新型测绘技术在铁路用地图绘制中的应用

外 力

（郑州铁路局，河南 郑州 450052）

新型测绘技术在铁路用地图绘制中的应用

外 力

（郑州铁路局，河南 郑州 450052）

通过铁路用地现状分析，提出了采用全解析数字化法测绘铁路线路及其附属设施，采用航测数字化法、激光点云法获取其他地物、地貌，通过权属资料分析、坐标系统变换、权属界线转绘，绘制铁路用地图。

铁路；机载LiDAR；摄影测量；空三加密；三维实景

1 引 言

为解决铁路用地管理存在的实际问题，将机载LiDAR与航空摄影、三维实景技术等新型测绘技术应用到铁路用地图绘制中，可快速有效获取铁路沿线地物、地形数据；基于HeNCORS站定位技术, 采用全解析数字化法测绘铁路线路及附属设施。这些新技术应用对铁路用地管理的技术进步起到有力的推动作用。

2 铁路用地图当前现状分析

铁路用地图是铁路行业管理的重要图件资料，是铁路用地管理档案的基础资料。目前铁路用地图绘制中存在一些亟待解决的问题。

2.1 现存的历史资料年代久远

铁路用地是指铁路局及所属单位依法取得使用权的土地，包括接收（新中国成立前、新中国成立后）、沿用（新中国成立后使用）、征用、划拨的线路用地及其他铁路设施用地、规划留用用地。现存部分权属资料，因频繁的翻阅 造成多处损坏，且地形地貌变化很大。

2.2 现行的铁路用地管理资料权属信息严重滞后

1986年国家颁布《土地管理法》后，大部分铁路用地依法进行权属登记。1992年以后各铁路局对铁路用地图没有进行过系统性的修、补、测，已有铁路用地图没有任何地物、地貌、铁路附属设施及与权属相关的要素，甚至有的地方还在使用新中国成立前的权属资料。

2.3 现行的铁路用地图绘制技术手段落后，精度难以满足使用要求

目前铁路管理图坐标系统各式各样，比例尺一般为1∶10000～1∶500 ，界址点一般采用里程+支距表示，现场确认仍采用人工用皮尺测量定位，基准点误差较大。随着铁路提速、扩能改造、曲改直和城镇化改造等的进行，铁路线路位置变化、地形地貌的变化等因素影响，原铁路征地图或管理图成果已不能适应铁路用地管理需求。

3 铁路用地图绘制技术路线

为了改变铁路用地图绘制现状，给铁路运输生产、建设和铁路用地规划、利用、权益维护提供基础性资料，绘制具有现势性和实效性的铁路用地图，建立准确的管理台账，实现铁路用地的数字化、管理的信息化，近年来，郑州铁路局组织实施铁路用地图绘制工作，主要技术路线为：铁路线路及附属设施采用全解析数字化法测绘，其他地物、地貌采用航测数字化法、激光点云法获取，通过权属资料分析、坐标系统变换、权属界线转绘，制作铁路用地图。

4 新型测绘技术应用

4.1 统一坐标系统和数据标准

铁路用地历史跨度长，种类繁多，分布分散，坐标系统多样，有1954年北京坐标系、独立坐标系、自由坐标系等，通过专业技术处理手段，统一归算到1980年西安坐标系下。

各地各部门数据表示方法千差万别，数据分类各自定义，缺少统一监管。为实现标准化、规范化的铁路用地信息化管理，按照《铁路用地图绘制管理办法》的规定，自主制定了铁路设施要素符号、线型及其尺寸，地形要素符号、线型；自主制定了实施细则、数据字典，涉及数据内容、数据格式、数据分层、数据结构、属性表定义、土地分类等。

4.2 自主研发数据编辑、权属转绘软件

为快速高效地完成铁路用地图的绘制工作，单位自主研发了数据编辑、权属转绘软件。①数据编辑模块，对所有要素的图层、颜色、符号、线型、属性、字体等进行统一定制，保证了数据成果的正确性、一致性；②权属编辑模块，充分考虑断链标、新旧资料更替前提下，校核桥涵的新旧里程，进行支距加里程、新旧里程换算、分段理论百米桩系数换算，自动化转绘权属界线。

