浅谈工程建设中摄影测量与遥感技术的应用
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摘要：随着摄影测量与遥感技术的不断发展，传感器空间分辨率和光谱探测能力不断提高，迅速发展的雷达干涉测量、高分辨率卫星遥感、高光谱遥感等新技术为铁路建设中应用摄影测量与遥感技术注入了新的活力。此外，随着摄影测量与遥感的进一步发展，特别是与GPS、GIS技术的集成应用，将为我国工程建设提供动态基础信息和科学决策依据。本文在阐述摄影测量与遥感技术的一般原理基础上，对其在工程建设中的应用进行了深入分析。
关键词：摄影测量 遥感 工程 应用
随着摄影测量发展到数字摄影测量阶段及多传感器、多分辨率、多光谱、多时段遥感影像与空间科学、电子科学、地球科学、计算机科学以及其他边缘学科的交叉渗透、相互融合，摄影测量与遥感已逐渐发展成为一门新型的地球空间信息科学。实践表明，在工程建设中，摄影测量与遥感作为一种先进的勘测技术手段，在提高选线质量和勘测资料质量；提高勘测设计效率；改善勘测工作条件；节省基建投资等方面，具有明显的经济效益和社会效益，是工程勘测设计和现代化管理的重要内容。
一、摄影测量与遥感技术概述
摄影测量与遥感是从摄影影像和其他非接触传感器系统获取所研究物体，主要是地球及其环境的可靠信息，并对其进行记录、量测、分析与应用表达的科学和技术。其中，摄影测量，尤其是数字摄影测量是国际测绘科学与技术中的一个重要研究方向，它是对数字(或数字化)影像自动(或半自动)进行像片内定向、相对定向、绝对定向、自动空中三角测量、数字影像匹配、建立数字高程模型、制作数字正射影像、提取地物要素，实现基于软拷贝的全数字化摄影测量的理论、算法、软件的应用。
与经典的摄影测量相比，其主要差别在于经典摄影测量的处理对象是光学影像，即像片，而数字摄影测量的处理对象是数字影像。数字摄影测量处理的基本过程如下：
1、数字影像的获取途径。（1）由CCD相机或摄像机直接获得数字影像。数字影像可直接进入计算机以图像文件保存，或记录在磁带上；（2）由经典的摄影仪器(即量测相机和非量测相机)对观测对象摄像，获得像片后用扫描仪将影像完全数字化，输入计算机便得数字影像。数字影像可由图像文件长期保存。
2、坐标量测。分为单像量测与立体量测，单像量测又分为自动量测与手工量测。对于不同影像条件及量测要求，采用了不同的量测方式。例如对于水电工程变形的某些对象，采用影像自动量测的一些要求是很难达到，因此使用手工量测。量测的精度与量测的方式有关，例如对于自动定位(量测)的精度则与算法-数学模型有关，用模式识别和特征提取的方法，十字交叉中心的定位精度可达0.2像素；对于手工量测，能够达到1个像素。
3、平差计算。与常规摄影测量完全相同，例如，光束平差法、直接线性变换法等。
4、建立数字地面模型。根据平差计算出的误差结果及同名点的空间坐标，依据不同的DEM数据点采集方法来建立数字地面模型(或表面模型)。
5、测制等高线及正射影像图。根据建立的数字地面模型自动绘制等高线，利用透视变换原理根据数字地面模型绘制正射影像图。
遥感技术的应用包括卫星图像的宏观判释和航空遥感图像的微观分析。一般先进行卫星图象的宏观判释，然后再进行航空遥感图像的微观判释。卫星图像目前主要应用陆地卫星TM图像、法国SPOT卫星图象;航空遥感图象以全色黑白航片和彩色红外航片为主，其他遥感片种一般特殊需要时采用。随着遥感技术的快速发展，获取遥感影像的卫星越来越多，如SPOT，Ikonos，QuickBird以及国内的资源卫星等，卫星遥感技术具有以下特点：
1、卫星影像图的平面精度可达25m，直观，信息量丰富，判读性强，现势性强。
2、经济性好，购买一景5m全色数据的经费为1.5万元，覆盖面积为3600km2。
3、绝大部分工作在室内进行，不受地理条件的限制，具有较高的自动化程度和较小的劳动强度。
4、可以根据影像获取不良地质条件及地质灾害信息，如:山体滑坡、泥石流、活动断裂带等。
5、易于信息分层、高精度复合及进行动态分析，生成各种专题图，如果辅以多时相的图像信息对于土地利用变迁、大型工程建设、自然灾害的监测和控制都会起到很好的作用。
二、工程建设中摄影测量与遥感技术的应用
2.1 必要性
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。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。
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。由于遥感图像所独有的宏观性、一定的穿透性、全面性、真实性以及丰富的地物、地质信息,能快速提供可靠的地形地貌、地质构造和地物判别的信息,加上遥感制图有速度快、质量高、节省人力物力的技术优势,因此,合理地将摄影测量与遥感这种先进的勘测技术运用于工程建设中,可以迅速得到所需要的大面积、多样化的信息。摄影测量与遥感技术在工程建设中的应用，可以克服单纯地面勘测的不足，它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。
2.2 应用的特点及趋势
摄影测量与遥感技术在工程建设各个领域的应用，均有其各自应用特点，不应生搬硬套。在工程选线、选址勘察中的应用与上述各个领域的应用有所不同，其应用特点如下：
1、对勘测成果的精度要求较高；
2、勘测工作从面到线到点(或从面到点)、从粗到细，逐步深化；
3、强调进行外业重点验证，以提高工程地质勘测质量。
4、勘测成果质量很快得到工程施工的验证，对与错，泾渭分明，很快得出结论；
鉴于上述特点，因此，摄影测量与遥感技术的应用，既要求应用宏观的陆地卫星图像，又要求应用精度较高的航空遥感图像，两者相结合，才能取得较好的应用效果。
雷达干涉测量是我国遥感事业发展的趋势之一,目前国家除了在雷达处理上下功夫外,在双天线星载雷达的研制和卫星发射方面也在努力攻关,将雷达干涉测量这一新的成果应用于工程建设是摄影测量与遥感应用发展的趋势之一。
三、摄影测量和遥感技术的具体应用――以水利水电行业为例
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。
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年开始应用摄影测量与遥感技术，目前，已广泛应用于水利建设的许多方面。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摄影测量与遥感技术。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，均应用了摄影测量与遥感技术。水利部门应用摄影测量与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。
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