现代测绘技术在铁路勘测设计一体化中的应用

现代测绘技术在铁路勘测设计一体化中的应用：杨长根 陈彦恒 青云毅 67 文章编号：1672—7479(2009)04—0067—03 现代测绘技术在铁路勘测设计一体化中的应用 杨长根 (1．中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖=IE武汉 陈彦恒 青云毅 430063；2．西南交通大学土木 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院，四川成都 610031) Application of M odern Surveying and M apping Technology in Integration of Railway Survey and Design Yang Changgen Chen Yanheng QingYunyi 摘 要 介绍了现代测绘技术和铁路勘测设计一体化的发展现状，分析 了现代测绘技术在铁路勘 测一体化中的地位与作用；并结合对成昆铁路的具体研究内容及成果，讨论如何将现代测绘 5s技术应 用于铁路勘测设计_体化中，进一步拓宽铁路勘测设计一体化视野。 关键词 航空摄影测量 数字摄影测量 遥感 全球定位 系统 地理信息系统 勘测设计 一 体 化 中图分类号：P237 文献标识码：B 1 现代测绘技术发展现状 测绘行业是一个技术密集型与知识集成性的产 业，它的发展受到两个因素的影响：测绘 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 和测绘仪 器 J。随着信息、定位、通讯和 自动化技术的飞速发 展，测绘行业与各学科、各行业、各种技术相互渗透，相 互融合，发展为现代测绘技术，测绘技术正发生深刻的 变革和发展。 现代测绘技术已经集成了计算机技术、信息技术、 虚拟现实技术等高新技术，向信息化时代跃进。现代 测绘技术主要由空间技术、卫星遥感技术、航空摄影测 量技术、数字摄影测量技术和地理信息技术 以及与之 相配套的计算机技术、通信技术和专家系统技术等组 成。现代测绘技术可以概括为“5s”技术(是指全球定 位系统 GPS、遥感 RS、地理信息系统 GIS、航空摄影测 量系统 APS和数字测量摄影系统 DPS)集成，并得到 了广泛应用和迅速发展，在国民经济建设和人们生活 中发挥着极其重要的作用。 空间技术(GPS)可以准确快速、灵活、实时、动态 全天候地获得准确的三维空间坐标。数据遥感(RS) 收稿日期：2009—05—14 第一作者简介：杨长根(1982一)，男 ，2006年毕业于西南交通大学测绘 工程专业，工学硕士，助理工程师。 技术就是通过高精度的空间分辨率、光谱分辨率和时 间分辨率来获取地面信息，实时获取地面影像，通过一 定的图像处理得到高分辨率、高精度、多时相、多光谱 的地面数字化三维影像 J。航测(APS)是获取大面带 状地面信息的有效手段，利用航摄像片可以得到丰富 的地形、地物、地质及地貌信息，并依托光学透视原理 与设备可以获得地面真实立体模型。数字测量摄影系 统(DPS)则是信息数字化的工具，DPS通过处理 GPS 的空间控制点三维坐标、RS的遥感影像和 APS的航 摄影像，可得到数字线画图、正摄影像图与数字高程模 型等一系列数字产品。而地理信息系统(GIs)作为空 间数据及信息的存储、管理、分发、流通、应用和可视化 的平台，与上述几种高新技术相结合，构成现代测绘技 术；借助于实时长距离通信手段和网络信息共享技术， 便将上述各种复杂数据构建成一个信息化平台，使测 绘工作从静态到动态，进一步扩大了测绘工作的应用 范围和市场价值，让现代测绘技术向信息化、时代化 跃进。 