一、铁路航测遥感的发展过程
我国在铁路勘测中最早采用航空摄影测量方法是在本世纪30年代,当时仅限于在个别铁路上的航测成图。新中国成立后,从50年代起,随着铁路建设的恢复与发展,迫切需要应用航测技术加快铁路勘测设计速度和提高勘测设计质量,遂于1956年成立了专门从事铁路航测的机构,并引进前苏联的铁路航空勘察技术,正式开创了我国铁路航空勘测事业。经过40年的艰苦努力与发展,从学习模仿到独立发展并逐步提高,至今已建立起了一支具有较高技术水平和独立开发能力的铁路航测遥感专业队伍;形成了一套技术先进、行之有效,富有我国特色的铁路航测遥感方法和作业程序;在仪器设备、人员素质、技术水平和成果质量等方面均达到了比较高的水平[1]。据不完全统计,40年来共完成铁路航空摄影面积约30万km2,铁路航测选线5万km,航测成图面积达10万km2[2]。 我国铁路航测遥感事业的发展过程,可概括为三个主要阶段[3]:
1. 创建阶段(1956年~1957年):主要是健全机构,培养人才,学习和掌握航测技术
2. 探索和发展阶段(1958年~1978年):独立进行铁路航空勘测生产。其主要内容包括航空目测、像片选线、航测成图(1∶10 000和1∶2 000)、像片综合利用和已有线航测等。在总结经验的基础上,1960年制订了第一部铁路航测作业细则;1976年颁布了铁路测量技术规则的《航空摄影测量》篇。在此期间,航测生产技术方法上的主要进展有:70年代初,解决了在当时设备条件下用1∶12 000~1∶16 000比例尺航摄像片测制12 000比例尺地形图的技术关键;开始应用解析空中三角测量加密代替模拟法加密;在外业控制测量中开始应用光电测距仪;1978年开始应用航天遥感图像进行地质判释工作。
3. 改革开放和进一步发展阶段(1979年~1997年):随着全国改革开放形势的发展,铁路航测遥感事业也进入了一个新的发展时期。除了继续完成新线可行性研究、初测阶段的航测生产和既有线应用航测进行复测任务外,这个时期铁路航测遥感发展的主要特点是:应用现代高新技术改造和提高铁路航测传统技术,扩大铁路航测遥感技术应用领域,全方位多层次地为国民经济建设服务。其主要内容包括:在航测外业中普遍应用gps技术测定控制点点位;在航测内业测图中普遍开始应用机助测图系统和解析测图系统进行数字化测图;大量应用遥感卫星图像进行新线可行性研究、方案比选和既有线病害调查;大量应用航测方法进行既有线复测;进行城市大比例尺测图等。
铁路勘测与设计有其自身的行业特点。铁路是线状建筑物,勘测工作基本上是沿带状进行,故其航空摄影、控制点布设与施测、内业测图等均是沿铁路线路两侧带状进行。铁路设计用图属专业用图,要求成图过程中确保铁路线路所经地区带状范围内的测图精度。铁路是国民经济大动脉,工程量大,投资巨大,工期长,一经建成很难改动,稍有疏忽和失误,后患无穷,故必须从战备、经济、地形、地质、水文等多种条件、多种因素进行方案比选,这就要求为方案比选和工程于以上特点,目前我国航测遥感技术应用于铁路勘测设计工作中的主要技术方案有如下几种:
1. 在新线可行性研究阶段,配合线路人员在1∶50 000地形图上完成方案研究报告,充分利用已有的1∶35 000~1∶50 000航摄资料、部分地区的1∶15 000~1∶30 000资料和遥感卫星图像资料,利用航测遥感技术的优势,在大面积内进行方案研究、论证和比选,必要时可以利用已有航摄资料编制1∶20 000、1∶10 000或1∶5000航测地形图作进一步论证,以选定需要进行初测的方案。实践证明,航测遥感技术在这一阶段中的优越性十分明显,基本上可以保证不遗漏任何方案。
2. 在已确定需进行初测的区域上进行航带设计、大比例尺航空摄影、外业控制测量与调绘,完成供初步设计使用的1∶2 000带状图的测制。 如有测绘1∶10 000地形图的1∶15 000~1∶30 000的航摄资料,也可利用它们补做航测外业(一般需全野外控制)后,完成1∶2 000或1∶5 000带状地形图测制。 在外业控制测量与调绘的同时,应根据线路、地质、路基、桥梁、隧道等工种日后设计的需要,加选各类专业用点,并进行各种专业调绘与调查工作。
3. 对个别工程点(如大桥桥址、隧道进出口等)所需的1∶1 000或1∶500大比例尺地形图,当采用测制1∶2 000地形图的航摄资料时,应采取加强各环节技术措施的方法来测制或采用地面摄影测量方法测制。
4. 用航测方法进行既有线复测时,一般是沿线进行大比例尺带状航空摄影(1∶8 000~1∶1 2000),然后用通常方法测绘1∶2 000地形图和枢纽、站场、车站的1∶500或1∶1 000地形图。
二、铁路航测遥感的技术方法
1. 航空摄影与遥感图像获取
80年代之前,航空摄影工作主要由中国民航局航摄大队独家专营,其后随着市场经济体制的逐步建立,现已有多家公司经营此项工作。
航摄飞机类型主要有:呼唤ⅱ型,运5、运12、里-ⅱ,双水獭型、安30型等(80年代前还曾使用伊尔14等);航摄仪类型主要有:rc-10、rc-20、rc-30、rmk、lmk等(80年代前曾使用过a&phia-t2、rc-8等)。早期摄影像幅均为18 cm×18 cm,自80年代以来绝大部分航空摄影已采用23 cm×23 cm的像幅。航摄比例尺与测图比例尺的关系为:
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