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摘要：近年来我国科技水平的提升，铁路勘察技术在不断的提高。当前铁路勘察设计任务受各种环境因素的影响愈来愈多，急需提高铁路勘察设计的定量化和精细化水平。由于高分光学遥感卫星具有可视性好、时空分辨率与几何定位精度高、技术实现性好等特点，因此有必要对目前高分光学遥感影像的发展及其在铁路勘察设计领域的应用现状进行梳理，并以提高勘察设计工作效率和质量为切入点对高分光学遥感影像铁路勘察设计应用的趋势进行展望与分析，以期提高我国铁路勘察设计领域高分光学遥感的应用与系统化水平。本文就高分光学遥感影像在铁路勘察中的应用及展望展开探讨。
关键词：高分光学遥感影像；铁路勘察设计
引言
铁路遥感勘察技术主要是通过航天、航空、地面遥感观测资料及其他资料的搜集、处理、分析、解译、调查验证等工作，获取线路沿线的地形、地貌、地质构造、不良地质现象、特殊性岩土和水文地质、环境地质等信息，从而对线路方案、重大构筑物等所处的工程地质条件做出评价，为线路方案的勘察设计、重大工程选址提供宏观的地质依据，以及指导工程地质调查和综合勘探工作。采用遥感勘察技术可以显著减轻外业劳动强度，缩短勘测周期，提高工程地质勘察的质量和综合勘探效率，及时有效地为铁路勘察和设计提供地质条件评价资料。
1高分光学遥感的国内发展现状
目前，在“高分对地观测系统”国家科技重大专项建设的推动下，我国高分光学遥感时空分辨率得到大幅提升，遥感服务能力明显增强。“北京二号”民用商业遥感小卫星星座（DMC3）是我国首个民用商业遥感系统，可提供覆盖全球、空间和时间分辨率俱佳的遥感卫星数据和空间信息产品。“吉林一号”则是我国第一套自主研发的商用遥感卫星星座，目前包括一颗光学遥感卫星和3颗视频星，分辨率在0．72～1．13m之间，具备常规推扫、大角度侧摆、同轨立体等多种成像模式，具备开展多领域遥感应用的能力。2017年6月发射的珠海一号OVS-1A/B是“遥感微纳卫星星座”中的2颗1．98m高分视频卫星，该卫星星座预计在未来2～3年内部署完成，具有高辐射精度、高定位精度和快速姿态机动能力的特点。“高分一号”（GF-1）和“高分二号”（GF-2）卫星是我国高分对地观测系统中的光学成像遥感卫星，标志着中国遥感卫星进入亚米级高分时代，与“高分专项”计划中其他卫星和观测平台的结合，构成了一个具有高空间分辨率、高时间分辨率和高光谱分辨率能力的对地观测系统。“高景一号”（SuperView-1）是由2颗空间分辨率为0．5m的高分光学遥感卫星组成的，这使得我国商业遥感数据水平进入国际一流行列。“天绘一号”（TH-1）实现了中国传输型立体测绘卫星零的突破，空间分辨率为2m，采用了基于网络的高效无缝测图技术和高精度控制定位技术。“资源三号”测绘卫星（ZY-3），则是一颗民用高分光学测绘卫星，影像数据主要应用于地形图制图、高程建模及资源调查等，主要满足：1：5万比例尺立体测图和1：2.5万比例尺地形图更新需求，以及生产现势性强、精度高的基础地理信息产品。高分光学遥感影像基于影像少控制点或无控制点的高精度目标定位、立体测图和变化监测是目前的研究热点，未来的发展趋势主要体现在进一步研究大成像孔径、高空间分辨率、高精度和短周期的遥感卫星星座的关键技术，以实现对地观测数据的连续性；发展智能星载数据处理、高精度几何标定和精密定轨以及多源遥感影像复合立体测图与定位技术，形成和实现高分光学遥感卫星的规模化、定量化的业务体系。
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2高分光学遥感影像在铁路勘察设计中的应用
2.1指导勘察选线
