摘要：文章介紹了在測繪基礎(chǔ)資料不全、通行困難的高原和沙漠等地形圖空白區(qū)，進(jìn)行工程可行性研究，GIS和RS技術(shù)對合理確定路線方案的重要性。

關(guān)鍵詞：GIS、RS技術(shù)；公路建設(shè)；可行性研究；基礎(chǔ)測繪

中圖分類號：U412.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2009）01-0139-02

新疆地域廣闊，地形特點(diǎn)是山脈與盆地相間排列，盆地被高山環(huán)抱，總的輪廓呈“三山夾兩盆”的地貌格局。既有高聳的山脈，又有低洼的盆地，廣闊的沙漠，深切的河谷，地貌類型復(fù)雜多樣。地質(zhì)災(zāi)害類型很多，發(fā)生頻繁，主要的地質(zhì)災(zāi)害類型還有崩塌、碎落、滑坡、泥石流、地面塌陷、煤層自燃、濕陷性土、軟弱土、凍土、沙害、鹽漬土以及雪害、季節(jié)性洪水和大風(fēng)等自然災(zāi)害。

一、基礎(chǔ)測繪成果資料的現(xiàn)狀

（一）控制點(diǎn)破壞嚴(yán)重

新疆國土面積為166萬多平方公里，約占全國總面積的六分之一。空間定位的基礎(chǔ)控制網(wǎng)大部分為上世紀(jì)60～70年代布設(shè)，由于自然風(fēng)化和人為破壞，大部分基礎(chǔ)控制點(diǎn)遭到不同程度的損壞，大大降低了使用功能。

（二）基礎(chǔ)測繪資料欠缺

因新疆高山峻嶺較多，沙漠遼闊，無人區(qū)分布廣泛的特殊地理環(huán)境，使現(xiàn)有基礎(chǔ)測繪成果資料覆蓋率低，在工程建設(shè)中使用頻率最高的1：1萬和1：5萬地形圖的覆蓋率低和成圖范圍更少，尚有很多地區(qū)為空白區(qū)，因通行及后勤保障困難，測圖難度極大。

（三）已有資料陳舊

已有測繪成果資料因成圖年代久遠(yuǎn)，現(xiàn)勢性太差。近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人口的快速增長，城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)模發(fā)展飛快，農(nóng)林業(yè)用地的面積和布局也發(fā)生了巨大的變化。隨著全球氣候的急劇變化及人為因素的長期作用，河流、湖泊、森林及草原植被等生態(tài)環(huán)境發(fā)生了較大的改變。實(shí)際地貌、地物和城鎮(zhèn)范圍及地名與成果資料相差極大。

二、我區(qū)公路建設(shè)發(fā)展的現(xiàn)狀

（一）主要公路已基本建成

國、省道主干線及省際通道、口岸公路已基本建成或前期工作已基本完成，部分路段有待擇機(jī)進(jìn)行升級改造。

（二）通縣油路建設(shè)很快

通過十五、十一五期間公路建設(shè)的快速發(fā)展，通縣油路建設(shè)工作已基本完成，通村油路建設(shè)工作正在逐步推進(jìn)。

（三）公路建設(shè)進(jìn)入困難地區(qū)

困難山區(qū)的國邊防公路及無人區(qū)的礦區(qū)公路建設(shè)進(jìn)入建設(shè)階段。

三、傳統(tǒng)的公路方案選擇存在的問題

公路建設(shè)項(xiàng)目可行性研究是公路建設(shè)項(xiàng)目前期工作的重要組成部分，是對項(xiàng)目建設(shè)的必要性、技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性和實(shí)施可能性進(jìn)行綜合性研究的工作，是建設(shè)項(xiàng)目立項(xiàng)、決策的主要依據(jù)。

公路可行性研究中路線方案的比選極其重要，而線路長短、過境段的線位、不良工程地質(zhì)地段的繞避、特殊困難山區(qū)路段的穿越位置、占用農(nóng)田、草場及林地、拆遷房屋和礦產(chǎn)資源壓覆等問題又是影響路線方案選擇的重要因素。傳統(tǒng)的地形圖紙上定線，由于受我區(qū)已有基礎(chǔ)測繪成果資料現(xiàn)狀的制約，路線方案的合理確定非常困難。即使對紙上初定的路線方案進(jìn)行實(shí)地的修正，因受通行條件和視野的局限，宏觀性較差，難于統(tǒng)籌兼顧，只能對局部方案進(jìn)行優(yōu)化，致使確定的路線總體方案出現(xiàn)偏差。要做到路線方案的總體合理，需進(jìn)行反復(fù)的實(shí)地核對及調(diào)整，外業(yè)耗費(fèi)時間長、資金多?；A(chǔ)測繪資料空白的高原山區(qū)等困難地區(qū)路線方案比選更加困難。

