高分遙感技術(shù)在古交市路網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用

王 芳

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，山西 太原 030012）

近年來(lái)，隨著遙感技術(shù)的快速發(fā)展，遙感技術(shù)開(kāi)始大范圍地應(yīng)用于路網(wǎng)規(guī)劃以及各種自然災(zāi)害所造成的公路、水路破壞與損毀的監(jiān)測(cè)評(píng)估等，交通遙感技術(shù)逐漸進(jìn)入了快速發(fā)展的階段。

在路網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，運(yùn)用傳統(tǒng)外業(yè)調(diào)查方法獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息時(shí)，需要規(guī)劃人員進(jìn)行實(shí)地考察、統(tǒng)計(jì)等工作，這樣需要花費(fèi)大量的人力、物力、時(shí)間等，且獲取的信息往往比較局限，對(duì)路網(wǎng)規(guī)劃的效果影響較明顯[1]。本文選取古交市公路網(wǎng)規(guī)劃作為示范項(xiàng)目，基于高分遙感影像，利用道路網(wǎng)提取、道路附屬設(shè)施提取作為輔助資料與數(shù)據(jù)，開(kāi)展公路網(wǎng)規(guī)劃等業(yè)務(wù)。與傳統(tǒng)方法相比，克服了常規(guī)調(diào)查方法所需要的人力物力多、工作量大和所需費(fèi)用高的弊端，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 項(xiàng)目概況

古交市是太原市下轄的縣級(jí)市，位于太原市西北部，東西寬 50 km，南北長(zhǎng) 53 km，國(guó)土面積1 542.59 km2。

古交市有著豐富的焦煤資源，是山西省主要能源供應(yīng)地之一，同時(shí)，古交市交通便利，是太原和晉西北現(xiàn)代城市的交通樞紐。隨著《山西省國(guó)省干線公路網(wǎng)規(guī)劃》的調(diào)整，對(duì)古交市公路網(wǎng)提出了新的目標(biāo)和要求，原公路網(wǎng)規(guī)劃已經(jīng)不適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，迫切要求古交市公路網(wǎng)與之協(xié)調(diào)。

圖1 古交市在太原市的位置圖

面對(duì)“十三五”時(shí)期山西省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及交通運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展的新要求，古交市提出了“大交通”的發(fā)展思路，以太原西二環(huán)高速公路和太古高速公路西延的建設(shè)為契機(jī)，通過(guò)對(duì)公路網(wǎng)布局規(guī)劃的調(diào)整和優(yōu)化，打通古交市境內(nèi)“一河三川”的交通聯(lián)系瓶頸，實(shí)現(xiàn)對(duì)外交通主干線公路的合理對(duì)接，解決現(xiàn)有國(guó)省道穿城而過(guò)的問(wèn)題。同時(shí)，按照古交市產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要，利用現(xiàn)有縣鄉(xiāng)公路構(gòu)筑旅游通道，為支撐這些經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，需要重新調(diào)整古交市公路網(wǎng)規(guī)劃。

2 分析過(guò)程

2.1 數(shù)據(jù)處理

2.1.1 高分影像數(shù)據(jù)處理

本次獲取2015年2月份古交市示范區(qū)域內(nèi)高分2號(hào)全色多光譜影像數(shù)據(jù)，如圖2顯示，面積約1 500余平方公里。

2.1.1.1 數(shù)據(jù)獲取情況

a）產(chǎn)品 GF2-1A級(jí)產(chǎn)品；

b）選擇標(biāo)準(zhǔn) 云量少；

c）產(chǎn)品組成 全色影像（0.8 m分辨率）、多光譜影像（3.2 m，4個(gè)波段）；

d）數(shù)量 共11幅；

e）影像獲取日期 2017年11月7日；

f）處理方法 遙感影像配準(zhǔn)、融合技術(shù)、遙感影像判讀技術(shù)、基于二值化和專家?guī)斓牡缆芳芭涮自O(shè)施的提取方法，面向?qū)ο蟮慕煌üδ芊謪^(qū)分類技術(shù)、目標(biāo)識(shí)別技術(shù)、遙感地質(zhì)解譯方法等。

