激光扫描仪和无人机使调查人员能够重建重大火车脱轨事故

2017年12月18日美国铁路公司passenger train was making its inaugural run between Tacoma and Portland, Oregon in the U.S. As it neared a curve leading to an Interstate-5 (I-5) overpass near DuPont, the train was travelling at 78mph – 50mph over the speed limit – and the lead locomotive, along with 11 of its 14 rail cars, derailed. It was 7:33 a.m. and I-5 was already teeming with commuters. The lead locomotive and three rail cars landed on I-5, causing a 14-vehicle pile-up. Three of the 77 passengers on-board the train were killed, and 62 passengers and six crew members were injured. The initial damage was estimated to be $40 million.

杜邦培训赛事件的榜样现场，其中14辆猛拉赛车的11人出轨，杀死了三人，伤害了62名乘客和六名船员

侦探eric gunderson华盛顿州巡逻队(WSP)据说：“在发生这种情况下，这可能不会对该地区的影响发生差。I-5是塔科马，奥林匹亚，波特兰和西雅图之间的主要动脉。与西方的普吉特声音，南方的恩典河和东部的军事基地，你唯一的驾驶选择是I-5。“

WSP的警员在事发五分钟内就赶到了现场事故．上午8:30。现场与数百名士兵，侦探，消防队员和医护人员蜂拥而至，所有人都有一件事：救援。

一辆TX5站在那里，受到环境的保护，它正在扫描前面被撞坏的火车车厢。

Eric继续说：“对于那种事件，你正在考虑的最后一件事是保存证据。如果我需要移动火车或汽车来让某人出来，那就是将发生的事情。所以，我们的第一个小时被所有救生员都能首先消耗。但是一旦我们清理了现场，一切都开始放缓，我们可以开始调查。然后我们拥有现场。“

与美国国家运输安全委员会，领先调查组织，埃里克带领事故重建阶段，带来四个Trimble.TX5扫描仪和一个DJI矩阵200 UAV。虽然他已经成功地使用Trimble Realworks取证来将扫描和无人机数据合并为点云，但他从未将这种方法应用于此幅度的事件。

WSP碰撞调查小组的侦探们首先穿过布满碎片的现场，拍摄照片，绘制汽车和轮胎印等重要物体的脚印，并记录下来。同时，他为4台TX5扫描仪分别派出了两个小组，并将他们分成两组，一组负责立交桥部分，另一组负责道路部分。

在轨道的两端，铁路队伍有条不紊地向对方移动，扫描各个轨道车厢的四面和任何散落的碎片，并记录每一个被发现的物体。地勤人员也遵循了同样的过程。从5号州际公路现场的每一端开始，小组收集了轨道车辆、车辆、道路、轮胎印、油漆印以及事故范围内的任何东西的数据点。四个小组总共在5个小时内收集了82次扫描和超过10亿个数据点。

埃里克说:“扫描的好处在于，它确保你不会错过任何东西。”“在事故现场，你只有一次机会得到你需要的东西。你不能把火车放回原来的位置，所以你必须一开始就正确。扫描能以令人难以置信的速度捕捉到一切，通常还能捕捉到你不知道自己需要的东西。”

虽然球队正在扫描轨道和巷道，但埃里克飞行了340英尺长的340英尺的场景。10分钟后，他在大约70％的前圈和50％的侧膝上飞行了200英尺的整体通行证，建立了底座。他在100英尺100英尺处飞行了第二次通过，在15英尺和50英尺之间的海拔地区的最后飞行，以获得一些倾斜的照片。在89分钟内，埃里克收集了682张682张照片，单位的20MP相机。

被天宝TX5激光扫描仪捕捉到的残骸。四个小组总共在5个小时内收集了82次扫描和超过10亿个数据点。

埃里克说:“我本可以用一种技术处理事故，但考虑到它的规模，我希望有数据冗余。无人机将提供不同的视角，因为扫描仪无法获取列车顶部。此外，我将收集大量的数据，这将是一个很好的机会来测试我能在多大程度上将两个庞大的数据集合并在一起。”

