高分遥感技术在古交市路网规划中的应用

王 芳

（山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030012）

近年来，随着遥感技术的快速发展，遥感技术开始大范围地应用于路网规划以及各种自然灾害所造成的公路、水路破坏与损毁的监测评估等，交通遥感技术逐渐进入了快速发展的阶段。

在路网规划时，运用传统外业调查方法获取基础数据信息时，需要规划人员进行实地考察、统计等工作，这样需要花费大量的人力、物力、时间等，且获取的信息往往比较局限，对路网规划的效果影响较明显[1]。本文选取古交市公路网规划作为示范项目，基于高分遥感影像，利用道路网提取、道路附属设施提取作为辅助资料与数据，开展公路网规划等业务。与传统方法相比，克服了常规调查方法所需要的人力物力多、工作量大和所需费用高的弊端，取得了显著的经济效益和社会效益。

1 项目概况

古交市是太原市下辖的县级市，位于太原市西北部，东西宽 50 km，南北长 53 km，国土面积1 542.59 km2。

古交市有着丰富的焦煤资源，是山西省主要能源供应地之一，同时，古交市交通便利，是太原和晋西北现代城市的交通枢纽。随着《山西省国省干线公路网规划》的调整，对古交市公路网提出了新的目标和要求，原公路网规划已经不适应社会经济发展的需要，迫切要求古交市公路网与之协调。

图1 古交市在太原市的位置图

面对“十三五”时期山西省经济社会发展及交通运输事业发展的新要求，古交市提出了“大交通”的发展思路，以太原西二环高速公路和太古高速公路西延的建设为契机，通过对公路网布局规划的调整和优化，打通古交市境内“一河三川”的交通联系瓶颈，实现对外交通主干线公路的合理对接，解决现有国省道穿城而过的问题。同时，按照古交市产业转型发展的需要，利用现有县乡公路构筑旅游通道，为支撑这些经济社会发展目标的实现，需要重新调整古交市公路网规划。

2 分析过程

2.1 数据处理

2.1.1 高分影像数据处理

本次获取2015年2月份古交市示范区域内高分2号全色多光谱影像数据，如图2显示，面积约1 500余平方公里。

2.1.1.1 数据获取情况

a）产品 GF2-1A级产品；

b）选择标准 云量少；

c）产品组成 全色影像（0.8 m分辨率）、多光谱影像（3.2 m，4个波段）；

d）数量 共11幅；

e）影像获取日期 2017年11月7日；

f）处理方法 遥感影像配准、融合技术、遥感影像判读技术、基于二值化和专家库的道路及配套设施的提取方法，面向对象的交通功能分区分类技术、目标识别技术、遥感地质解译方法等。

图2 古交市示范区覆盖高分二号影像图

2.1.1.2 遥感数据处理流程

在ENVI软件的支持下，对卫星影像进行几何校正、色彩增强、配准等预处理。遥感数据处理流程如图3。

图3 影像处理流程

2.1.2 其他数据处理

收集古交市的公路网现状情况、社会经济发展现状与预测等调查资料，作为辅助数据。

2.2 判译方法

结合地形图、影像及其他辅助资料，建立多维度的解译标志。图像经过分类后，各类地物得到区分，利用ENVI软件将分类后的图像与原图像进行分析，从而辨别不同的地物类别；对于无法确定的区域，可通过实地外业调查来确定；对于可能同时存在两类地物的一些边界区域，研究人员需要大概判别这两类地物各自所占的比重，将比重小的忽略不计，并计算到比重较大的另一类地物中去[2-3]。

在室内完成初步解译之后，需要通过外业调查对不吻合、不确定的进行实地拍照，最后再进行室内纠正，对图像进行校准。

2.3 结果分析

本示范项目利用高分信息对路网规划基础资料进行识别，快速、准确地获取了地形地貌特征、环境因子信息、路网长度和路网的现状、道路附属设施等信息，节省了大量的人力、物力，对示范区路网规划提供良好的保障，为交通路网规划方向提供新的途径。