四、GIS、RS技術(shù)在公路可行性研究中的作用

（一）GIS、RS技術(shù)的含義

GIS是地理信息系統(tǒng)的總稱，它包含了衛(wèi)星影像資料、航空攝影資料、地名資料和地面GPS三維控制資料等內(nèi)容。RS是遙感系統(tǒng)的總稱，它包含了影像資料的判譯、融合技術(shù)。

（二）GIS、RS技術(shù)的工作原理

解譯步驟包括解譯前的準(zhǔn)備工作、建立解譯標(biāo)志、室內(nèi)解譯、野外驗(yàn)證等。

解譯前準(zhǔn)備工作：選定作為解譯用的基礎(chǔ)影像，并且搜集與圖象解譯內(nèi)容有關(guān)的各種圖件資料和文字資料，熟悉解譯地區(qū)的基本情況，并制訂解譯工作計劃。

建立解譯標(biāo)志：首先在室內(nèi)通過對衛(wèi)星圖像的分析研究，確定野外考察的典型路線和典型地段，然后通過衛(wèi)星圖像的野外實(shí)地對照、驗(yàn)證，從而建立各種地物目標(biāo)在圖像上的解譯標(biāo)志。衛(wèi)星圖像的目視解譯標(biāo)志，主要有圖像的色調(diào)、形態(tài)、組合特征等。

室內(nèi)解譯：首先對具體解譯區(qū)域進(jìn)行宏觀分析，建立總的概念，然后再根據(jù)解譯標(biāo)志，進(jìn)行專題內(nèi)容的識別與分析。

野外驗(yàn)證：在解譯工作完成之后，為保證解譯結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須通過野外抽樣調(diào)查，對解譯中的疑點(diǎn)做進(jìn)一步核實(shí)，并對解譯完成的專題影像草圖加以修改和完善，并初選路線方案。

應(yīng)用RS技術(shù)對初選路線方案走廊帶的地貌單元、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)和特殊地質(zhì)現(xiàn)象等工程地質(zhì)條件進(jìn)行解譯。使路線選擇盡量避開有活動斷裂帶、大型采空區(qū)、不良地質(zhì)（如軟土、鹽漬土、膨脹土、多年凍土等）、滑坡、雪崩、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻繁的區(qū)域。利用遙感數(shù)據(jù)提供的大范圍不同比例尺的三維空間可視化數(shù)字地圖（包含了地形、地貌、地物、地質(zhì)、水系、災(zāi)害、環(huán)境等的大量信息），進(jìn)行占地、拆遷、筑路材料和生態(tài)環(huán)境等的調(diào)查和評價。在路線選擇時盡量避開農(nóng)田、自然保護(hù)區(qū)、水資源保護(hù)區(qū)、文物及遺址保護(hù)區(qū)、高壓輸電線路、地下油氣及輸水管道、大面積綠地、居民區(qū)、大型蓄洪區(qū)及水庫等，盡量減少征地拆遷。

利用遙感技術(shù)成圖精度均勻，具有位置準(zhǔn)確和視野開闊的特點(diǎn)，綜合考慮走廊帶的社會、經(jīng)濟(jì)、地形、地貌、地質(zhì)、氣候、交通等諸多因素，建立的數(shù)學(xué)模型、全面的進(jìn)行分析，客觀的進(jìn)行公路路線的多方案比選，合理選定路線方案。

數(shù)字衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)、衛(wèi)星影像圖、DEM數(shù)據(jù)、解譯的信息的精度達(dá)到1：5萬地形圖的數(shù)學(xué)精度和幾何精度，滿足了公路可行性研究的要求。

（三）GIS、RS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

公路路線屬于地表線形地物，延伸距離遠(yuǎn)，跨越的地物、地貌單元和各種地質(zhì)類型多。項(xiàng)目區(qū)域的宏觀地質(zhì)環(huán)境及微觀地質(zhì)結(jié)構(gòu)對公路建設(shè)前期工作中路線方案的選定尤為重要。工程地質(zhì)遙感技術(shù)是近年來引入工程建設(shè)前期工作中用于判斷和識別項(xiàng)目區(qū)域工程宏觀地質(zhì)環(huán)境的重要輔助技術(shù)手段，此技術(shù)是基于衛(wèi)星影像資料通過波段合成及熱成像技術(shù)的不斷發(fā)展而得到廣泛應(yīng)用的。通過對精度衛(wèi)星影像片采用不同波段的技術(shù)合成數(shù)據(jù)和色彩顯示及影像片直觀反映的項(xiàng)目區(qū)域的地表狀況對比分析判譯，再利用已有的項(xiàng)目區(qū)域的工程地質(zhì)圖等技術(shù)資料，初步確定項(xiàng)目區(qū)域的宏觀地質(zhì)環(huán)境。對區(qū)域內(nèi)的斷裂帶、采空區(qū)、鹽漬土的分布區(qū)域、碎落崩塌、泥石流、故河床和湖泊的沉積情況、地質(zhì)拗陷及漏斗、冰川分布、雪崩和山洪的分布及運(yùn)動趨勢、沙漠的分布及移動趨勢均可進(jìn)行初步的大范圍的揭示?？朔壳皞鹘y(tǒng)的采用技術(shù)人員現(xiàn)場踏勘，因經(jīng)費(fèi)和通行環(huán)境、人的自身?xiàng)l件和時間因素而使得項(xiàng)目區(qū)域地質(zhì)環(huán)境調(diào)查范圍小，不全面而造成的路線方案選定出現(xiàn)局限性，也避免了傳統(tǒng)方法即費(fèi)時又費(fèi)力的缺點(diǎn)。

