随着航天技术的飞速发展，遥感信息的获取向动态时空地理信息发展。获取平台有卫星、飞机、地面传感器；获取方式有摄影、扫描、感应^[1-3]。目前，分辨率很高的商业对地成像卫星有GeoEye-1、SPOT5、IKONOS、Quick Bird，能提供0.4 m、0.5 m、0.6 m高分辨率卫星资料；而谷歌公司的Google Earth平台则集成了全球所有中高分辨率卫星数据和少量低分辨率卫星数据，具备方便、快捷查询全球地理、地貌、影像信息的功能。Google Earth的卫星影像数据在乡村、山区的分辨率为10~30 m，在大中城市分辨率达0.6 m级，可清晰显示水系、村庄、工厂、居民区以及各级道路网。这些高分辨率的卫星影像以其现势性、清晰度、地理精度、实时定位性为铁路勘察设计提供了技术支持，为此，本文结合工程实践，阐述了高分辨率卫星影像在铁路勘测、地质调查、初测及方案可行性研究方面的应用情况。实践表明，遥感信息技术的应用有效地提高了铁路勘察设计的效率和质量^[4-11]。

1 铁路勘测

1) 控制点选点与布设。传统铁路测量平面控制网的布设与选点一般是在既有1：50 000地图上进行，这种方式由于地图老旧，实地反复选择也难以找到理想的点位，增加了外业工作量，延误了工期。而利用卫星影像正好弥补了以上的缺陷，如IKONOS卫星影像覆盖周期仅为1~3 d，可以及时获取线路区域最新数据；使用Google Earth平台进行测量控制网设计和选点，十分方便、快捷、直观、精度高，且现势性好，是测量控制网设计与选点的一个有力工具。根据测区范围，打开Google Earth，依据技术要求、控制网等级实时三维优化网形，实现选点、布点。借助清晰的实地三维地物、地貌就可在室内选出理想的点位。最后使用Google Earth形成的成果*.kml文件，可直接共享于北京奥维公司的奥维互动地图软件，外业人员能快速、高效地到达点位，极大地提高了作业效率。西宁至成都线基于Google Earth的测量控制网设计效果图如图 1所示。

采用航测方法测绘铁路线路带状地形图时，需要布设像控点。像控点分为平面控制点、高程控制点、平高控制点，是航测内业加密和测图的依据。利用Google Earth三维地物、地貌漫游标记功能，可以在满足区域网布点要求时预调像控点位置。例如，将点位尽量布设于交通便利、目标较多的村庄、工厂、学校、居民区附近。平面点和平高点预选在影像清晰的地物上，如交角很好的房顶角、围墙拐角、影像圆、小、黑的灌木中心；高程点预选在平坦的地面上。配合奥维互动地图软件，刺点人员通过实时导航到达预布设的像控点，提高了作业效率和刺点质量。西宁至成都线基于Google Earth的像控点布设效果如图 2所示。

2) 像片调绘。遥感信息技术促进了像片调绘向电子调绘的飞跃，基于Google Earth的地理信息系统现势性强，具有多时相数据，为像片调绘提供了有力的工具。在卫星影像分辨率达0.6 m级的大中城市、县城乡镇，卫星影像能清晰显示各等级公路网的分布与名称及水系网的名称。河流的流向可通过Google Earth的遥感影像信息进行解译，判断影像中的河心州锐角，码头停泊船只的船头方向，浮桥、鱼网的摆动方向，小溪、小河汇入主河道的锐角等，实现河流流向的判定。丰富的地理名称和人文信息为像片调绘内业判释提供了依据。某些地区的高清卫星影像甚至能显示出电力线的连接和地上、地下管线的痕迹，极大地方便了像片调绘工作。实际应用中，采用Global Mapper 13软件进行文件格式转换，将AutoCAD 2007下的电子调绘坐标分幅文件(*.dwg格式)转换成Google Earth需求的文件格式(*.kml格式)，直接共享于Google Earth平台协助像片调绘的内调，共享于北京奥维公司的奥维互动地图完成像片调绘的外调。西宁至成都线基于奥维互动地图的像片调绘外调实际效果如图 3所示。