数据编辑、分段理论百米桩系数换算等软件模块的应用，有效避免了许多烦琐的手工作业，减少了出错概率，大大提高了工作效率。

4.3 机载激光雷达扫描和摄影技术应用

机载激光雷达扫描和摄影技术应用，可快速获取激光点云数据和影像数据，通过点云滤波、分类，快速制作数字高程模型、数字正射影像（DOM）、数字线划图（DLG）数据[1]。①利用专用软件，对点云数据进行数据分块、自动滤波和分类、手动精细滤波分类后，输出满足要求的数字高程模型数据；②数字高程模型数据、航摄影像数据及经过相机检校后的外方位元素数据，逐航片进行数字微分纠正，经影像镶嵌、调色、裁切后生成数字正射影像图；③在立体模型上进行立体数据采集，外业调绘，内业编辑，图幅接边，图廓整饰，制作数字线划图，获取铁路沿线地物、地形数据。

4.4 空三加密技术应用

利用空三加密技术，进行像点量测；运用INPHO摄影测量系统Match-AT模块进行光束法区域网平差，解算加密点坐标，从而实现在立体模型上进行立体数据采集。①正确建立工程文件。INPHO摄影测量系统Match-AT模块均通过系统核心ApplicationsMaster启动，应在工程编辑工具中正确设置相机参数、影像数据、外方位元素、地面控制点等参数信息。②INPHO摄影测量系统全自动进行空三加密的运算处理。

4.4.1 观测定向

（1）相对定向：连接点上下视差中误差不大于1/3个像素，最大残差不大于2/3个像素（原始影像像素大小）。

（2）模型连接较差：

△S≤0.03×m×10-3

△Z≤0.02×(m×f)/b×10-3

式中：

△S ：平面位置较差，单位为m

△Z ：高程较差，单位为m

m ：像片比例尺分母

f ：航摄仪焦距，单位为mm

b ：像片基线长度，单位为mm

空中三角测量加密控制点的平面、高程中误差，以及绝对定向基本定向点残差、多余控制点不符值、公共点较差等有关精度指标，应满足《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图航空摄影测量内业规范》之规定（表1）。

表1 绝对定向限差（单位：m 比例尺:1∶1000）

4.4.2 数字立体模型建立

采用全数字摄影测量工作站进行立体测量，原则上采用空三导入的方法建立数字立体模型。空三导入后必须对各种定向进行检查，以消除系统和人眼视差并起到对加密成果的检查作用，发现问题应及时找出原因，否则不能进入下道工序作业。

内定向：采用空三导入。

相对定向：必须采用自动相关方式进行相对定向，相对定向点数要均匀分布。基本定向点残差不得大于0.005 mm，多余点一般不得大于0.015 mm，最大不得大于0.020 mm。

绝对定向：根据控制片逐点判测控制点（空三导入时要逐点检查控制点），待所有控制点精确测准之后，进行绝对定向计算。定向精度不得大于表2规定。

表2 绝对定向精度

4.5 HeNCORS技术应用

利用河南省测绘地理信息局开发的连续、动态、高分辨率、高精度HeNCORS站技术，能够快速、高效、准确地获取测量要素的精确三维坐标，具有全天候、高精度、自动化等显著特点。主要服务于机载激光雷达扫描系统的空间定位、铁路用地基础测绘的控制测量、局部地形测量、全线铁路设施测量、权属界址点测量。

