航測(cè)遙感技術(shù)在鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)中的作用

■樊之旭

（河南省煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì) 河南鄭州 450009）

航測(cè)遙感技術(shù)在鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)中的作用

■樊之旭

（河南省煤田地質(zhì)局物探測(cè)量隊(duì) 河南鄭州 450009）

本文主要是介紹航測(cè)遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，以及應(yīng)用于鐵路勘測(cè)建設(shè)中的必要性，并詳細(xì)分析了其發(fā)展現(xiàn)狀和在鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用范圍，肯定了航測(cè)遙感技術(shù)對(duì)鐵路建設(shè)起到的作用。

航測(cè)遙感技術(shù)鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)應(yīng)用作用

1 引言

我國(guó)鐵路建設(shè)隨著生產(chǎn)技術(shù)水平的快速發(fā)展，其建設(shè)水平也得到極大提高。鐵路的施工與勘測(cè)設(shè)計(jì)都是減少鐵路建設(shè)投資，提高鐵路質(zhì)量的決定性環(huán)節(jié)。現(xiàn)在鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)的硬件與軟件設(shè)施都有跨越性提高。地形、水文、天氣等復(fù)雜的自然環(huán)境很難通過對(duì)數(shù)表、量角尺、手搖計(jì)算機(jī)等傳統(tǒng)的測(cè)量工具完成精確勘測(cè)。用新型的網(wǎng)絡(luò)軟件和硬件設(shè)施勘測(cè)設(shè)計(jì)不僅能減少勞動(dòng)成本，還可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的程序。利用網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)、優(yōu)化及智能化勘測(cè)設(shè)計(jì)的方式可以對(duì)自然環(huán)境進(jìn)行技術(shù)勘測(cè)?，F(xiàn)代的鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)就是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為依托，利用各種高科技手段進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備如水準(zhǔn)儀、繩尺、經(jīng)緯儀等被新型測(cè)量設(shè)備如GPS定位、光電儀、航空遙感系統(tǒng)等取代，地形、水文等環(huán)境資料能迅速，精確收集，提高鐵路建設(shè)質(zhì)量。我國(guó)鐵道下達(dá)明確文件，鐵道勘測(cè)設(shè)計(jì)必須充分利用航測(cè)遙感等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)一體化。

2 鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)中航測(cè)遙感技術(shù)的運(yùn)用現(xiàn)狀

我國(guó)的鐵路建設(shè)在二十世紀(jì)五十年代開始使用航側(cè)遙感技術(shù)，在信息技術(shù)時(shí)代的推動(dòng)下，它在鐵路建設(shè)中快速推廣普及。結(jié)合我國(guó)鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)實(shí)情，航測(cè)遙感技術(shù)不斷改進(jìn)，使得航測(cè)從最開始只能測(cè)量制作1:1萬比例尺地形圖變?yōu)楝F(xiàn)在可以測(cè)量制作各種比例的地形與視像圖；遙感判釋也將簡(jiǎn)單的黑白航片發(fā)展為彩色、紅外等多種航片，光學(xué)處理圖像變?yōu)橛?jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)處理圖像，航空遙感也被航天遙感所代替等；線路、路基、隧道等專業(yè)也開始使用衛(wèi)、航片，不再局限于水文、地質(zhì)等專業(yè)；該技術(shù)應(yīng)用到勘測(cè)設(shè)計(jì)全程及建設(shè)施工中，不再只是應(yīng)用于線路可行性研究過程；有線勘測(cè)、損害調(diào)查和復(fù)測(cè)等都將該技術(shù)應(yīng)用于其中，而不再簡(jiǎn)單的用于新線勘測(cè)。

3 航測(cè)遙感技術(shù)在鐵路勘測(cè)中的應(yīng)用

3.1 利用正射影像圖

航空攝影片被高像素的掃描儀掃描存入計(jì)算機(jī)，處理后相片就變成以像元為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，航攝相片因地形變化和傾斜產(chǎn)生的投影差異，可以將其數(shù)據(jù)與地面模型數(shù)字分析、整合來調(diào)整這些差異，最后在經(jīng)過系列分幅、嵌合就會(huì)得到數(shù)字正射影像圖這種數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)物。該技術(shù)取代光學(xué)機(jī)械制作圖像的方式，它使用計(jì)算機(jī)的模式、視覺識(shí)別與影像處理技術(shù)來測(cè)繪圖像。這種正射影像圖能通過多樣的色彩，直觀、形象的呈現(xiàn)出地表狀況，這種圖像能幫助相關(guān)人員了解大量的地面信息，同時(shí)降低相關(guān)人員的工作強(qiáng)度和成圖周期，加強(qiáng)工作效率，有很大的發(fā)展空間。

