浅谈遥感技术在工程勘测中的应用

　　摘要：本文叙述了遥感技术在我国各种工程选线、选址中应用的概况,强调遥感技术在工程勘测中应用的必要性及其应用效果。同时阐述了遥感技术在工程勘测中应用的特点和方法,并指出不同于其他应用领域。
　　关键词：遥感技术；工程勘察；应用分析
　　
　　遥感技术在各种工程调查中的应用主要包括铁路、水利、公路、电力和港口等工程的选线、选址中的应用。其中铁路、水利和电力等部门,在二十世纪70年代中后期就己开始应用。事实上,早在20世纪50年代中期,铁路和水利的工程地质调查中业已开始应用航空地质方法,与地质、林业等部门同属国内最早应用航空方法的产业部门。应该说工程勘测中遥感技术的应用,己经形成一个重要的应用领域,同时取得较好的效果。
　　1工程勘测中遥感技术应用的必要性及其应用效果
　　工程勘测是各种工程建设质量优劣的先决条件。勘测质量的优劣,直接影响了设计质量,而设计质量则影响了工程建设的质量。要修建一项理想的工程,除要考虑政治、经济、国防等因素外,还必须充分掌握工程所在地区的地形、地貌、地质、水文、气候等自然环境条件。采用传统的地面勘测方法,由于视野的局限,拟查明自然环境条件是很困难的,尤其是在地形、地貌、地质、水文、气候等复杂的地区,有时由于手段的限制,勘测质量得不到保证,造成工程选线、选址的变动,甚至到了施工阶段,还不得不补做勘测前期的工作。更有甚者,给施工或日后的运营带来无穷的后患,这样的例子不胜枚举。
　　遥感技术的应用,可以克服单纯地面勘测的不足,它与其他勘察手段相结合,可以从整体上提高工程勘察的质量,因而,具有明显的技术经济效益。遥感技术应用的效果主要表现如下:
　　1)有利于大面积地质测绘,提高填图质量和选线、选址的质量;
　　2)可克服地面观测的局限性,减少盲目性,增强外业地质调查的预见性;
　　3)减少外业工作量,提高了测绘效率,某些外业工作可移到室内进行,改善了劳动条件。
　　一般认为,工程勘察中采用遥感技术后,预可行性研究阶段可提高工作效率2~3倍,可行性研究阶段,可提高1倍左右。有些地区,应用遥感技术后,勘察效率提高的更多些。
　　工程勘察中,应用遥感技术可获取地貌、地层(岩性)、地质构造、水文地质、不良地质等信息。尤其是对工程影响较大的滑坡、崩塌、错落、岩堆、坠石、泥石流、岩溶、沙丘、沼泽、盐渍土、河岸冲刷、水库坍岸、冲沟、人工坑洞、地震地质等不良地质现象,其判释效果更为明显。工程勘察中,利用陆地卫星遥感图像一般可编制1∶5万~1∶20万的有关图件;利用航空遥感图像可编制1∶5百~1∶5万的有关图件。
　　上述不同比例尺图件的编制可满足工程勘察编制图件的需要。工程勘察中所采用的遥感图像比例尺不同阶段而有所不同。一般在预可行性研究阶段主要应用1∶5万~1∶20万的陆地卫星图像,重点地段可用1∶5万航空遥感图像;可行性研究阶段,采用1∶5千~1∶2万的航空遥感图像。
　　2工程勘测中遥感技术的应用
　　2.1铁路选线中遥感技术的应用
　　铁路遥感技术的应用,始于二十世纪70年代中期,实际上早在1955年的兰州—新疆铁路线方案比选中,就已开始应用航空像片进行航测成图和工程地质调查。从二十世纪70年代后期开始,铁路各设计院就设置了专门的遥感机构,铁路高等院校设置了遥感教研室(遥感试验室)。最多时,铁路从事遥感专业的人员达到60余人。在铁路勘测的各个阶段均可应用遥感技术,但以预可行性研究和可行性研究效果最佳。预可行性研究主要应用陆地卫星图像(1∶5万~1∶20万)和小比例尺航空遥感图像(1∶5万左右);可行性研究则以大比例尺航空遥感图像(1∶5千~1∶2万)为主。考虑到技术经济效益,目前陆地卫星以TM图像和ETM图像为主,航空遥感图像则以全色黑白航空像片为主,其他遥感片种,可根据情况应用。
　　铁路工程地质勘察中,遥感技术主要用于:对线路通过地区宏观地质背景的分析和评价;铁路工程地质分区及线路方案工程地质条件评价;铁路沿线地貌、地层岩性、地质构造、不良地质、水文地质等的判释,特别是对不良地质,除能确定其类别及规模外,还可对其分布规律、产生原因、发展趋势、危害程度等,进行深入研究;进行砂石产地调查和评估;隧道弃碴场地的调查;既有线沿线地质灾害的调查;长隧道、特大桥、大型水源地等的位置选择,等等。
　　利用遥感技术进行上述各种地质调查,可以编制出铁路所需的1∶500~1∶20万的各种地质图件或专题图件。据不完全统计,40余年来,在兰州—新疆线、成都—昆明线、大同—秦皇岛线、西安—安康线、南宁—昆明线、北京—九龙线、西安—南京线、内江—昆明线、进藏铁路线、赣州—龙岩线、川渝东通道等约80余条铁路新线勘测中应用了遥感技术,多项勘测设计成果获国家级工程勘察设计奖。除完成上述生产外,还结合铁路勘测选线的需求,开展了工程地质遥感研究项目,多项科研成果获国家和省(部)级科技进步奖。
