論鐵路工程遙感技術的運用范文

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目前地質遙感判釋常用的數據主要有LandsatTM、SPOT以及高分辨率的QuickBird、WorldView等衛星影像以及大比例尺航空影像數據等。為了宏觀上了解工作區地形地貌特征、可溶巖與非可溶巖的分布、褶皺及斷裂構造的展布等背景信息，微觀上詳細調查不良地質類型及數量，特別是巖溶的分布及發育規律，分析影響和控制線路方案選擇的主要地質問題［8］，選用了中小比例尺的LandsatTM5、SPOT5衛星影像以及大比例尺黑白航空影像3個不同尺度層次的影像數據［9］。

為了提高判讀的精度及效率，對衛星影像數據進行了輻射增強、灰度及線性拉伸等增強預處理，進行了幾何精糾正使衛星影像與相關數字高程模型數據、地質圖相吻合［10］，在此基礎上創建基于DEM數據及衛星影像數據的三維判讀環境;而對于黑白航空影像數據，其比例尺一般都較大，低精度DEM數據不能滿足三維建模的要求，根據數字攝影測量的原理，進行航空影像數據的內定向，相對定向，恢復相對的立體關系，建立真三維的航片判讀環境。不同尺度層次數據的坐標系統均統一。在地質信息提取過程中遵循從宏觀逐步過渡到微觀的判讀方法，衛星影像數據和航空影像數據相結合，多尺度、多角度逐級提取地質信息(圖1)。

中小比例尺衛星影像數據主要用于工作區宏觀背景的調查，從宏觀上初步查明控制線路方案的巖帶、構造、富水帶及主要不良地質問題，滿足鐵路勘察預可研階段設計的需求;而大比例尺的航空影像或高分辨率的衛星影像數據則是進一步詳查線路走向一定范圍的地質情況，查明影響線路工程的不良地質分布情況，滿足鐵路勘察初測階段設計的需求。地質遙感調查按不同階段側重點的不同有以下幾個方面。

1構造的判釋

衛星影像覆蓋范圍大的特點使地質構造的解譯標志在影像上都比較明顯，褶皺構造一般呈現地層相間分布的特點，具有核部和翼部的景觀特征，而斷裂構造多呈線性負地形展布。經遙感判釋，本工作區以褶皺構造為主，在衛星影像上可識別的大型褶皺構造有數十條左右，在SPOT510m尺度影像中均具有典型特征，如分布于龍山縣的猛必向斜(圖2、圖3)，地層條帶呈北東向展布，核部呈負地形，而兩翼逐漸抬升，各地層間界線明顯。工作區內斷裂構造多以褶皺過程中形成的半生斷裂為主，多呈現線性負地形展布或有強烈的地貌差異指示。

2巖性的判釋

巖性的判釋過程一般難度較大，特別是在植被覆蓋率較高的區域。巖性判釋具有明顯的區域性特點，不同地區的巖性判釋標志很難相互引用，應根據區域特點，通過遙感圖像的地貌狀況、紋理色彩、水系徑流、地表分化差異、植被覆蓋的迥異等綜合因素建立各時代地層的解譯標志［8］。本工作區廣泛發育有可溶性巖層，這是影響線路走向的主要因素之一。在衛星影像上，與其他非可溶性巖層相比，可溶性巖層表現為典型的溶丘洼地、峰叢溝谷或峰叢洼地的景觀特征，山體一般呈串珠狀分布，地表水系則呈樹枝狀、格狀或角狀分布，并廣泛發育有巖溶漏斗等不良地質現象。另外，同一可溶性巖層在影像上的解譯標志也呈現不同的特征，如可溶性三疊系巖層，巴東組(T2b)呈現為中低山地貌，有明顯地表水徑流，河網自由擺動，沖溝短陡，切割較淺;嘉陵江組(T2j)則呈現為典型的峰叢溝谷及峰叢洼地的景觀特征，廣泛發育巖溶漏斗;大冶組(T1dy)則呈現為大型峰叢地貌(圖4、圖5)。