影像就有以下特點(diǎn)：第一，將數(shù)據(jù)數(shù)字化，圖像的分辨率、比例和數(shù)據(jù)量都可以隨意調(diào)節(jié)，方便數(shù)據(jù)傳遞、共享及印刷，為工程人員提供數(shù)據(jù)支持。第二，豐富地表信息。影像包含著實(shí)地勘測(cè)所不能得到的數(shù)據(jù)和資料，且能清晰明了的獲取信息，減少外出勘測(cè)時(shí)間，提升工作效率。第三，具有遙感技術(shù)所有的功能。影像包含著遙感專業(yè)信息，專業(yè)信息可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)提煉、分析。如：鐵路周圍環(huán)境污染情況、水質(zhì)情況；地域、鐵路所占面積統(tǒng)計(jì)等。傳統(tǒng)勘測(cè)圖設(shè)計(jì)都缺乏立體感，不真切，主要就是沒有影像作支撐。在進(jìn)行選線線路設(shè)計(jì)時(shí)，可以與各種環(huán)境、地理因素相結(jié)合，給線路設(shè)計(jì)人員提供了強(qiáng)有力的方案論證依據(jù)。

3.2 數(shù)字地形圖能繪制出各種比例

以現(xiàn)代機(jī)助技術(shù)為依托，將信息化數(shù)字地圖轉(zhuǎn)變成數(shù)字的表達(dá)，這也就利用全數(shù)字地形測(cè)圖技術(shù)。形成地形圖包括數(shù)據(jù)接收、處理和圖片整理等環(huán)節(jié)。該技術(shù)就是將獲取的地形數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)上，再根據(jù)需要用人機(jī)結(jié)合的方式修改圖片繪制專題圖與地形圖，測(cè)制的地形圖帶有數(shù)字化與智能化特性，地形圖可以在數(shù)據(jù)一次性收集完成后，制作成不同比例尺，并且會(huì)有初始的地形數(shù)據(jù)提供。數(shù)字地形圖的基礎(chǔ)資料可以作為設(shè)計(jì)與定位大型工點(diǎn)、優(yōu)化鐵路平縱斷面設(shè)計(jì)的輔助設(shè)計(jì)材料，且它在計(jì)算機(jī)自動(dòng)選線時(shí)也是必不可少的?，F(xiàn)在我國(guó)鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)院具有完備的航測(cè)遙感內(nèi)外業(yè)設(shè)備，以及數(shù)字信息、圖像、地圖編輯處理軟件平臺(tái)。具備繪制各種比例尺的全數(shù)字地形圖能力，其為勘測(cè)設(shè)計(jì)的方方面面提供了數(shù)據(jù)支持。

3.3 確定鐵路的橫縱截面圖

施工圖和線路方案設(shè)計(jì)很大程度上取決于勘測(cè)設(shè)計(jì)中線路橫斷面圖表。在原始的勘測(cè)設(shè)計(jì)中，繪制橫斷面圖前要先要一個(gè)長(zhǎng)期的勘測(cè)，受到自然環(huán)境和人力限制會(huì)拖慢勘測(cè)設(shè)計(jì)的進(jìn)度，而新型的橫斷面圖是采用航測(cè)技術(shù)繪制，這種方式經(jīng)過具體實(shí)踐并得到大量推廣。

數(shù)字地面模型量測(cè)與直接量測(cè)都是斷面產(chǎn)生法，前者是先產(chǎn)生地模，然后在其中切割繪制；后者是直接在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量站所測(cè)出的模型上直接測(cè)量。將獲取的勘測(cè)數(shù)據(jù)資料利用計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)化為數(shù)字儲(chǔ)存就能實(shí)現(xiàn)勘測(cè)設(shè)計(jì)智能化與一體化。航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用就是數(shù)字化獲取斷面，使用計(jì)算機(jī)操作能提高斷面的精準(zhǔn)度，降低勘測(cè)設(shè)計(jì)成本和提高工作效率。