4.6 三维实景技术应用

基于机载激光雷达扫描、航摄技术，快速构建高精度空间三维实景，实现实景浏览、地理信息提取、附属信息加载、模型加载编辑、路径动画、空间数据分析等，重建周围地形环境，掌握铁路沿线整体信息，实时互动，把控全局，灵活指挥，合理调度。具体操作为：①利用机载LiDAR所获取的点云数据滤波后生成数字高程模型，作为地形基础数据；②使用机载POS定位定向数据和数字高程模型对数字航片进行微分纠正，制作数字正射影像，作为纹理基础数据；③把数字高程模型和数字正射影像数据导入到三维地理信息系统中，经过空间数据融合，创建有精确坐标信息的三维地形数据库；④发布铁路仿真三维实景，可实现实景浏览、地理信息提取、附属信息加载、模型加载编辑、路径动画、空间数据分析等功能，对铁路用地管理的技术进步起到有力的推动作用[2]。

5 铁路用地专题图绘制

铁路用地专题图包括地籍、地形、铁路线路及其设施等图形要素，对铁路干线、支线等线路的铁路用地进行实地测量绘制，初步建立车站、区间、独立地块1∶2000铁路用地成果图及数据库，并通过宗地坐标册生成，宗地面积汇总统计，图幅拼接、整饰，形成完整的铁路用地专题图。

5.1 宗地面积计算、汇总统计

（1）利用软件功能，自动进行宗地面积计算，生成界址点成果表；宗地面积计算以宗地为单位，以转绘的界址点坐标为依据进行面积计算；界址点坐标取位至0.001m，界址边长取位至0.01m，面积取位至0.001m2。

（2）以县为单位，进行宗地面积汇总，面积汇总由软件自动生成，并输出打印后以街道为单位进行装订。

5.2 图幅拼接、整饰

（1）车站、区间用地图图幅宽度采用420mm、594mm或841mm，长度不限。车站用地图一般每个车站为一幅图。独立地块用地图一般不分幅，图幅尺寸可选用A0、A1、A2、A3或A4。

（2）铁路独立地块用地图一般以坐标系统的正北方向进行图幅编辑、整饰；车站、区间用地图以线路下行线里程增长方向进行图幅编辑、整饰。

（3）铁路车站、区间线路图，在图幅宽度一定的情况下，需对图幅裁切、视图摆动角度、拼接，使线路为左右方向，图内一般注记也以线路为准进行旋转。

（4）中心里程、里程、界址点号、公里桩、百米桩等专用注记垂直基准线字头朝左。

（5）车站用地图以车站名称为图名，区间用地图以区间名称为图名，独立地块以宗地名称或该宗地主要使用单位名称为图名。

（6）铁路用地图内增绘指北针、坐标方格网、埋石控制点以及图幅拼接线。注记图幅四角附近的坐标方格网坐标值。图幅拼接线注记线路里程。

（7）铁路用地图左下角注记内容：

2010年×月采用数字测量法成图；1980西安坐标系；1985国家高程基准，等高距×米；铁路用地图图式。

（8）用地图右侧绘制界址点成果表，右下角绘制标题栏。

（9）整饰后的铁路用地图符合《铁路用地图绘制管理办法》中的相关要求。

5.3 专题图输出

编辑完整的铁路用地专题图，在院级检查成果合格后，选定好图纸宽度，由绘图仪以1∶2000比例尺进行图形输出。

6 结束语

总之，铁路用地图是铁路企业维护权益的重要基础资料，能够真实反映铁路历史沿革，用地图绘制技术影响深远。机载LiDAR与航空摄影技术、空三加密技术、HeNCORS站定位技术、三维实景技术等新型测绘技术立足应用实际，推进铁路用地高精度快速化绘制，为铁路技改、补测等日常管理工作提供底图和技术支撑，为铁路局建设发展、综合开发提供严谨、高效服务，提升铁路用地信息化管理水平，创新铁路用地可视化技术手段。

[1]周云．高分辨率卫星影像数据与LIDAR数据在铁路勘测设计中的深度应用[J]．铁道勘察,2012,38(1)：5-8．

[2]赵莲．三维数字铁路用地管理系统 [J]． 魅力中国, 2016,46．

外力(1969—),男，维吾尔族，工程师，从事土地管理工作。E-mail：wlul1020@163.com