下午14:00，埃里克能够将装备装箱并回到办公室以处理数据。

创建完整的3D图片

为了提高效率，Eric将无人机照片加载到他们的摄影测量软件中，通宵进行批量处理，这样第二天早上他回到办公室时，数据就准备好了。

准备3D点云首先将82个扫描结果导入RealWorks软件，该软件允许调查人员快速注册、分割和分类3D激光扫描数据，以便进行分析和重建。由于有来自四个不同扫描仪的数据，埃里克必须首先进行分组和登记，或“缝合”，从每个扫描仪的所有扫描产生四个扫描数据组。然后，他合并了四个组，创建了一个整体点云。

由于团队在积极的事故调查期间收集数据，扫描仪还捕捉了现场工作的数百名急救人员，这导致了多余或“寄生虫”点。RealWorks提供自动清理工具，帮助清理不需要的点。利用自动分类功能，他将不相关的物体移到指定的层中，并从完成的点云中去除寄生虫测量值。

Eric说：“Realworws的地面提取工具非常出色。我可以将地面与另一层分开，然后切出像警车一样的寄生虫，消防车和人们走路，所以我可以生产最清晰的模型。能够几乎冻结现场让我们在事实之后调查更多的信心。“

激光扫描点云完成后，Eric专注于将处理过的无人机点云导入RealWorks点云。导入后，他使用自动提取工具清理和删除多余的点，然后将数据集与主点云结合，生成列车脱轨的最终3D模型。他说，这两者完美地结合在一起。

Eric说:“将无人机数据集成到RealWorks几乎是无缝的，因为该软件将数据视为激光扫描文件。”“将无人机数据与车厢扫描数据配对，我们就能完整地看到事故现场，如果我们只使用一种技术，就不会有这种情况。”你可以旋转模型，旋转它，沿着任何轴移动，测量任何东西和放大。就像在那里一样。”

冈德森警探操控WSP的麦特里斯200无人机。

Eric总共花了大约9个小时来创建完成的事件模型。在首次脱轨后不到36小时，他就能够提供整个事故现场的3D视图。

下午他向3D数据呈现了NTSB，并“走”官员通过点云，展示其视觉内容及其能力。

埃里克说:“他们被模特惊艳了。我认为他们之前从未见过这样的东西，当我在现场移动时，他们可以立即看到点云为他们的调查提供的细节、准确性和交互的好处。他们现在可以在任何时候从桌面重新访问现场，他们需要找到证据或核实细节，甚至可能发现一些新东西来帮助分析。”

找到答案

杜邦火车脱轨的最后一点云结果不仅展示了Eric的多管齐下方法的成功，它帮助将这些技术作为WSP的核心数据来源。

Eric说：“激光扫描仪和UAV的好处是无与伦比的。我不能在房子里飞过无人机，但我肯定可以扫描它。但如果我有一个英里的意外场景，我可以在五分钟内飞行，我可以用扫描仪补充。我可以在场景的每个末端捕获大扫描数据，然后在真实作业中连接两个。拥有这些选择允许我们解决任何场景。“

去年夏天，该部门升级了扫描仪，购置了三台Trimble TX6激光扫描仪。新的单元每秒提供500,000点，更好的强度细节，使物体更清晰，更快的扫描和在雨中扫描的能力-太平洋西北地区的一个重要特征。

他们还在2019年7月启动了无人机试点项目，为该州的15名碰撞技术专家配备了较小的无人机单元。目的是评估这项技术是否能帮助他们更有效、更准确地描绘出直接的事故现场。飞行员开始驾驶后不久，一个小组就对5号州际公路上的一辆车的行人事故做出了反应。在无人机之前，他们会用传统的基线方法在现场工作几个小时。他们用无人机在18分钟内清理了现场。

埃里克说：“来自州DOT的人（交通部)曾告诉我，任何时候I-5公路关闭，该地区的成本大约是每分钟350- 400美元。这很快就会形成一个很大的数字。”

基于飞行员的成功，WSP为其力量增加了75个较小的无人机，并且已经发出了超过50个WSP侦探较小的无人机。

“用我们的技术挑战极限产生了巨大的影响，”埃里克说。“我们从来没有接受过应对脱轨这样的事故的训练。但当它发生时，我们毫不犹豫地作出了回应，因为我们知道我们有我们需要的技术和工具。你会有想要答案的受害者和必须给出答案的调查人员。我们能够提供帮助人们找到答案的信息，这种感觉真的很好。”

本文的作者是玛丽·乔布尔纳，这是一位自由撰稿人，一家一批覆盖地理空间行业25年。