攝影測量與遙感在鐵路測量中的應用

周正濤 萬曉夢

摘 要：隨著科學的發展，攝影測量與遙感技術以一種全新、方便、高效甚至是不可替代的測量方法應用在地形測繪領域。本文在闡述攝影測量與遙感技術的一般原理基礎上，對其在鐵路測量中的應用進行了探討。

關鍵詞：攝影測量 遙感技術

1攝影測量與遙感技術概述

1.1攝影測量技術

攝影測量學的方法很多，其中航空攝影測量的理論是最常用的。航空攝影測量是利用飛機上攝取的地表相片為依據進行量測判斷拍攝的地面上物體大小、形狀、空間位置關系，從而建立被攝取的地區的地形圖信息數據資料。航空攝影是在一定的高度按規定的時間間隔對要測繪的區域進行連續重疊攝影。要求所拍攝的圖片能夠覆蓋整個待測區，并且有一定的重疊度。攝影測量的主要任務是對地觀測，因此測繪各種比例尺的地形圖和專題圖，建立地形圖數據庫，并貯備各種地理信息系統的建立與更新時需要的基礎數據。

1.2遙感技術

遙感技術系統由空間信息采集系統，地面接收、傳輸和預處理系統，地面實況調查系統，信息提取與分析應用系統幾部分組成。空間信息采集系統由遙感器和遙感平臺組成，遙感平臺是遙感器的載體為其提供工作平臺。遙感器是用來收集、記錄被測目標的特征信息并發送到地面接收站的設備。地面接收站主要是接受、處理、存檔和發散各類衛星傳輸的數據，并把數據記錄在高密度磁帶、光盤上。保存和記錄數據后地面工作站依靠計算機進行圖像預處理。地面實況調查系統主要是進行在空間遙感信息獲取前所進行的地物波譜特征測量，還有在空間遙感信息獲取的同時進行與遙感有關的各種遙測數據的收集。最后將收集的遙感圖像信息有針對性的提取，進行具體領域的應用或輔助研究。

2攝影測量與遙感在鐵路測量中的應用

2.1選線應用

線路一般應盡量采用直線以及較大半徑的曲線連接，以縮短線路的長度，節省造價及營運消耗。在縱斷面上則應盡量減小坡度，以提高車速。同時，鐵路線路還應繞避不良地質和水文地段，并盡量繞避重要建筑物以及少占農田等，以保證線路工程的質量。為了滿足上述要求，必須利用鐵路沿線的地形、地貌、地質、等資料，而攝影測量與遙感技術是提供這些資料有效的技術手段。攝影測量與遙感技術在選線中的應用主要有兩方面：一是攝影測量與遙感所獲得的地形圖以及數字高程模型是線路設計的主要資料;二是航空或者衛星遙感影像可直接或間接提供大量的有關各種地物屬性的信息，為解譯各種地質現象和水文要素創造良好的條件。航空或衛星影像反映地表地物宏觀、逼真，借助遙感圖像處理軟件處理解譯，并根據影像所反映出來的紋理、色調、圖形等特征，可以判釋區域內地層、地質構造等現象。

2.2既有線路測量應用

既有線路攝影測量與遙感技術是以航空像片或衛星遙感影像為測繪基礎，配以一定的野外工作獲取大比例尺地形圖。其應用可歸納為：加速既有線路復測工作，加快獲得完整的既有鐵路技術基礎資料。大比例尺地形圖可滿足多方面的使用要求。采用攝影測量與遙感技術測繪大比例尺地形圖的優點：一是采用了國家統一的平面坐標系和高程系，與國家基本圖或其他部門的地形圖可以溝通使用。二是航測圖片和遙感衛星圖片覆蓋面積大、表達現場逼真，可獲得精度較高的大比例尺地形圖。

2.3沿線環境動態監測

利用遙感技術可以對鐵路的運行狀況、沿線地質環境變化等進行動態的監測。由于遙感圖像視野開闊、影像逼真，不受地形、交通的限制，獲取資料快，可在室內條件下全天候開展影像判釋。此外，遙感技術為從宏觀背景研究地質災害的形成與地形、地質構造等提供了方便，從而有利于揭示其產生原因和分布規律。可隨時獲取鐵路沿線地形地層構造、地質災害及環境變化等情況，還可提供DTM，各種比例尺地形圖、透視圖、各種地質專題圖、各種統計數字等資料。

3遙感新技術在鐵路測量中的應用

3.1SAR干涉測量

雷達干涉測量是利用復雷達圖像的相位差信息來提取地面目標地形三維信息的技術。獲取數據的方式，分別是沿軌道向、與軌道交叉向、重復飛行干涉測量。雷達干涉測量有特定的數據處理技術流程，與傳統遙感影像數據處理完全不同，主要包括：用軌道參數法或控制點法測定基線，圖像粗配準和精配準;隨后進行相位解纏，其中最常用的方法有：枝切法、條紋檢測法、最小二乘法、基于網絡規劃的算法。差分干涉測量技術是在雷達干涉測量的基礎上發展起來的，它是利用復雷達圖像的相位差信息來提取地面目標微小地形變化信息的技術。根據消除地形效應所采用的方法不同，差分干涉測量可分為基于DEM模擬條紋和基于生成的從干涉紋圖的差分測量。

3.2高分辨率衛星遙感

航空遙感、衛星遙感等，雖然已經得到較多的應用，但在反映細節構造、精細信息、局部特征時，由于分辨率的限制而不能提供詳實而全面的信息。而高分辨率衛星遙感影像既提供高幾何分辨率的全色波段，又提供多光譜數據，通過一定的數據融合方法，就可提供分辨率更高的多光譜數據。高分辨率衛星遙感可應用為：提供充分、豐富、精確的信息，保證了進行科學合理的新線的選線工作;將為建立3S地質災害信息立體防治系統和鐵路管理系統提供多源、多平臺、多時相、多層次、多領域的實時、豐富、準確、可靠的信息。

3.3高光譜遙感

高光譜遙感與常規遙感技術不同之處主要是窄波段、多通道，具有圖像與光譜合二為一的優點，它以納米級的超高光譜分辨率和幾十或幾百個波段同時對地表地物成像，能夠獲得地物的連續光譜信息。這樣，在傳統的二維遙感的基礎上增加了光譜維，形成了一種獨特的三維遙感。通過獲取圖像上任何一個像元或像元組合反映的地球表面物質的光譜特性，經過計算機圖像處理就能達到快速區分和識別地表地物的目的。利用高光譜數據與專題圖結合，可以全面對感興趣區域地質進行研究并進行細分，判釋區域內地層、地質構造等，給鐵路選線提供可靠的依據。還可充分利用高光譜圖像中豐富的紋理細節進行信息提取。

在鐵路建設中，攝影測量與遙感作為一種先進的勘測技術手段，在提高選線質量和勘測資料質量;提高勘測設計效率;改善勘測工作條件;節省基建投資等方面，具有明顯的經濟效益和社會效益，是工程勘測設計和現代化管理的重要內容。

參考文獻

[1] 張占忠.遙感技術在鐵路勘察選線中的應用[J].工程技術研究，2015，1.

[2] 寧仁學.探討測繪學[J].測繪工程，2014.12.