2 铁路勘测设计一体化发展现状 国外的勘测设计一体化、智能化研究已有3O多年 的历史。20世纪 60年代初，国外一些发达国家在公 路设计领域展开了计算机辅助勘测设计的研究，相继 68 铁 道 勘 察 2009年第4期 研制了各自的勘测设计软件。80年代后期，国外的计 算机辅助勘测设计开始由单项开发转向整体开发及系 统开发，从此勘测设计一体化、智能化的概念和研究体 系初见雏形 j。我国铁路勘测设计一体化开发研究 工作，是在铁道部在“九五”铁路科技发展规划中明确 提出“铁路勘测设计要广泛采用航测、遥感、综合勘探 和电子计算机技术，实现勘测设计一体化、智能化”开 始的。主要经历了3个阶段。 (1)初期阶段：这一阶段主要进行了单项辅助设 计软件的开发，提高计算机成图率；但存在“信息孤 岛”现象，各专业之间缺乏有效的信息沟通手段。 (2)软件集成阶段：这一阶段主要进行接口软件 开发，实现勘测设计各专业之间的数据共享与通信，并 整合单个软件，实现软件集成化；但勘测信息数字化程 度不高，勘测部门提供的勘测信息往往以图纸、表格、 文字等形式为主。 (3)网络与数据库开发阶段：这一阶段主要是以 网络计算机技术开发为基础，以工程数据库技术研究 为核心，基本实现了勘测信息数字化，初步实现勘测设 计一体化与智能化，向“数字铁路”迈出了关键一步， 并将铁路勘测设计一体化成果很好地运用于铁路勘测 设计中，充分体现了新作业模式的优势；但仍存在缺乏 对各种复杂信息全面的采集、表达、识别、分析手段，空 间分析功能弱，“一体化”不够彻底的现象。 随着测绘技术的发展，铁路勘测设计一体化业已 完成了跨越式发展；尤其是现代测绘技术的发展与应 用，促使铁路勘测设计一体化服务水平得到进一步 提高。 3 现代测绘技术在铁路勘测设计一体化中的 应用 3．1 应用理论分析 现代测绘技术在铁路勘测设计一体化中的应用。 主要是围绕数字线画图(DLG)、正摄影像图(DOM)与 数字高程模型(DEM)等数字产品生成，融合“数字地 质” 技术，结合具有空间内涵的地理数据及信息综 合管理与分析展开的。 运用APS技术，获得设计铁路沿线航带的航摄像 片，利用高精度专业扫描仪将航摄像片数字化为航片 影像；紧接着通过 GPS技术，提取航带内合理分布的 若干控制点三维坐标空间信息。将航片影像和控制点 空间信息导入 DPS，运用 DPS技术获取数字图形和数 字影像信息的强大功能，生成数字线画图、正摄影像图 与数字高程模型等一系列数字产品。DPS是可以根据 生产需要生成任意比例尺的数字线画图，使依赖于繁 杂地形测量的传统地图制作过程大大简化，实现了地 图制图技术的一个飞跃。 运用Rs技术，通过遥感影像和航片影像，可帮助 地质专业人员完成铁路沿线工程地质、水文地质等综 合地质信息的解译过程。由于影像覆盖范围广，可弥 补实地勘察受视野限制的局限性，如同把野外现场搬 回室内进行研究，不但提高了铁路的选线质量，而且能 够加快勘测设计速度，减少勘测费用，节省勘察成本， 具有巨大的经济效益和社会效益，可应用于从工程预 可行性研究到施工图设计，直至施工的各个阶段。 运用 GIS技术，可将 DPS生成的正摄影像图、数 字高程模型，及通过“数字地质”技术和 RS技术生成 的数字化综合地质信息，共同导入地理信息系统 (GIS)。GIS通过其系统工程和信息科学的理论，科学 管理和综合分析各种复杂数据和信息，并提供对规划、 管理、决策和研究所需信息的空间信息系统；为铁路勘 测设计提供信息基础，并为勘测设计结果的分析、评价 和决策提供全面的空间信息支持。 通过5s技术集成的现代测绘技术，大大简化了传 统铁路勘测设计过程，减轻勘测设计人员的劳动程度， 提高了设计质量，为铁路勘测设计一体化提供了一个 全新的服务，使铁路勘测设计一体化得到了革命性发 展。