3.4 數(shù)字地面模型（DTM)被建立

地形屬性特點(diǎn)利用空間位排列，再通過數(shù)字對(duì)其進(jìn)行描述，數(shù)據(jù)組根據(jù)某種特定結(jié)構(gòu)集合在一起就形成了數(shù)字地面模型。平面坐標(biāo)系統(tǒng)就是模型的空間，平面上的高程地面點(diǎn)代表的就是地形屬性特點(diǎn)，數(shù)字說明了地形的起伏變化，地理信息系統(tǒng)各個(gè)層次的建立也需要相關(guān)的地形資料。DTM是勘測(cè)設(shè)計(jì)的核心部分，只有將其作為工作開展的基礎(chǔ)才能實(shí)現(xiàn)勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化。在勘測(cè)設(shè)計(jì)中通過相互交換數(shù)據(jù)銜接勘測(cè)的各個(gè)階段，DTM將所有信息收納，它作為勘測(cè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)建立的中心紐帶。

DTM選擇最好的線路方案就是依據(jù)數(shù)字化對(duì)平面線形優(yōu)化，對(duì)線路方案自動(dòng)篩選，由線路CAD建立的平面坐標(biāo)內(nèi)標(biāo)記橫、縱斷面的坐標(biāo)，這坐標(biāo)也由DTM插值出的地面線決定，橫縱斷面圖就形成。如果在復(fù)雜地形下要進(jìn)行勘測(cè)設(shè)計(jì)就要繪制出全景透視圖，在橋梁和隧道設(shè)計(jì)中，大多數(shù)都采用三維動(dòng)畫技術(shù)對(duì)工程進(jìn)行預(yù)測(cè)，體現(xiàn)工程竣工后的效果和周圍環(huán)境所受到的影響，并繪制成圖，能直觀、形象的表現(xiàn)工程設(shè)計(jì)的不科學(xué)和不完善之處，能更好的優(yōu)化線路設(shè)計(jì)方案。

3.5 工程信息通過遙感信息解譯

遙感技術(shù)作為一門快速興起的綜合性探測(cè)學(xué)科，應(yīng)用于地理、生物各個(gè)學(xué)科。航空遙感也隨著航空攝影測(cè)量的需要發(fā)展成航天遙感，航天遙感技術(shù)能將地球資源和環(huán)境進(jìn)行立體監(jiān)測(cè)，擴(kuò)大人們的觀測(cè)范圍，現(xiàn)在這種技術(shù)也被應(yīng)用鐵道建設(shè)部門采用，將鐵道勘測(cè)設(shè)計(jì)程序簡(jiǎn)單化，在室內(nèi)就如同現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)一樣，能減少勘測(cè)投資同時(shí)優(yōu)化線路方案，提高鐵路建設(shè)部門的經(jīng)濟(jì)效益，從施工勘測(cè)準(zhǔn)備前期到施工階段都可以使用航測(cè)遙感技術(shù)。

遙感技術(shù)可以將工程建設(shè)項(xiàng)目的各種方案進(jìn)行優(yōu)化、選擇及論證，航、衛(wèi)片的合理使用將勘測(cè)設(shè)計(jì)的各專業(yè)聯(lián)系在一起，能觀測(cè)到線路區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)、水質(zhì)等構(gòu)造和特征，能規(guī)劃線路的重點(diǎn)工程地段，能綜合分析周圍環(huán)境對(duì)線路的影響，從而優(yōu)化線路及施工設(shè)計(jì)方案，各專業(yè)的作業(yè)也是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，為勘測(cè)設(shè)計(jì)提供了有利條件。

4 結(jié)束語

航測(cè)就是取用外業(yè)的簡(jiǎn)單控制點(diǎn)，再利用航測(cè)儀器就可以測(cè)量大面積地形；遙感圖像不會(huì)受環(huán)境因素影響，會(huì)用影像直接、形象的傳達(dá)信息。航測(cè)遙感技術(shù)的優(yōu)越性就體現(xiàn)在能提高地形、地質(zhì)勘測(cè)效率，以及勘線和選線質(zhì)量，能根據(jù)地區(qū)自然環(huán)境進(jìn)行宏觀分析，減少在勘測(cè)人員室外工作時(shí)間，能提高工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益等，因此，加強(qiáng)航測(cè)遙感技術(shù)在鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的研究，對(duì)鐵路事業(yè)的發(fā)展有著積極意義。

[1]陳藝珺.鐵路勘測(cè)設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 [J].甘肅科技,2010,26(14).

[2]張鵬飛.關(guān)于航 [1]張鵬飛.關(guān)于航測(cè)遙感技術(shù)的看法分析 [J].華東科技：學(xué)術(shù)版, 2014,(5):461-461.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-11-180-2