铁路建设投资巨大，线路的选择尤为重要，尤其是结合长大隧道的线位选择，恰当的选线往往可以节约数千万元甚至数亿元的投入，意义十分重大。我国铁路选线设计基本上还是在二维地图上进行，这种平面地图通过等高线、地物边界线或特定符号表现地形、地貌以及地物情况，其缺陷是缺乏立体感、不直观。随着计算机图形处理技术的迅猛发展，遥感影像结合可视化和虚拟现实技术为研究制作具有高度真实感的可量测的地形三维立体模型，为实现三维可视化工程设计提供了可能。高精度的遥感三维可视化动画，对于宏观观察者而言，其实际效果相当于乘坐在一定高度的飞行器上进行航空路线观察（飞行高度可调）；对于遥感图像解译者而言，高精度的遥感三维可视化动画提供了可供反复使用的真实、客观、信息连续的宏观分析地面景观影像。由于其在较大的区域内获得了较为全面的工程地质信息，从而从宏观上发现方案的主要工程地质问题、工程地质问题严重的地段、局部线路比较方案工程地质条件的优劣，为方案的选择提供较为可靠的地质依据和比选意见，指导勘察选线工作。对选线正确决策、避免失误或返工、提高勘测设计质量，具有极为重要的作用。
2.2工程地质条件评价
测区内存在的主要环境地质问题有小流域内水土流失、斜坡稳定性、泥石流、河床淤积、河岸冲刷等，对其成因、类型、性质、规模和空间分布特征、组合关系等进行深入的分析研究，采用适当的指标评价其对自然环境以及铁路工程所造成的影响，预测其发展趋势，合理选取弃渣场位置。
2.3铁路环境影响评价
铁路环境影响评价针对铁路沿线土地利用、植被覆盖、水土流失等环境因素展开，克服了传统地面环境调查难以全面、客观、动态反映铁路沿线环境状态的问题。不同数据源的试验验证，说明了遥感数据源质量对生态评价应用的重要影响；研究构建了环境监理信息“一张图”的铁路建设环境监理评价系统，为铁路综合环境管理工作提供了技术支撑。高分光学遥感卫星已在铁路环境影响评价中有了一定的研究和应用，需要继续研究遥感信息快速提取和影像数据自动处理技术，加强实地生态测量与调查，实现静态向动态评价模式的转换，将铁路环境评价纳入铁路整个运营周期的过程中，不断提高铁路环境评价的质量、时效性和动态性。
2.4地质测绘、综合勘探与资料整理
遥感影像具有宏观性、全局性、直观性、高效性等特点，决定了它在地质综合勘察中处于总体地位的事实。遥感影像实现了扩大地质调查范围和宏观性隐伏地质问题的探查，以及对动态不良地质现象监测，从而达到不遗漏重大地质问题；改变了以往点－线－面的常规地质调查方法，变成了面－线－点模式。地质测绘可依据遥感成果来策划带状和大面积地质测绘的工作量，合理布置调绘路线和调绘点，可避免盲目性；另一方面通过地质调查来验证遥感解译效果，进一步完善遥感解译资料。勘探工作可依据遥感成果来合理选用物探、钻探、原位测试等不同勘探手段，策划勘探工作量和图上布置勘探点，避免只靠区域地质图策划的不足，利用遥感影像辅助现场实施GPS放孔、放线工作；还可以通过GIS地理信息系统集成多种勘探资料，进行可视化管理与综合分析，辅助综合勘探资料整理和遥感解译质量的评价。
结语
高分光学遥感卫星在我国铁路勘察设计领域还存在国外数据获取费用高、制图周期长、相关政策制约等因素，高分光学遥感影像相关研究与应用呈现离散化特点，系统化和业务化应用程度较低，数据共享与成果利用的规范化管理，深层化应用等方面存在不足。需要进一步结合铁路勘察设计特点、总结明确业务需求，进一步提高铁路勘察设计一体化、智能化水平。未来的研究重点包括适应于铁路勘察设计特点的遥感影像高精度的处理和智能信息提取与解译、业务应用体系构建等方面，从而形成高效的高分光学卫星遥感铁路勘察设计应用体系。
参考文献：
［1］朱仁璋．全球高分光学星概述（一）：美国和加拿大［J］．航天器工程，2015.
［2］冯钟葵．法国遥感卫星的发展———从SPOT到Pleiades［J］．遥感信息，2017.
论文作者:李超
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第25期
论文发表时间:2019/8/2
标签：遥感论文; 高分论文; 铁路论文; 光学论文; 地质论文; 影像论文; 勘察设计论文; 《建筑模拟》2019年第25期论文;