圖2 古交市示范區(qū)覆蓋高分二號(hào)影像圖

2.1.1.2 遙感數(shù)據(jù)處理流程

在ENVI軟件的支持下，對(duì)衛(wèi)星影像進(jìn)行幾何校正、色彩增強(qiáng)、配準(zhǔn)等預(yù)處理。遙感數(shù)據(jù)處理流程如圖3。

圖3 影像處理流程

2.1.2 其他數(shù)據(jù)處理

收集古交市的公路網(wǎng)現(xiàn)狀情況、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀與預(yù)測(cè)等調(diào)查資料，作為輔助數(shù)據(jù)。

2.2 判譯方法

結(jié)合地形圖、影像及其他輔助資料，建立多維度的解譯標(biāo)志。圖像經(jīng)過(guò)分類后，各類地物得到區(qū)分，利用ENVI軟件將分類后的圖像與原圖像進(jìn)行分析，從而辨別不同的地物類別；對(duì)于無(wú)法確定的區(qū)域，可通過(guò)實(shí)地外業(yè)調(diào)查來(lái)確定；對(duì)于可能同時(shí)存在兩類地物的一些邊界區(qū)域，研究人員需要大概判別這兩類地物各自所占的比重，將比重小的忽略不計(jì)，并計(jì)算到比重較大的另一類地物中去[2-3]。

在室內(nèi)完成初步解譯之后，需要通過(guò)外業(yè)調(diào)查對(duì)不吻合、不確定的進(jìn)行實(shí)地拍照，最后再進(jìn)行室內(nèi)糾正，對(duì)圖像進(jìn)行校準(zhǔn)。

2.3 結(jié)果分析

本示范項(xiàng)目利用高分信息對(duì)路網(wǎng)規(guī)劃基礎(chǔ)資料進(jìn)行識(shí)別，快速、準(zhǔn)確地獲取了地形地貌特征、環(huán)境因子信息、路網(wǎng)長(zhǎng)度和路網(wǎng)的現(xiàn)狀、道路附屬設(shè)施等信息，節(jié)省了大量的人力、物力，對(duì)示范區(qū)路網(wǎng)規(guī)劃提供良好的保障，為交通路網(wǎng)規(guī)劃方向提供新的途徑。

2.3.1 路網(wǎng)監(jiān)測(cè)及更新

高分遙感數(shù)據(jù)具有覆蓋范圍廣和時(shí)效性的特點(diǎn)，利用遙感技術(shù)可以獲得城市交通現(xiàn)狀的總體狀況。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，2015年底古交市公路通車總里程為994.608 km，根據(jù)行政等級(jí)劃分，其省道5條共104.941 km，縣道7條共163.337 km，鄉(xiāng)道59條共462.766 km，村道251條共263.564 km。

圖4 路網(wǎng)分布專題圖

圖5 道路分級(jí)專題圖

利用遙感技術(shù)對(duì)古交市的道路網(wǎng)進(jìn)行提取，如圖4、圖5。分析可知，截至2015年末，古交市公路通車總里程為954.808 km，其中高速公路為4.296 km，省道5條共114.189 km。

結(jié)果表明，基于高分遙感數(shù)據(jù)對(duì)道路網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，其精度明顯提高。

基于高分遙感影像，利用此專題信息，獲得的數(shù)據(jù)覆蓋范圍較廣，可全面對(duì)區(qū)域已有路網(wǎng)信息進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和更新，改變傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)外業(yè)調(diào)查模式，有效獲得交通現(xiàn)狀的總體狀況，為路網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)整提供依據(jù)。

通過(guò)高分遙感影像對(duì)古交市基礎(chǔ)交通設(shè)施的提取結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)目前公路現(xiàn)狀存在以下問(wèn)題：干線公路均匯交于古交城區(qū)，穿城而過(guò)，對(duì)市區(qū)環(huán)境帶來(lái)較大影響，加劇了交通擁堵，制約了城市的擴(kuò)容提質(zhì)。

2.3.2 路域環(huán)境因子提取

通過(guò)高分遙感手段提取路域環(huán)境因子，如植被、水體、建筑等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)示范項(xiàng)目區(qū)域的自然情況的調(diào)查。圖6為環(huán)境因子提取結(jié)果，利用此專題信息可為合理確定公路網(wǎng)布局提供輔助信息，大大節(jié)省了野外踏勘工作量，有助于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