　　铁路勘测设计中遥感技术的应用不断有所进展,如遥感图像片种的应用,从开始只用全色黑白航片发展到应用卫星图像和各种航空遥感图像;判释方法从目视判释、单片种判释、定性判释、静态判释,发展到数字图像、多片种、定量和动态的判释,使判释效果有了明显的提高。同时应用了3维透视地质图。
　　目前,铁路长大干线的新线勘测选线中均采用遥感技术,除新线勘测中应用遥感技术外,施工阶段和既有线的地质灾害调查,也都采用了遥感技术。
　　2.2水利水电工程勘测中遥感技术的应用
　　早在二十世纪50年代中期,水利部门就开始应用航空方法进行水电坝址比选勘测,1978年开始应用遥感技术,目前,已广泛应用于水利建设的许多方面。水利部门的遥感应用机构和研究机构大部分成立于1982年前后,水利行业的遥感机构较多,且相对分散,较大的勘测单位拥有遥感专业人员约在10~30人之间。水利部门设有遥感技术应用中心,但主要是开展遥感防洪研究和应用。此外,从事遥感地质调查和研究,且力量较强的单位有水利部长江水利委员会长江勘测技术研究所、黄河水利委员会勘测规划设计院、珠江水利委员会科学研究所、水利部天津水利水电勘测设计研究院以及河海大学,等等。
　　水利工程遥感地质图的编制比例尺多在1∶1万~1∶20万之间,最大的比例尺用到1∶500。所采用的遥感图像比例尺,陆地卫星图像一般1∶5万~1∶20万,航空遥感图像比例尺约1∶1万~1∶6万左右。水利遥感应用的内容涉及水利水电勘测的几乎所有领域,包括水利水电工程坝址选择、库区稳定性评价与监测、区域稳定性评价、跨流域调水线路和供水路线的工程地质调查、库区及其上游地区水土流失调查与动态监测、河道整治与规划、水库渗漏调查等的应用。此外,在施工地质编录、河道演变动态监测方面也应用了遥感技术。
　　据不完全统计,约有近百项水利水电工程项目的工程地质调查中应用了遥感技术。一些大中型的水利水电工程,如:长江三峡,黄河小浪底、李家峡、龙羊峡、万家寨,珠江飞来峡,雅砻江二滩、锦屏,桑干河石匣里,汉江丹江口,清江隔河岩、水布亚、高坝洲,乌江彭水,金沙江虎跳峡,澜沧江大朝山、漫湾、小湾,渫水皂市等项目的工程地质调查中,均应用了遥感技术。水利部门应用遥感技术进行工程地质调查填图工作,较常规方法可节约投资和提高效率各约三分之一左右。
　　2.3公路选线中遥感技术的应用
　　公路部门遥感技术的应用,是1986年首先在广西省公路勘测中应用。公路遥感技术的应用,从根本上改变了传统公路勘测方法,使大量复杂繁重的野外作业移到室内进行,对减轻勘测人员的劳动强度,提高勘测设计质量,提高勘测效率,促进优化设计,均具有明显的效果。
　　遥感技术在公路的工程地质调查中的应用,包括以下内容:利用遥感图像判释公路沿线的地貌、第四纪地质、地层(岩性)、地质构造、水文地质、不良地质、特殊土、地震地质等情况,为选线提供工程地质条件评价。除选线勘测中应用遥感技术外,还重视科研工作,如在交通部“七五”《通达规划》中,列入了《航测遥感在公路勘测设计中的实用技术》研究课题;1987年至1990年对《公路工程地质遥感判释技术》项目进行了研究;1996年由国家计委下达给交通部的“国道主干线设计集成系统开发研究”科研项目专题之一“GPS、航测遥感、CAD集成技术开发”中,遥感技术研究是该专题的研究内容之一,该研究成果己应用于高等级公路勘测设计中,并取得了预期的效果。公路部门应用一体化集成技术综合处理,将三维地形模型叠加在遥感图像上,快速生成三维透视景观图,为设计人员提供了屏幕上分析工程环境的方便条件,取得了较好的效果。
　　当前,公路遥感技术在选线工程地质评价、工程地质图编制、建筑材料调查、区域环境工程地质评价、地质灾害调查分析以及桥梁、隧道等大型复杂工点的工程地质勘察中,得到了越来越广泛的应用。
　　3 结语
　　无论从理论上或是实践上来看,都充分说明遥感技术在各种工程选线、选址勘测中可发挥显著的作用,具有明显的社会经济效益,应大力推广应用这一行之有效的新技术。
　　随着西部开发战略的实施,许多工程将在西部修建,相对而言,西部地区交通欠发达,自然环境差,在这样地区进行各种工程的选线、选址勘测,难度较大,更有必要应用遥感技术。可以预测遥感技术在西部开发的工程建设中将会发挥重要的作用其应用前景广阔应用潜力巨大
　　
　　参考文献：
　　[1]卓宝熙.面对信息时代的铁路航测遥感技术.铁道工程学报,1999(增刊):226~233.
　　[2]方向池.卫星遥感图像在高原山区公路预可行性研究中的应用.国土资源遥感,1999(2).
　　[3]杜道生，陈军，李政航．RS、GIS、GPS的集成与应用．北京：测绘出版社，1995．
　　[4]沙志刚．数字遥感技术在土地利用动态遥感监测中的应用概述．国土资源遥感，1999
　　[5]冯仲科．正地貌遥感影像在土地利用中的应用研究．北京：北京林业大学2006