد المدى
• أنظمة التصوير المائل
• قدرات مسح جوي عالية الدقة

وقد سمح هذا الحل لفريق المشروع بجمع كميات كبيرة من البيانات الطبوغرافية بسرعة عبر منطقة اختيار المسار الجبلي.

كانت آلية العمل كالتالي:

جمع البيانات الجوية
↓
المسح ثلاثي الأبعاد بتقنية LiDAR
↓
التصوير المائل
↓
النمذجة الطبوغرافية
↓
تحليل مسار السكك الحديدية
↓
التحسين الهندسي

بالمقارنة مع المسح الأرضي التقليدي نقطة بنقطة، وفر النهج القائم على الطائرات بدون طيار تغطية مكانية أوسع في فترة زمنية أقصر بكثير.

كيف تعمل عمليات المسح الجوي باستخدام الطائرات بدون طيار

1. تخطيط منطقة المسح

تُقسّم منطقة اختيار مسار السكة الحديدية إلى مناطق مسح مُخصصة وفقًا لمتطلبات المشروع. ويتم تخطيط مسارات الطيران لتوفير تغطية شاملة للمنطقة المستهدفة.

2. إجراء رحلات طائرات بدون طيار ذات إقلاع وهبوط عمودي

تُطلق الطائرات المسيّرة ذات الأجنحة الثابتة والقادرة على الإقلاع والهبوط العمودي مباشرةً من مواقع مناسبة داخل منطقة المسح أو بالقرب منها. وتوفر هذه القدرة مرونة أكبر عند العمل في التضاريس الجبلية.

3. جمع بيانات LiDAR

تجمع مستشعرات LiDAR معلومات ثلاثية الأبعاد عن التضاريس. وهذا يساعد في توليد بيانات تفصيلية عن الارتفاع والتضاريس للمناطق الجبلية المعقدة.

4. التقاط الصور المائلة

تلتقط الصور المائلة صوراً من زوايا رؤية متعددة، مما يوفر معلومات بصرية إضافية حول التضاريس والمنحدرات والبنية التحتية وغيرها من السمات الجغرافية.

5. بناء نماذج طبوغرافية

تُعالج بيانات تقنية LiDAR والتصوير المائل لإنشاء تمثيلات رقمية مفصلة للمنطقة التي تم مسحها. توفر هذه النماذج لفريق التصميم أساسًا أكثر شمولاً لتحليل مسار السكك الحديدية.

6. دعم اختيار المسار

تساعد البيانات الطبوغرافية المهندسين على تقييم خيارات محاذاة السكك الحديدية المختلفة وتحديد القيود الهندسية المحتملة.

7. تحسين تصميم الجسور والأنفاق

بفضل الفهم الأكثر اكتمالاً للتضاريس، يمكن لفريق التصميم تحسين مسار السكك الحديدية وتقليل بناء الجسور والأنفاق غير الضرورية.

التقنيات الرئيسية

طائرات بدون طيار ذات أجنحة ثابتة وقادرة على الإقلاع والهبوط العمودي

توفر الطائرات بدون طيار ذات الأجنحة الثابتة القادرة على الإقلاع والهبوط العمودي المرونة اللازمة للعمليات في المناطق الجبلية حيث قد لا تتوفر مدارج تقليدية.

المسح ثلاثي الأبعاد بتقنية LiDAR

تلتقط تقنية LiDAR معلومات التضاريس ثلاثية الأبعاد بسرعة، وهي مفيدة بشكل خاص لرسم خرائط المناظر الطبيعية الجبلية المعقدة.

التصوير المائل

توفر الصور المائلة معلومات بصرية متعددة الزوايا تُكمل بيانات LiDAR وتدعم تفسيرًا أكثر تفصيلاً للتضاريس.

المسح الجوي للمناطق الكبيرة

يُمكّن نظام الطائرات بدون طيار من مسح مساحات واسعة في فترة قصيرة، مما يوسع بشكل كبير نطاق التغطية التي يمكن تحقيقها من خلال المسح الميداني التقليدي.

النمذجة الطبوغرافية الرقمية

يمكن معالجة البيانات الجوية التي تم جمعها وتحويلها إلى نماذج رقمية للتضاريس والطبوغرافيا لأغراض التحليل الهندسي وتخطيط المسارات.

نتائج المشروع

مسح مساحة 200 كيلومتر مربع في 3 أيام

أنجز نظام المسح القائم على الطائرات المسيّرة مسحاً لمساحة تقارب 200 كيلومتر مربع في غضون 3 أيام فقط . وقد مثّل هذا توسعاً كبيراً في كل من تغطية المسح وسرعته مقارنةً بالأسلوب التقليدي.

تخفيض بنسبة 20% في أعمال الجسور والأنفاق

ساهمت المعلومات الطبوغرافية المحسنة في تحسين مسار السكك الحديدية وساعدت في تقليل أعمال الجسور والأنفاق المطلوبة بنسبة 20٪ تقريبًا.

300 مليون يوان صيني في مدخرات الاستثمار

من خلال تحسين المسار وتقليل الأعمال الهندسية غير الضرورية، وفر المشروع ما يقرب من 300 مليون يوان صيني من الاستثمار.

تم تقليص دورة المشروع إلى 1/20

بالمقارنة مع الجدول الزمني التقليدي للمسح، تم تقصير دورة المشروع الإجمالية إلى حوالي 1/20 من الوقت السابق.

تغطية طبوغرافية أوسع

وفر أسلوب المسح الجوي بيانات شاملة عبر منطقة أوسع وساعد في تقليل النقاط العمياء المحتملة للمسح المرتبطة بالتضاريس الجبلية الصعبة.