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摄影测量与遥感在铁路测量中的应用

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2018-05-11

  1摄影测量与遥感技术概述

  1.1摄影测量技术

  摄影测量学的方法很多,其中航空摄影测量的理论是最常用的。航空摄影测量是利用飞机上摄取的地表相片为依据进行量测判断拍摄的地面上物体大小、形状、空间位置关系,从而建立被摄取的地区的地形图信息数据资料。航空摄影是在一定的高度按规定的时间间隔对要测绘的区域进行连续重叠摄影。要求所拍摄的图片能够覆盖整个待测区,并且有一定的重叠度。摄影测量的主要任务是对地观测,因此测绘各种比例尺的地形图和专题图,建立地形图数据库,并贮备各种地理信息系统的建立与更新时需要的基础数据。

  1.2遥感技术

  遥感技术系统由空间信息采集系统,地面接收、传输和预处理系统,地面实况调查系统,信息提取与分析应用系统几部分组成。空间信息采集系统由遥感器和遥感平台组成,遥感平台是遥感器的载体为其提供工作平台。遥感器是用来收集、记录被测目标的特征信息并发送到地面接收站的设备。地面接收站主要是接受、处理、存档和发散各类卫星传输的数据,并把数据记录在高密度磁带、光盘上。保存和记录数据后地面工作站依靠计算机进行图像预处理。地面实况调查系统主要是进行在空间遥感信息获取前所进行的地物波谱特征测量,还有在空间遥感信息获取的同时进行与遥感有关的各种遥测数据的收集。最后将收集的遥感图像信息有针对性的提取,进行具体领域的应用或辅助研究。

  2摄影测量与遥感在铁路测量中的应用

  2.1选线应用

  线路一般应尽量采用直线以及较大半径的曲线连接,以缩短线路的长度,节省造价及营运消耗。在纵断面上则应尽量减小坡度,以提高车速。同时,铁路线路还应绕避不良地质和水文地段,并尽量绕避重要建筑物以及少占农田等,以保证线路工程的质量。为了满足上述要求,必须利用铁路沿线的地形、地貌、地质、等资料,而摄影测量与遥感技术是提供这些资料有效的技术手段。摄影测量与遥感技术在选线中的应用主要有两方面:一是摄影测量与遥感所获得的地形图以及数字高程模型是线路设计的主要资料;二是航空或者卫星遥感影像可直接或间接提供大量的有关各种地物属性的信息,为解译各种地质现象和水文要素创造良好的条件。航空或卫星影像反映地表地物宏观、逼真,借助遥感图像处理软件处理解译,并根据影像所反映出来的纹理、色调、图形等特征,可以判释区域内地层、地质构造等现象。

  2.2既有线路测量应用

  既有线路摄影测量与遥感技术是以航空像片或卫星遥感影像为测绘基础,配以一定的野外工作获取大比例尺地形图其应用可归纳为:加速既有线路复测工作,加快获得完整的既有铁路技术基础资料。大比例尺地形图可满足多方面的使用要求。采用摄影测量与遥感技术测绘大比例尺地形图的优点:一是采用了国家统一的平面坐标系和高程系,与国家基本图或其他部门的地形图可以沟通使用。二是航测图片和遥感卫星图片覆盖面积大、表达现场逼真,可获得精度较高的大比例尺地形图。

  2.3沿线环境动态监测

  利用遥感技术可以对铁路的运行状况、沿线地质环境变化等进行动态的监测。由于遥感图像视野开阔、影像逼真,不受地形、交通的限制,获取资料快,可在室内条件下全天候开展影像判释。此外,遥感技术为从宏观背景研究地质灾害的形成与地形、地质构造等提供了方便,从而有利于揭示其产生原因和分布规律。可随时获取铁路沿线地形地层构造、地质灾害及环境变化等情况,还可提供DTM,各种比例尺地形图、透视图、各种地质专题图、各种统计数字等资料。

  3遥感新技术在铁路测量中的应用

  3.1SAR干涉测量

  雷达干涉测量是利用复雷达图像的相位差信息来提取地面目标地形三维信息的技术。获取数据的方式,分别是沿轨道向、与轨道交叉向、重复飞行干涉测量。雷达干涉测量有特定的数据处理技术流程,与传统遥感影像数据处理完全不同,主要包括:用轨道参数法或控制点法测定基线,图像粗配准和精配准;随后进行相位解缠,其中最常用的方法有:枝切法、条纹检测法、最小二乘法、基于网络规划的算法。差分干涉测量技术是在雷达干涉测量的基础上发展起来的,它是利用复雷达图像的相位差信息来提取地面目标微小地形变化信息的技术。根据消除地形效应所采用的方法不同,差分干涉测量可分为基于DEM模拟条纹和基于生成的从干涉纹图的差分测量。

  3.2高分辨率卫星遥感

  航空遥感、卫星遥感等,虽然已经得到较多的应用,但在反映细节构造、精细信息、局部特征时,由于分辨率的限制而不能提供详实而全面的信息。而高分辨率卫星遥感影像既提供高几何分辨率的全色波段,又提供多光谱数据,通过一定的数据融合方法,就可提供分辨率更高的多光谱数据。高分辨率卫星遥感可应用为:提供充分、丰富、精确的信息,保证了进行科学合理的新线的选线工作;将为建立3S地质灾害信息立体防治系统和铁路管理系统提供多源、多平台、多时相、多层次、多领域的实时、丰富、准确、可靠的信息。

  3.3高光谱遥感

  高光谱遥感与常规遥感技术不同之处主要是窄波段、多通道,具有图像与光谱合二为一的优点,它以纳米级的超高光谱分辨率和几十或几百个波段同时对地表地物成像,能够获得地物的连续光谱信息。这样,在传统的二维遥感的基础上增加了光谱维,形成了一种独特的三维遥感。通过获取图像上任何一个像元或像元组合反映的地球表面物质的光谱特性,经过计算机图像处理就能达到快速区分和识别地表地物的目的。利用高光谱数据与专题图结合,可以全面对感兴趣区域地质进行研究并进行细分,判释区域内地层、地质构造等,给铁路选线提供可靠的依据。还可充分利用高光谱图像中丰富的纹理细节进行信息提取。

  在铁路建设中,摄影测量与遥感作为一种先进的勘测技术手段,在提高选线质量和勘测资料质量;提高勘测设计效率;改善勘测工作条件;节省基建投资等方面,具有明显的经济效益和社会效益,是工程勘测设计和现代化管理的重要内容。


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