5s技术综合应用于铁路勘测设计一体化，系统结 构图如图 1所示。 堕堡堡 f_-—_『 堡壁堡 J+__( 鬲 (高精度专业扫描仪) I堕堡墅堡 菇 堡壁墅堡J RS，数字地质技术 DEM，DOM，GLC等数字产品f f遥感信息 铁路勘测设计一体化综合信息系统 到 哑 图 1 5S技术综合应用结构 3．2 应用实例解析 本文以成昆线铁路影像为原始资料，运用现在测 绘技术进行了实验探讨。 (1)收集整理相关影像资料(包括相机文件、影 像控制点空间信息等附属资料)，影像范围内的地质 现代测绘技术在铁路勘测设计一体化中的应用：杨长根 陈彦恒 青云毅 资料。 (2)将影像导人数字摄影测量系统(DPS)，通过 DPS的摄影测量处理，生成数字线画图(DLG)、正摄影 像图(DOM)和数字高程模型(DEM)等数字产品。 (3)运用“数字地质”技术，将已整理好的地质资 料数字化为综合地质信息。 (4)将正摄影像图、数字高程模型和综合地质信 息共同导人地理信息系统(GIS)，运用 GIS对数据和 信息进行科学管理与综合分析。 通过上述 5s技术和“数字地质”技术的综合应 用，生成的包含影像范围内已判释不良地质区域的正 摄影像图如图2所示。 图2 包含已判释不 良地质区域的正摄影像 通过实施实验过程，得到的实验结果，在室内真实 再现铁路线路的虚拟环境 ，将各客观实体的空间和 属性等综合信息集成在计算机显示屏上，为铁路勘测 设计一体化的实施提供了全方位的信息支持。 以后的生产实践中将会更进一步证明，现代测绘技术在 铁路勘测设计一体化中的应用具有重要的意义。 参 考 文 献 4 结论与建议 [2] 通过本文对现代测绘技术在铁路勘测设计一体化 中的应用的阐述，以及某铁路的实验过程及结果，充分 展示现代测绘技术对于提高铁路勘测设计一体化水平 [4] 的巨大作用；更进一步证明了现代测绘技术的运用大大 开拓了铁路勘测设计一体化视野，为铁路勘测设计一体 化达到铁路大力建设要求，符合国家“数字铁路”发展趋 势，提供了一个很好的全新服务平台。但由于笔者经费 与基础资料的限制，仅进行了初步的实验探讨，相信在 (上接第54页) ∑△X =0 ∑△Y = 0 坐标计算： X后 = 前 +AX y后= 前+AY 检验： 由闭合导线起点推算出的终点坐标应与起点坐标 相等。 (3)贯通成果 坐标转换：在 Excel工作表中，用函数程式“Y&”， “&x”进行坐标转换(即：CAD能识别的坐标数据)，使 之能在 CAD软件中成图。 张占忠，张世玉．航测遥感技术在铁路勘测设计一体化项 目中的 作用[J]．铁道工程学报，2006(2) 高卫新．现代测绘技术的发展与新技术对测绘的影响[J]．科技资 讯，2008(5) 马晓光．浅析现代测绘技术的构成和应用 [J]．西部探矿工程 ， 2008(9) 张晓东，王明生．GIS在铁路勘测设计一体化中的应用[J]．石家 庄铁道学院学报，2006(9) 吕希奎．基于遥感信息的选线系统地理环境建模方法及应用研究 [D]．成都：西南交通大学，2008 易思蓉．虚拟环境铁路选线设计系统的理论与方法研究[D]．成 都：西南交通大学，2000 模拟贯通：通过 CAD成图，量取两组闭合导线在 交点(JD)坐标的偏差值，得出模拟贯通成果。 5 结束语 模拟贯通主要通过闭合导线测量得以实现。此方 法经历了福建省浦城(闽浙界)至南平高速公路 C合 同段(全长 68．226 km)项 目工程的具体实践，超过 1 000 m长的隧道全部采用此模拟贯通方法来完成，其 结果准确，收效满意。在 2007年 2月，又经过了甬台 温高速铁路项目工程黄毛山隧道(全长4．976 km)的 模拟贯通联测实践，得到了满意的测量结果。 参 考 文 献 [1] JTJ061---99公路勘测规范[S]