在項(xiàng)目區(qū)域地質(zhì)環(huán)境初步了解的前提下，初步進(jìn)行工程地質(zhì)選線，繞避不良的工程地質(zhì)地段和有重大工程地質(zhì)病害的地段。根據(jù)衛(wèi)星影像圖所反映的不同地質(zhì)病害的分布情況和類別，對初步確定的路線方案沿線進(jìn)行有針對性的實(shí)地地質(zhì)調(diào)查和勘探，通過微觀的調(diào)查資料與宏觀的地質(zhì)判譯資料的對比分析和糾正，確定項(xiàng)目區(qū)域的總體工程地質(zhì)條件。充分利用衛(wèi)星影像圖范圍廣的特點(diǎn)，提高工程技術(shù)人員合理選擇路線方案的視野，確定合理的推薦路線方案。

任何地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生都會在地貌上留下變形跡象。利用彩紅外像片，根據(jù)形體光譜（色調(diào)），影紋和幾何形態(tài)特征，進(jìn)行判別和圈定其邊界范圍。識別災(zāi)害類型，并通過收集閱讀已有資料和少量實(shí)地典型公路段的考察，建立地質(zhì)災(zāi)害判譯標(biāo)志，為工程可行性研究提供寶貴信息。

結(jié)合地貌分類、構(gòu)造、巖性等遙感解譯，為公路可行性研究提供工程地質(zhì)資料，對重點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行不良災(zāi)害性地質(zhì)解譯，結(jié)合少許調(diào)查資料查驗(yàn)，解釋出不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，如活動性沖溝，表面滑坡，溝谷性泥石流，古墓群，地下河，巖石等，進(jìn)而在最終確定線路的比較分析中予以充分考慮。

GIS、RS技術(shù)在研究路線方案、評價路線工程地質(zhì)條件、分析公路病害發(fā)生、征地拆遷、環(huán)境保護(hù)的宏觀控制中較傳統(tǒng)方法有顯著的優(yōu)勢。GIS、RS技術(shù)在公路可行性研究中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)可歸納為以下幾個方面：

1．調(diào)查中能充分發(fā)揮多、快、好、省優(yōu)勢，以較少的投入和較短的外業(yè)期間內(nèi)，高效查明工作區(qū)的工程地質(zhì)條件，節(jié)省工程勘探投資。

2．遙感技術(shù)的宏觀性強(qiáng)的特點(diǎn)適宜于大范圍的公路路線方案優(yōu)化選擇。

3．采用遙感技術(shù)進(jìn)行公路工程地質(zhì)調(diào)查，易于發(fā)現(xiàn)常規(guī)地質(zhì)調(diào)查難以發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)病害，如暗河、采空區(qū)、滑坡、溶洞和變遷河床。

4．適用于基礎(chǔ)測繪資料欠缺，通行條件困難的高原和沙漠地區(qū)的路線方案比選。

5．因衛(wèi)星影像資料具有現(xiàn)勢性較強(qiáng)的特點(diǎn)，真實(shí)地反映了項(xiàng)目沿線的最新地貌、地物特征，可及時糾正因使用陳舊地形圖紙上定線而產(chǎn)生的誤差。

6．利用影像資料色彩鮮明的優(yōu)勢，準(zhǔn)確區(qū)分綠洲、草原及林地的邊界，為環(huán)保選線提供可靠依據(jù)。

7．利用不同時段的衛(wèi)星影像資料進(jìn)行對比，可以清晰的反映出流動性沙漠的遷移趨勢和速度，為合理選定路線位置提供依據(jù)。

8．利用地理空間數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)道路線形及全景透視圖的三維仿真模擬，用來檢查路線平、縱設(shè)計的合理性，從而提高路線的設(shè)計質(zhì)量。

因此，GIS、RS技術(shù)在公路可行性研究中可以很大程度地避免傳統(tǒng)紙上定線的缺陷，能夠較好地解決公路中存在的上述問題。尤其是高原山區(qū)、荒漠無人地區(qū)等無基礎(chǔ)地理資料的困難地區(qū)具有常規(guī)方法所無法比擬的優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：李培武，男，甘肅武威人，新疆公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院高級工程師。