水工环地质勘查及遥感技术分析

水工环地质勘查及遥感技术分析

梁洪成

山东省地质测绘院 山东省 250002

摘要：水工环地质勘查涉及较为复杂的地质水文环境，有关单位需要对其施工过程引起充分关注，传统的水工环地质勘查缺少高分辨率遥感设备的支撑，施工产生的较大误差极容易造成较大的地质水文灾害。地质遥感技术具备使用周期短、精度高、测量数据快及抗干扰能力强的优点，在气象观测、地图测绘、铁路隧道勘测等不同领域中都得到了大规模应用。当前缺少基于地质遥感技术的水工环施工思路，如何有效地规避施工精确度不足的缺陷具备极高的社会经济效益，文章结合某铁路项目施工取、弃土场开展遥感技术识别应用，以便为施工引发的水土流失及防治提供必要参考。

关键词：水工环工程；地质遥感技术；识别应用

引言

地质勘查工作主要指在特定范围区域内，对地形地貌、地下水分布状况等，进行系统性勘查及调查，为后续开展其他工作奠定良好的基础，地质工作顺利实施，决定后续各项项目施工质量。为实现上述目标，技术人员需将先进技术引入地质工作中，确保工作效率及勘察数据可靠性。遥感技术是地球目标电磁辐射信息，应用人造卫星等，高效完成相应数据采集工作，对各项资源分布、环境实际状况合理判定，为地质工作提供便捷。将遥感技术应用于水工环地质工作中，不仅保证工作效率，而且促使勘查数据具有精准性。

1.水工环地质勘查要点

1.1 遥感采集现场数据

水工环地质勘查阶段基础数据的获取需要构建不同区域的测量点位，以此形成完整的结构基准，继而利用地质遥感技术开展不同区域的航测，获取高分辨率遥感影像。水工环工程结构参数可以通过遥感技术高分辨率影像中的线、点、面来确定。水工环施工中的关键参数可以通过SMART3D 技术来确定，其过程如下：首先对遥感技术高分辨率影像进行加载，引入相机参数和控制点位；对 POS 数据进行采集及坐标分析，POS 原始坐标数据则需要通过加密处理；最终通过提取密集点云获取水工环项目施工数据，施工数据可以为项目施工基础点位提供必要支撑。遥感影像需要具备高清晰度、高分辨率的特点，技术人员可以将像素进行必要调整（设定为 2560×1920）。项目施工数据采集过程如下：获取的遥感影像需要进行 MGS 编辑软件的导入，并且利用软件自带的矢量化功能实现遥感影像的矢量化数据处理；利用 MGS 软件拓扑查错选项开展项目施工的查错工作，技术人员则可以根据事先规划的调查参数开展遥感影像赋值处理；最终可以获取纹理清晰度高、色彩种类鲜明的项目施工遥感图。水工环施工遥感几何成像如图 1所示，其中，M1-3 为卫星在施工区域获取的地质图，通过O 点进行信号的返回（N1-3 为 O 点返回的信号）。为了充分降低遥感影像数据偏差，需要在影像图中颜色不明位置进行 1 ∶ 50000 地形图公里网格矫正工作，同时去除不在网格之内的部分。水工环项目施工数据的采集阶段极容易产生偏离误差，此时需要技术人员及时采取动态调整方式来优化数据精确性。

图 1 水工环施工遥感几何成像示意图

1.2 施工钻孔及控制网深度

完成施工数据采集之后，需要开展施工钻孔设置工作，如果现场施工地形较为严峻，则需要进行孔位加密处理，首先需要对偶然性取样进行控制，一般在工程项目构筑物对角点或者周边进行钻孔，考虑到施工钻孔会对构筑物下部主要受力地层产生较大影响，如果土层起伏程度偏大，则可以在设置的两个孔位之间新增一个孔位，以此对地下复杂地质水文数据信息进行动态测定。施工钻孔需要结合多种勘测技术，这样有助于提升现场勘测的精确性，且施工钻孔之间的距离一般控制在 25 ～ 35m；在完成钻孔工作之后，还需要设项目施工控制网深度置，技术人员需要充分结合项目施工区域的既有地质环境，对其中存在的孤石、隐藏河道、防空洞等不利环境进行重点分析，尤其对于潜藏矿物区域，要优先选取冲孔桩施工，避免采取管桩施工。项目施工方案确定之后，初步施工控制网深度的获取也需要参考施工区域周围的地质环境，之后还需要进行打孔，以便详细了解地层环境。

1.3 工程施工

水工环项目施工开展需要在施工控制网深度确定之后依据其布设规律进行，项目施工方案的设计更多需要对施工钻孔布置、控制网深度两个关键参数进行精准化。实际施工过程中，施工控制网深度要求施工钻孔达到某一具体位置之后附加 4 ～ 6 倍桩径，为此，前期开展的施工控制网布设就需要做到有针对性。项目施工采取分层平面点布设的方式能够有效减少俯仰角观测工作量，且为了实现项目施工的进度控制要求，在一些重要位置则可以采取 4 个以上平面点的通视布置，点位的最终确定及导线网点布设则需要经过现场勘查。

2.遥感技术在水工环地质勘查中的具体应用

2.1 工程概况

某地位于省内重要经济区域交接地带，于2019年12 月开展铁路工程项目施工，其中新建铁路路线长度为120km，既有铁路路线为 48km，通过新旧路线的衔接来完善区域物流交通。新建铁路采取国际一级标准进行建设，项目采取设计速度为 120km/h，单线及预留双线条件，铁路沿线存在隧道 6 座，总长度为 15km，新建桥梁 6 座，总长度为 20km，涵洞 212 个。铁路项目建设单位委托相关监理机构开展项目环境水土保持的监测，且到 2021 年 11 月为止，现场的土石方挖填量相对于设计图纸存在较大的差异性，监理机构采取遥感技术对现场项目施工取弃土场进行必要的信息识别调查。

2.2 数据采集及技术开展

现场铁路建设项目取弃土场面积较大，技术人员采取美国制 8 波段 15m 高分辨率 landsat7 型号影像进行施工现场数据采取，其影像数据重叠度大于 5%、含云量在 3% 以下。首先将项目施工区域划分为 5 个不同区域，1、2 区域在 2020 年 1 月开始遥感影像；3 区域在 2020 年 3 月开始遥感影像；4、5 区域在 2020 年 6 月开始影像。区域经过扰动后，1 区在 2020 年 3 月开始影像；2 区在 2020 年 5月开始影像；3、4、5 区在 2020 年 9 月开始影像。影像调查内容主要为铁路施工项目取弃土场面积及经纬度、施工便道数量及长度、取弃土场数量。铁路建设项目施工前后影像需要经过软件进行取弃土场位置的判定，并且需要通过技术人员现场踏勘来确定取弃土场的位置、数量、占地面积等关键指标。

结语

遥感技术在铁路建设活动中得到了大规模应用，通过对铁路建设活动施工前后的遥感技术分析工作，能够对施工区域地标扰动情况进行有效判断，通过现场检查就能够充分判定铁路施工活动中的取弃土场相关参数，对于施工区域的水土保持、生态保护具有良好的警戒督促作用。

参考文献

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