遙感技術(shù)在鐵路工程勘察中的應(yīng)用

王星月

1 概述

鐵路工程地質(zhì)勘察是鐵路設(shè)計中一項關(guān)系全局的總體性工作。當(dāng)一條鐵路的走向和技術(shù)條件確定以后，工程地質(zhì)條件就成為設(shè)計線路位置和線路上各種建筑物如車站、橋梁、隧道、路基等的決定性因素之一。

因此，在鐵路建設(shè)初期，鐵路工程地質(zhì)問題的研究就非常重要，因為只有充分認識線路，分析工程地質(zhì)條件，才能建設(shè)一個經(jīng)濟合理、方案科學(xué)、高質(zhì)量的現(xiàn)代化鐵路。

遙感從字面上理解，遙，即遙遠、遠距離;感，即感知，遙感就是遠距離的感知。遙感技術(shù)即是對目標(biāo)(物體)遠距離的探測技術(shù)。從科學(xué)的意義上講，遙感被定義為泛指各種非接觸的、遠距離的探測技術(shù)。作為一門新興的實用技術(shù)主要指從遠距離、高空，以至外層空間的平臺上，利用可見光、紅外、微波等探測儀器，通過攝影或掃描、信息感應(yīng)、傳輸和處理，從而識別地面物體的性質(zhì)和運動狀態(tài)的現(xiàn)代化技術(shù)系統(tǒng)。其分析和解譯的成果與外業(yè)勘察結(jié)合，能夠大范圍地了解測區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造格局和滑坡、泥石流、崩塌等不良地質(zhì)分布特征，并對其他工程地質(zhì)條件做出空間判斷與分析，遙感圖像所獨有的宏觀性，穿透性，全面性，真實性以及豐富的地物、地質(zhì)信息，具有其他勘測方法所無可比擬的優(yōu)勢，能為我們快速提供可靠的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造和地物判別的信息，因此成為鐵路工程地質(zhì)勘察的重要手段之一。

2 遙感技術(shù)的應(yīng)用

我國利用遙感技術(shù)進行線路工程地質(zhì)勘察最早始于1955年，鐵道部率先采用航空勘測技術(shù)進行蘭(州)—新(疆)鐵路勘察選線工作，開創(chuàng)了我國線路工程遙感勘察的先河，此后，在許多鐵路、公路等線路工程的勘察和選線中都充分運用遙感技術(shù)進行鐵路工程路線方案比選、工程地質(zhì)條件評價工作，并取得了良好的應(yīng)用效果。

2.1 指導(dǎo)勘察選線

鐵路建設(shè)投資巨大，線路的選擇尤為重要，尤其是結(jié)合長大隧道的線位選擇，恰當(dāng)?shù)倪x線往往可以節(jié)約數(shù)千萬元甚至數(shù)億元的投入，意義十分重大。我國鐵路選線設(shè)計基本上還是在二維地圖上進行，這種平面地圖通過等高線、地物邊界線或特定符號表現(xiàn)地形、地貌以及地物情況，其缺陷是缺乏立體感、不直觀。隨著計算機圖形處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，遙感技術(shù)結(jié)合可視化和虛擬現(xiàn)實技術(shù)為研究制作具有高度真實感的可量測的地形三維立體模型，為實現(xiàn)三維可視化工程設(shè)計提供了可能。高精度的遙感三維可視化動畫，對于宏觀觀察者而言，其實際效果相當(dāng)于乘坐在一定高度的飛行器上進行航空路線觀察(飛行高度可調(diào));對于遙感圖像解譯者而言，高精度的遙感三維可視化動畫提供了可供反復(fù)使用的真實、客觀、信息連續(xù)的宏觀分析地面景觀影像。由于其在較大的區(qū)域內(nèi)獲得了較為全面的工程地質(zhì)信息，從而從宏觀上發(fā)現(xiàn)方案的主要工程地質(zhì)問題、工程地質(zhì)問題嚴重的地段、局部線路比較方案工程地質(zhì)條件的優(yōu)劣，為方案的選擇提供較為可靠的地質(zhì)依據(jù)和比選意見，指導(dǎo)勘察選線工作。對選線正確決策、避免失誤或返工、提高勘測設(shè)計質(zhì)量，具有極為重要的作用。

2.2 查明不良地質(zhì)條件

鐵路沿線的不良地質(zhì)條件直接決定著能否建設(shè)成一條高質(zhì)量的現(xiàn)代化鐵路，查清線路區(qū)的不良地質(zhì)條件是鐵路工程勘察工作重點中的重點。例如，寶(雞)—天(水)鐵路沿渭河河谷穿行，由于沒有調(diào)查清楚沿渭河發(fā)育的活動性大斷裂及其所引起的不良地質(zhì)現(xiàn)象，建成后，地質(zhì)災(zāi)害一直嚴重威脅鐵路運營安全，許多地段被迫改線。遙感技術(shù)在發(fā)現(xiàn)各種不良地質(zhì)現(xiàn)象方面是最為有效的。包括屬于斜坡營力的滑坡、崩塌、溜坍、巖堆等;屬于流水營力的泥石流、河岸沖刷、坡面沖蝕等;溶蝕營力的巖溶漏斗、落水洞、暗河、溶蝕洼地等;風(fēng)沙營力的各種沙丘;以及人工開挖的礦山采空區(qū)、小煤窯等。

