“最快的冰”背后:打造最平的冰才能最快

本文转自:人民网
人民网武汉2月14日电 (周雯)在被称为“冰丝带”的国家速滑馆 , 自北京冬奥会开赛以来 , 多个奥运纪录乃至世界纪录被刷新 , “最快的冰”实至名归 。近日 , 采访人员从武汉大学获悉 , 该校毛庆洲教授领衔的高分辨激光雷达团队 , 在“冰丝带”建设过程中起到了重要作用 , “打造最平的冰才能最快” 。
建设国家速滑馆为何需要遥感专家?武汉大学遥感信息工程学院/宇航科学与技术研究院教授、博士生导师毛庆洲介绍 , 他的团队主要工作是利用高精度三维激光扫描 , 帮助冰场安装地下制冰排管 。
“最快的冰”背后:打造最平的冰才能最快
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毛庆洲在“冰丝带”建设期间留影 。受访者供图
“场馆希望建成‘最快’的冰面 , 那就需要最平整地铺设制冰排管 。”毛庆洲解释 , 制冰排管是冰场的基础设施 , 它的上面还要铺设一层混凝土 , 再上面才是冰面 。如果制冰排管安装时高低落差过大 , 或是排管之间排列不均匀 , 就会导致铺设混凝土后的制冷能力不同 , 进而导致不同区域的冰面温度和厚度不一 。
国家速滑馆的冰场面积达到1.2万平方米 , 地下每隔10厘米就要布设一根制冰排管 , 毛庆洲团队的工作就是在建设过程中 , 用高精度三维激光扫描测量建成区域 , 形成精度优于2毫米的现场点云数据 , 分析制冰排管的高程和平行度 , 在密密麻麻的制冰排管中找出需要改进的地方 。
【“最快的冰”背后:打造最平的冰才能最快】最终 , 经过毛庆洲团队和施工人员的努力 , 该工程实现全场标高允许偏差±5毫米 , 管道之间的平行度优于1/1000 , 确保了冰面温度差不超过0.5℃ 。
毛庆洲团队的高精度激光测量技术 , 此前广泛运用在地铁、高铁工程中 。但是 , 将这项成熟技术首次运用在奥运场馆建设上 , 团队还是面临新的挑战 。毛庆洲说:“以前测量轨道是线状的 , 这次测量制冰排管是面状的 。就好比以前只用对比前后数据 , 现在四面八方都要对比 , 计算量要翻倍 , 所以我们对测量工艺、数学计算模型都进行了改进 。”
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国家速滑馆制冰排管整体点云图 。受访者供图
毛庆洲的团队共有10人参与这次奥运保障任务 , 在2020年秋季对国家速滑馆制冰排管安装现场进行了全面测量 , 经过28天的数据采集和分析 , 共获得2TB的现场点云数据 。
“这次任务时间周期短、工程任务重、精度要求高 , 团队成员都付出了很多心血 , 特别是最后验收前几天 , 我们在武汉的数据分析团队 , 都是通宵加班工作 。”毛庆洲教授领衔的高分辨激光雷达团队 , 为建造“最快的冰”提供了有力保障 。
依托这项技术成果 , 武汉大学与北京城建集团、深圳大学等单位共同申报的“国家速滑馆动态高精度施工测量关键技术及应用”项目 , 荣获2021年度测绘科学技术奖一等奖 。
毛庆洲介绍 , 激光三维测量(激光雷达)作为一种近20年来发展的新型遥感技术 , 正处于快速发展阶段 , 随着硬件技术的进步和点云智能处理的发展 , 在国民经济各行业 , 特别是数字经济 , 具有广泛的前景和智力需求 。“需要更多有思想的青年加入 。”他呼吁 。