3巖溶的判釋

巖溶發育廣泛是約束本線路工程布置的最核心因素。在中小尺度層次上對區域巖性及構造信息判讀查明可溶性鹽巖分布范圍及規律特點的基礎上，利用2.5m的SPOT5真彩色影像數據進行巖溶分區、匯水面積分析，針對重點區域，利用大比例尺黑白航片影像數據對區域內發育的巖溶洼地、巖溶漏斗、暗河等巖溶不良地質現象進行了詳細的調查。巖溶洼地在影像上一般呈封閉狀負地形，底部常附生有漏斗、落水洞等地表巖溶形態，本區域規模較大的溶蝕洼地主要分布于黔江的黑洞口、龍山縣茨巖塘鎮(圖6)、張家界的汪家寨、蔡家坪、芳石坪和桃園縣的康家峪、瓦兒崗一帶。巖溶漏斗在不同種類的影像上呈現不同的影像特征。在SPOT影像上巖溶漏斗呈現碟形、鍋形、紡錘形或圓錐形，在山區漏斗形態較完整，灌木叢生的漏斗底部色調為深綠色調，平坦地區受人為活動影響較大，開墾為耕地的漏斗底部為平滑的淺紅色調或者淺綠色調;而航片上巖溶漏斗一般呈圓形、橢圓形或不規則形洼地，上大下小，立體觀察為錐形，多數被第四紀堆積物充填，或被辟為耕地，呈灰白色調，少量底部生長植被，呈深灰至淡黑色調(圖7、圖8)。暗河是地下水位以下的溶洞，通過航衛片判讀，結合衛片數據可查明暗河的來龍去脈和展布規律，暗河常與干谷并存，如果干谷底部或沿背斜、向斜構造的軸部分布著一連串塌陷、漏斗、落水洞，則其下部可能有暗河的存在，其方向與漏斗、落水洞等的排列方向一致，有時可根據地表水系匯集的趨勢，推斷暗河的大致位置(圖9)。基于多源遙感影像數據及數字三維立體判讀平臺，經過野外驗證，整個工作區共判釋出巖溶洼地107個、巖溶漏斗2350個，暗河進出口及泉點96個，巖溶湖25個。通過對各地層中巖溶不良要素分布數量進行統計分析，地層巖性是影響巖溶發育的最主要因素。

工作區內三疊系漏斗發育密度平均為10～20個/km2，部分區域發育密度大于30～35個/km2。巖溶漏斗、落水洞在厚層可溶性巖層中(如灰巖)發育較完整，規模較大;在薄層可溶性巖層中(如含雜質的白云巖)，只能形成較小的巖溶形態。構造對巖溶的發育影響也較大，巖溶漏斗、落水洞的長軸一般平行于斷層帶或向斜和背斜的軸部，受褶皺形態及斷裂的展布方向控制。通過中小尺度層次的地質遙感調查可以初步了解工作區地層、構造的概況，在此基礎上，利用大比例尺黑白航片數據，對影響線路展布的重點區域或工點區域進行進一步詳查，形成多尺度層次的成果，不同尺度層次數據的互補來滿足不同勘察階段地質調查的需求。

采用多源遙感技術進行不同尺度層次地質遙感信息的提取，能夠有效地發揮數據各自的優勢，實現不同尺度層次上數據的相互驗證、相互控制，滿足鐵路工程勘察各階段的需求。本文將遙感技術、數字攝影測量技術、地質等信息進行融合，結合某新建鐵路地質調查工作，針對不同影像數據建立不同的三維解譯環境，從宏觀到微觀循序漸進地提取地質信息，探討了多源遙感數據及三維可視化技術在鐵路工程地質遙感調查中的技術方法，實現了不同階段、不同尺度層次，不同角度成果資料的互補，取得了較好的判釋效果，有效提高了地質信息提取的精度，形成了完整的線路工程地質遙感調查模式。在今后還應加強高光譜影像數據及物、化、探等非遙感數據在鐵路工程地質遙感調查中的應用，使地質遙感調查的范圍延伸至地下深部，以提高判釋結果的精度，促進遙感技術在鐵路工程勘察中更大的應用。（本文作者：劉亞林單位：中鐵第一勘察設計院集團有限公司）