遙感技術在鐵路工程勘察中的應用

王星月

1 概述

鐵路工程地質勘察是鐵路設計中一項關系全局的總體性工作。當一條鐵路的走向和技術條件確定以后，工程地質條件就成為設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，在鐵路建設初期，鐵路工程地質問題的研究就非常重要，因為只有充分認識線路，分析工程地質條件，才能建設一個經濟合理、方案科學、高質量的現代化鐵路。

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。遙感技術即是對目標(物體)遠距離的探測技術。從科學的意義上講，遙感被定義為泛指各種非接觸的、遠距離的探測技術。作為一門新興的實用技術主要指從遠距離、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、傳輸和處理，從而識別地面物體的性質和運動狀態的現代化技術系統。其分析和解譯的成果與外業勘察結合，能夠大范圍地了解測區的地質構造格局和滑坡、泥石流、崩塌等不良地質分布特征，并對其他工程地質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、地質信息，具有其他勘測方法所無可比擬的優勢，能為我們快速提供可靠的地形地貌、地質構造和地物判別的信息，因此成為鐵路工程地質勘察的重要手段之一。

2 遙感技術的應用

我國利用遙感技術進行線路工程地質勘察最早始于1955年，鐵道部率先采用航空勘測技術進行蘭(州)—新(疆)鐵路勘察選線工作，開創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進行鐵路工程路線方案比選、工程地質條件評價工作，并取得了良好的應用效果。

2.1 指導勘察選線

鐵路建設投資巨大，線路的選擇尤為重要，尤其是結合長大隧道的線位選擇，恰當的選線往往可以節約數千萬元甚至數億元的投入，意義十分重大。我國鐵路選線設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的迅猛發展，遙感技術結合可視化和虛擬現實技術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，為實現三維可視化工程設計提供了可能。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);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使用的真實、客觀、信息連續的宏觀分析地面景觀影像。由于其在較大的區域內獲得了較為全面的工程地質信息，從而從宏觀上發現方案的主要工程地質問題、工程地質問題嚴重的地段、局部線路比較方案工程地質條件的優劣，為方案的選擇提供較為可靠的地質依據和比選意見，指導勘察選線工作。對選線正確決策、避免失誤或返工、提高勘測設計質量，具有極為重要的作用。

2.2 查明不良地質條件

鐵路沿線的不良地質條件直接決定著能否建設成一條高質量的現代化鐵路，查清線路區的不良地質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，由于沒有調查清楚沿渭河發育的活動性大斷裂及其所引起的不良地質現象，建成后，地質災害一直嚴重威脅鐵路運營安全，許多地段被迫改線。遙感技術在發現各種不良地質現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;風沙營力的各種沙丘;以及人工開挖的礦山采空區、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體的發育范圍，并確定類型和性質，同時，還可以結合其他資料和不同時期的遙感圖像分析其產生的原因、分布規律、危害程度和發展趨勢。與傳統的地面調查相比，速度快，成本低，準確率高，效果好，可以收到事半功倍的效果。遙感技術在查明不良地質條件工作中發揮著越來越重要的作用。

2.3 提高勘察效率和質量

在鐵路勘測設計工作中，尤其是前期工作中，相對于其他專業，地質專業往往滯后和被動。一方面是因為地質條件因素復雜且具有多解性、工作量大的特點;另一方面往往既有區域地質資料普遍存在資料老化、比例尺過小、工程地質內容缺乏(如不良地質、特殊巖土)和資料不齊全等問題，使得鐵路工程地質測繪工作帶有很大的盲目性，影響了勘測質量。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域地質構造特征，避開地質斷裂帶、滑坡，以及地質構造復雜地帶，遙感技術結合衛星和航空遙感圖像與計算機信息處理等技術，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圖，從而可以在較短的時間內獲取測區內全面的基礎地質資料，發現對工程有影響的、主要的和重大的地質問題，從而有充裕的時間集中研究主要的工程地質問題，提高了工程勘察的效率和質量。

3 結語

當今世界，新技術新方法的發展日新月異。遙感技術的發展應用，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。利用遙感技術可以全面掌握鐵路規劃區的環境地貌與地質構造等各要素，擴大勘察范圍、減少外業工作量、加快工作進度、提高地質勘察水平和質量，增強工程地質多源信息的有效管理與利用，為鐵路建設的可視化、數字化、人工智能化管理提供技術支撐;為鐵路工程勘察設計的地質論證選線、不良地質現象評價等方面提供決策支持，對于提高決策水平和設計質量，對于優化方案、節約投資都起到關鍵作用。通過遙感技術與常規勘察設計技術的緊密結合，使鐵路勘察設計實現快速優化成為可能。遙感技術已經成為鐵路工程地質調查和選線不可或缺的手段之一。

雖然遙感技術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、經緯度)。許多資料、數據的獲取還要靠常規工作去完成。因此，遙感鐵路工程地質勘察工作，還需進行現場勘察及對前人資料的收集。

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