利用高精度遙感影像不僅可以直接勾繪出不良地質(zhì)體的發(fā)育范圍，并確定類型和性質(zhì)，同時，還可以結(jié)合其他資料和不同時期的遙感圖像分析其產(chǎn)生的原因、分布規(guī)律、危害程度和發(fā)展趨勢。與傳統(tǒng)的地面調(diào)查相比，速度快，成本低，準(zhǔn)確率高，效果好，可以收到事半功倍的效果。遙感技術(shù)在查明不良地質(zhì)條件工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。

2.3 提高勘察效率和質(zhì)量

在鐵路勘測設(shè)計工作中，尤其是前期工作中，相對于其他專業(yè)，地質(zhì)專業(yè)往往滯后和被動。一方面是因為地質(zhì)條件因素復(fù)雜且具有多解性、工作量大的特點;另一方面往往既有區(qū)域地質(zhì)資料普遍存在資料老化、比例尺過小、工程地質(zhì)內(nèi)容缺乏(如不良地質(zhì)、特殊巖土)和資料不齊全等問題，使得鐵路工程地質(zhì)測繪工作帶有很大的盲目性，影響了勘測質(zhì)量。利用遙感影像的宏觀性、穿透性、全面性，我們可以迅速查清區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征，避開地質(zhì)斷裂帶、滑坡，以及地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜地帶，遙感技術(shù)結(jié)合衛(wèi)星和航空遙感圖像與計算機信息處理等技術(shù)，可以快速編制各種比例尺(1∶200000～1∶10000甚至更大比例尺)的遙感圖和解譯工程地質(zhì)圖，從而可以在較短的時間內(nèi)獲取測區(qū)內(nèi)全面的基礎(chǔ)地質(zhì)資料，發(fā)現(xiàn)對工程有影響的、主要的和重大的地質(zhì)問題，從而有充裕的時間集中研究主要的工程地質(zhì)問題，提高了工程勘察的效率和質(zhì)量。

3 結(jié)語

當(dāng)今世界，新技術(shù)新方法的發(fā)展日新月異。遙感技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，為人類勘測地球提供了全新高效的方法和豐富的信息源，極大地擴展了我們的視野，提高了我們改造自然的能力。利用遙感技術(shù)可以全面掌握鐵路規(guī)劃區(qū)的環(huán)境地貌與地質(zhì)構(gòu)造等各要素，擴大勘察范圍、減少外業(yè)工作量、加快工作進度、提高地質(zhì)勘察水平和質(zhì)量，增強工程地質(zhì)多源信息的有效管理與利用，為鐵路建設(shè)的可視化、數(shù)字化、人工智能化管理提供技術(shù)支撐;為鐵路工程勘察設(shè)計的地質(zhì)論證選線、不良地質(zhì)現(xiàn)象評價等方面提供決策支持，對于提高決策水平和設(shè)計質(zhì)量，對于優(yōu)化方案、節(jié)約投資都起到關(guān)鍵作用。通過遙感技術(shù)與常規(guī)勘察設(shè)計技術(shù)的緊密結(jié)合，使鐵路勘察設(shè)計實現(xiàn)快速優(yōu)化成為可能。遙感技術(shù)已經(jīng)成為鐵路工程地質(zhì)調(diào)查和選線不可或缺的手段之一。

雖然遙感技術(shù)能夠快速地獲取大面積的地理信息，為人類探測地球和分析環(huán)境提供先進有效的手段，但無法得到某些地物屬性信息(如高程、經(jīng)緯度)。許多資料、數(shù)據(jù)的獲取還要靠常規(guī)工作去完成。因此，遙感鐵路工程地質(zhì)勘察工作，還需進行現(xiàn)場勘察及對前人資料的收集。

[1]張占忠.遙感技術(shù)在鐵路勘察選線中的應(yīng)用[J].鐵道勘察，2005(1):44-46.

[2]趙建昌，劉世忠，吉隨旺.鐵路選線中的工程地質(zhì)問題[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2001，12(1):7-9.

[3]王玉澤.鐵路線路設(shè)計回顧與思考[J].鐵道工程學(xué)報，2007(1):27-31.

[4]吳為祿，李光偉，李振東，等.基于GIS的鐵路遙感工程地質(zhì)信息系統(tǒng)建立[J].鐵路地理信息系統(tǒng)專集，2001(5):37-38.

[5]趙艷良.藍新線鐵路工程地質(zhì)選線遙感工作方法[J].鐵路航測，2002(2):20-21.

[6]朱述龍，張占睦.遙感圖像獲取與分析[M].北京:科學(xué)出版社，2000:105.