2.3.1 路网监测及更新

高分遥感数据具有覆盖范围广和时效性的特点，利用遥感技术可以获得城市交通现状的总体状况。

根据统计资料，2015年底古交市公路通车总里程为994.608 km，根据行政等级划分，其省道5条共104.941 km，县道7条共163.337 km，乡道59条共462.766 km，村道251条共263.564 km。

图4 路网分布专题图

图5 道路分级专题图

利用遥感技术对古交市的道路网进行提取，如图4、图5。分析可知，截至2015年末，古交市公路通车总里程为954.808 km，其中高速公路为4.296 km，省道5条共114.189 km。

结果表明，基于高分遥感数据对道路网数据进行提取，其精度明显提高。

基于高分遥感影像，利用此专题信息，获得的数据覆盖范围较广，可全面对区域已有路网信息进行有效的监测和更新，改变传统的数据外业调查模式，有效获得交通现状的总体状况，为路网规划、调整提供依据。

通过高分遥感影像对古交市基础交通设施的提取结果，可以发现目前公路现状存在以下问题：干线公路均汇交于古交城区，穿城而过，对市区环境带来较大影响，加剧了交通拥堵，制约了城市的扩容提质。

2.3.2 路域环境因子提取

通过高分遥感手段提取路域环境因子，如植被、水体、建筑等，从而实现对示范项目区域的自然情况的调查。图6为环境因子提取结果，利用此专题信息可为合理确定公路网布局提供辅助信息，大大节省了野外踏勘工作量，有助于保护生态环境。

通过对古交市的环境因子提取，可以发现古交市总体地势特征为“一河三川”，即汾河、屯兰川、原平川和大川，四周环山，境内主要公路通道也基本沿“一河三川”布局。因此古交市宜因地制宜，充分结合地形地貌条件，合理布局。

图6 各类环境因子提取结果

2.3.3 铁路设施提取

基于高分遥感影像，可以全面、准确地获取目前城市交通中服务区等道路附属设施、铁路的基本信息数据，力求在规划中做到布局合理、标准适宜、设施齐全。图7（见58页）为铁路分布提取结果。

通过对古交市的环境因子提取，可以发现古交市地形以山岭河谷为主。市域四周有群山围绕，地形较为复杂。在古交市中部自西向东在市区北部有汾河穿城而过，在古交市的南部地区有大川河、原平河、屯兰河，因此古交市宜因地制宜，充分结合地形地貌条件，依山就势，合理布局。

3 效果分析

古交市示范工程以高分遥感数据为主，结合地理数据，对现有不同等级公路网及附属设施、铁路网、地表覆盖等情况进行示范应用，以“尽量利用旧路，少占耕地”的原则，结合规划古交市公路的位置和地形，结合遥感影像数据，在综合分析及多方案比选的基础上，选择出总体效益好、对整个公路网功能发挥作用突出的路线和路段进行路网规划。

图7 铁路分布提取结果

利用高分遥感技术开展公路网规划等业务，标志路网规划业务领域突破传统的地面数据采集方式，迈入新的发展阶段。

古交市利用高分遥感影像来辅助规划工作，取得如下效果：

a）提升了调查数据质量。路网规划调查范围广，若想得到完整、准确的数据较为困难。通过高分遥感技术，可以得到最新的数据，并与传统方法数据相互校核，有效提升基础数据质量，产生新的数据价值。

b）提升了路网规划方案质量。以高分遥感数据为主，辅以局部测绘、勘探、专业调查的新方法，最突出的优势是可以低成本高效率地进行多方案量化比选，从方法上保证了路网规划方案质量的提升。

c）提升了社会经济效益。应用高分遥感技术对于路网规划进行基础调查，大大节省了调查及相关数据处理的费用，节约了工作周期，提高了工作效率，具有显著的社会经济效益。

4 结论

与常规路网规划研究方法相比，采用遥感技术进行公路网规划研究，可以提取规划要素的专题信息，为城市路网规划提供较全面的基础数据；其次，费用低、效率高、消耗人力少，且成果可靠，宏观性强。

今后，结合地理信息系统实现定量化、智能化，将是遥感解译的发展方向，也会在室内公路选线、设计等方面发挥更重要的作用。