2 铁路地质调查

1) 地质调查。新建铁路预可研、踏勘初测、可研阶段需要快速、准确地提供地质资料，为方案贯通和比选方案优化提供有力的支持。卫星影像以其覆盖面积大、现势性好、多时相、多遥感器、多光谱在地质调查的遥感图像判释与解译方面发挥着重要作用。

卫星影像在进行多波段信息增强与彩色合成后，再对图像进行数字镶嵌和彩色校正，使卫星影像信息丰富、一致，有利于判释和宏观解译。卫星影像可以从宏观上解译铁路沿线的地形地貌，如山地、平原、戈壁、沙漠、盆地、黄土地貌、喀斯特地貌、湿地等，分析各种地貌的成因、规律，找出影响铁路选线的地质构造和地形地貌，如黄土地貌的坑穴、漏斗、冲沟、断裂带，南方地区的喀斯特地貌、溶洞、暗河。在影像上重点标记，配合野外工程地质调查。另一方面，不良地质条件指影响线路设计的因素，如移动沙丘、盐碱地、滑坡、塌陷、地裂缝、崩塌、泥石流等。这一阶段采取卫星影像和航空像片相结合的方法完成遥感信息解译，航空像片采用1：8 000~1：10 000比例尺，对像片影像扫描放大，色彩变换合成使其达到真彩色的自然效果。一般先利用卫星影像对整个线路区域易发生地质灾害的危险地段重点标记，再利用航空影像比例尺大、清晰、能组成立体模型三维观测的优势确定地质灾害的具体位置、规模、大小，然后实地调查。收集多时相的卫星影像还可以了解地质灾害发展的趋势、速度, 完成动态分析。

在黄(陵)韩(城)侯(马)铁路新建双线电气化铁路中，地质调查利用卫星影像对多处不良地质条件进行了判释、解译。主要的有澄城县西南、合阳县东西一线煤矿采空区形成的塌陷、地裂缝区域；禹门口断裂带、韩城北-路井断裂带、合阳-永丰断裂带、金水沟崩塌滑坡区等。利用经计算机处理的卫星影像配合航空影像解译沿线地区的重点地貌和特殊地质构造断裂带，得到了较好的效果。韩城北-路井断裂带部分卫星影像如图 4所示，从图中可以看出，断裂带显示形状、色彩、色差有明显不同。

在黔(县)张(家界)常(德)地质调查和选线中，利用SPOT和TM卫星影像，借助数字化解译平台解译山区岩溶发达地区的地质条件，如构造、洼地、暗河、岩溶漏斗、溶洞、石柱等并矢量化成图，可以及时避开岩溶发育区和构造活跃区不良地质条件，降低工程风险。利用SPOT卫星影像遥感信息解译岩溶洼地和地下暗河的效果图如图 5和图 6所示。

2) 水文地质调查。其要素包括湖泊、池塘、江河、港湾、河口、海岸线、运河、沟渠、人工水库、泉、暗河、高寒湿地等。利用卫星影像，采取计算机自动提取水体信息和人工判译相结合的方法，对铁路贯通方案经过地区的水文地质条件详细调查，为优化比选方案和桥隧设计提供及时准确的水文地质资料。