通過(guò)對(duì)古交市的環(huán)境因子提取，可以發(fā)現(xiàn)古交市總體地勢(shì)特征為“一河三川”，即汾河、屯蘭川、原平川和大川，四周環(huán)山，境內(nèi)主要公路通道也基本沿“一河三川”布局。因此古交市宜因地制宜，充分結(jié)合地形地貌條件，合理布局。

圖6 各類環(huán)境因子提取結(jié)果

2.3.3 鐵路設(shè)施提取

基于高分遙感影像，可以全面、準(zhǔn)確地獲取目前城市交通中服務(wù)區(qū)等道路附屬設(shè)施、鐵路的基本信息數(shù)據(jù)，力求在規(guī)劃中做到布局合理、標(biāo)準(zhǔn)適宜、設(shè)施齊全。圖7（見(jiàn)58頁(yè)）為鐵路分布提取結(jié)果。

通過(guò)對(duì)古交市的環(huán)境因子提取，可以發(fā)現(xiàn)古交市地形以山嶺河谷為主。市域四周有群山圍繞，地形較為復(fù)雜。在古交市中部自西向東在市區(qū)北部有汾河穿城而過(guò)，在古交市的南部地區(qū)有大川河、原平河、屯蘭河，因此古交市宜因地制宜，充分結(jié)合地形地貌條件，依山就勢(shì)，合理布局。

3 效果分析

古交市示范工程以高分遙感數(shù)據(jù)為主，結(jié)合地理數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)有不同等級(jí)公路網(wǎng)及附屬設(shè)施、鐵路網(wǎng)、地表覆蓋等情況進(jìn)行示范應(yīng)用，以“盡量利用舊路，少占耕地”的原則，結(jié)合規(guī)劃古交市公路的位置和地形，結(jié)合遙感影像數(shù)據(jù)，在綜合分析及多方案比選的基礎(chǔ)上，選擇出總體效益好、對(duì)整個(gè)公路網(wǎng)功能發(fā)揮作用突出的路線和路段進(jìn)行路網(wǎng)規(guī)劃。

圖7 鐵路分布提取結(jié)果

利用高分遙感技術(shù)開(kāi)展公路網(wǎng)規(guī)劃等業(yè)務(wù)，標(biāo)志路網(wǎng)規(guī)劃業(yè)務(wù)領(lǐng)域突破傳統(tǒng)的地面數(shù)據(jù)采集方式，邁入新的發(fā)展階段。

古交市利用高分遙感影像來(lái)輔助規(guī)劃工作，取得如下效果：

a）提升了調(diào)查數(shù)據(jù)質(zhì)量。路網(wǎng)規(guī)劃調(diào)查范圍廣，若想得到完整、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)較為困難。通過(guò)高分遙感技術(shù)，可以得到最新的數(shù)據(jù)，并與傳統(tǒng)方法數(shù)據(jù)相互校核，有效提升基礎(chǔ)數(shù)據(jù)質(zhì)量，產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)價(jià)值。

b）提升了路網(wǎng)規(guī)劃方案質(zhì)量。以高分遙感數(shù)據(jù)為主，輔以局部測(cè)繪、勘探、專業(yè)調(diào)查的新方法，最突出的優(yōu)勢(shì)是可以低成本高效率地進(jìn)行多方案量化比選，從方法上保證了路網(wǎng)規(guī)劃方案質(zhì)量的提升。

c）提升了社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用高分遙感技術(shù)對(duì)于路網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行基礎(chǔ)調(diào)查，大大節(jié)省了調(diào)查及相關(guān)數(shù)據(jù)處理的費(fèi)用，節(jié)約了工作周期，提高了工作效率，具有顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

與常規(guī)路網(wǎng)規(guī)劃研究方法相比，采用遙感技術(shù)進(jìn)行公路網(wǎng)規(guī)劃研究，可以提取規(guī)劃要素的專題信息，為城市路網(wǎng)規(guī)劃提供較全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；其次，費(fèi)用低、效率高、消耗人力少，且成果可靠，宏觀性強(qiáng)。

今后，結(jié)合地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)定量化、智能化，將是遙感解譯的發(fā)展方向，也會(huì)在室內(nèi)公路選線、設(shè)計(jì)等方面發(fā)揮更重要的作用。