利用不同时相的卫星遥感数据，经计算机几何纠正、叠加配准等处理，可以定量提取水体的动态变化信息，从而模拟水涯线的演变规律。从卫星影像上能清晰地分析冲积扇的规模、河谷和冲沟的形状大小、河道的位置和支流的角度。当铁路线路通过水文地质条件较差的地区，应尽量绕避或采取桥、隧、涵等设计方案通过。通过分析不同时相的卫星影像动态信息路线，应选择在受水文环境影响而地质条件稳定的地段，如沿溪路段宜选在地质灾害不发育且谷坡平缓的一岸；有河流阶地可用时，应尽量沿阶地设计线路。避免在冲积扇地区设计路堑，线路应绕避泥石流发育区，当线路通过冲沟时，应考虑桥跨越，建桥条件差时，以隧道或明峒渡槽的方式通过；对于暗河发育区线路，应绕行降低施工风险。例如，在西(宁)成(都)铁路勘察设计中，利用卫星影像可以解译线路通过区域的水文地质条件。从Google Earth平台可以看出隆务河入峡谷海拔2 400 m，经20多公里的隆务峡落差达230多米，省道203随着山形在峡谷蜿蜒，河宽约20 m，水流湍急。峡谷两侧高山林立，属于丹霞地貌，隆务河沿峡谷向下游右侧山势陡峻，多崩塌、滑坡、泥石流、落石等地质灾害；左侧山势平缓地质条件稳定，宜于工程施工。考虑隆务峡河水径流量大，沟谷纵横排洪量也大，加之丹霞地貌岩性以中粗粒砂岩、板岩为主，夹薄层灰岩和不稳定砾岩，为不影响山体稳定性和河谷排洪量的角度设计，宜以桥隧相连的方式通过隆务峡。通过在航空影像上的遥感信息解译，喀哈尔乔县级湿地自然保护区可首先考虑应用青藏铁路高寒湿地冻土设计理念。隆务峡卫星影像三维效果如图 7所示。喀哈尔乔县级湿地保护区如图 8所示。

3 铁路选线和制图

1) 选线。卫星影像以其现势感的优势配合小比例尺地形图在设计的初期就尽可能绕避了大型、重要设施和不良地形、地貌、地质条件，达到事半功倍的效果。利用数字高程模型(digital elevation model, DEM)构网生成彩色高程模型叠加卫星影像地图实现三维动态飞行，可以从空中任意角度、高度观察线路通过区的地形、地貌，以选择合理的线路设计，减少了实地踏勘工作量。

在实际应用中，将卫星影像经过正射纠正、拼接镶嵌制作各种比例尺卫星影像平面图，并对主要的地物地貌，如道路、各种水域、县市省境界、居住区等城镇或者乡村等进行表示，结合影像平面图，可以将设计的铁路线位资料、站台等设计方案套合在卫星影像平面图上，按照线路设计标准制成带状线路平面影像图，更为直观地显示出设计是否正确。在铁路工程前期缺乏底图的情况下，将获取的网络影像应用于铁路选线设计，减小了设计前期对底图的依赖性，效果明显。某铁路线路采用卫星影像图结合的选线示例如图 9所示。

2) 1：10 000线路平面图册的制作。应用单景、多景的卫星影像经正射纠正、拼接镶嵌制作成1：10 000卫星影像平面图，叠加矢量化1：10 000地形图(包含公里网、道路、河流、变电站、矿区、村名、城市名、省市县境界、重要建筑物)，叠加稳定的线路方案线位资料、站场设计方案(包含里程、坡度、直线、缓和曲线、圆曲线、曲线半径、站场站址、站名、范围、股道数)，叠加各专业编辑好的设计文件(包含桥、隧、涵、路基、地质), 最后形成带状的1：10 000线路平面图，依据站场大小分幅裁切，用高质量的相纸打印输出，装订成精美的1：10 000线路影像平面图册。

4 结束语

随着科学技术的发展和市场化制度的完善，在未来的勘察设计领域，遥感信息技术的应用将更加广泛。随着航天技术的精益求精，大数据、资源共享、卫星影像的融合势必进一步提升未来铁路勘察设计的水平。在铁路勘察设计的全过程，依据不同的精度要求购买相应分辨率的高清卫星影像，这样有针对性地获取数据，既满足了勘察设计企业的要求，又节约了成本，提高了效率。利用互联网、移动互联网将各勘察设计企业的信息、数据、成果并入大数据库，通过国家级大数据库进行规范化管理，提供有偿服务，使勘察设计企业的成果价值最大化, 避免几个勘察设计企业在同一地区重复工作。