基于遥感技术的铁路外部环境安全隐患监测

谢冰洁

郑州铁路职业技术学院铁道机车运用与维护机车车辆学院，河南    郑州    451460

摘要：为确定铁路沿线监测的范围内是否存在环境的安全隐患，为有针对性的制定铁路沿线安全隐患排除策略，实现安全隐患提前判断、应对的目的，应用卫星遥感技术这种技术手段。应用商业卫星作为载休，将铁路沿线需要监测的位置纳入到卫星遥感监测的范围内，通过遥感摄影、图像比对、关联坐标和数据信息的方式，判断铁路沿线环境的安全情况、安全隐患等级、责任人。实例应用证明卫星遥感技术在铁路外部环境安全隐患监测中能及时发现危害隐患，为开展安全隐患的执法提供数据依据。

关键词：高速铁路；铁路沿线环境安全；安全防护；卫星遥感技术；技防

当前我国铁路安全管理部门提出了“安全第一、预防为主、综合治理”的要求，应用“人防、物防、技防”来建立铁路安全保障体系。为了全面发现铁路外部环境安全隐患，现在铁路周围应用遥感技术进行监测。

一、基于遥感技术的铁路外部环境安全隐患监测原理

基于卫星遥感技术的高速铁路沿线环境排除安全隐患的工作流程：获取指定区域内高分辨卫星图像，将图像进行预处理，再与安全环境进行对比；判断影响中可能产生的安全隐患，包括事物与铁路的距离、事物的面积或高程；一旦确定了安全隐患位置，依靠可直接从图像中分析所在位置，确定危害点所属行政管辖单位；后续由工作人员排除安全隐患，并将相关的保存在云服务器中，相关单位共享文件。

应用了遥感技术，可以充分的应用科学技术代替人工监测，它能实现24小时无间断的监测，并且监测范围可以覆盖到偏远、高寒、隧道、深山、城乡结合部等人工监测范围无法覆盖的位置，作业时不易受外在环境干扰。提取卫星遥感技术监测的图像，可以提前发现隐患、阻隔事故发生，确切的保障线路的安全。从经济的价值来考虑，应用卫星遥感监测，也能减少监测的成本，随着科学技术的发展，卫星遥感监测会逐渐取代人工监测。

二、基于遥感技术的铁路外部环境安全隐患监测实例

（一）工程概述

该次需要监测的区段铁路全长32.7km，由于这个区段是双线客运专线，所以设计的速度为枢纽内120 km/h、区间正线250km/h。工程需要监测铁路沿线两侧各1000 m，了解监测范围内是否存在安全隐患。设定每月排除1次安全隐患，每个周期提交档案分析安全隐患排查的结果。每个周期提取高分辨率的卫星图，分析安全隐患信息：对比上一周期拍摄的卫星云图，依事物距离铁路里程、是否在安全范围和距高铁边线距离参考线、安全隐患的坐标位置、与线路边线投影线的距离、隐患点面积、隐患类型、堆挖方量这几项指标分析是否存在安全隐患。提取数据信息，分析安全隐患责任人，由责任人负责排除安全隐患。

（二）隐患分析

具体的工作分两个步骤进行。

影像数据采集，在确定的位置安装设备，自动采集信息。相关单位需要根据质量要求调整采集频率和采集精度两项参数，目前分析监测的要求，采用商业卫星采集监测区域的影像图，形成高精度卫星影像图就可以达到要求。随着社会向前发展，相关部门已经向天空发射了多颗商业监测卫星，可以为相关单位提供服务。获得卫星拍摄的图像对卫星遥感采集的数据进行处理，要求卫星拍摄的图片必须达到GIS软件分析的要求，及形成能被GIS软件自动识别的格式标准，为在GIS软件拍摄的图片建立坐标信息，依之前需要提取的参数来建立坐标位置，应用图片格式比对部软件进行专门的对比。

影像处理分析，分析铁路沿线两侧1000m的监测范围是否存在安全隐患，将沿线区域有可能存在的安全隐患情况按危害等级细化，统计汇总影像图危害点详细信息，分类统计影像图上妯现的危害点基本信息，然后将数据提交到铁路设备管理单位、铁路监督管理单位，这是相关单位进行安全隐患排查的依据。影像图经过处理后，应用不同的颜色标注危害点危险的等级，分析出产生安全隐患的因素，相关单位获取相关的坐标，将铁路沿线企业的经营内容，综合危害性质、危害范围、潜在破坏力等信息相关的信息关联起来，相关单位根据管理的要求做出整改。

（三）监测结果

该将监测的范围约有公路4站的范围，铁路沿途大多为城乡结合部，湖泊及隧道，这里原本是人力资源难以监测的范围，使用了卫星遥感监测以后，将这些区域纳入到监测范围内。这一周期的排查发现侵限区11处，包括隧道顶部开采石材、侵限建筑，重型车辆碾压隧道顶部等行为；发现高危危害点29处，包括大型燃气加气站、塑料制品厂、石材堆垛场；，危害点35处；一般危害点50处。提交监测成果后，依坐标来关联数据信息，然后交由相关管理单位，责令责任人整改。由于有了定量、定性的数据，负责人必须按照规定进行整改，让数据在安全范围内。本次监测为铁路监督执法提供了执法的科学依据，特别是危害的类型、体量、范围等数据信息为安全隐患排除的执法提供了责任主体划定的依据。

（四）危害处理

根据相关的规定，铁路监督和执法单位将危害区域分为：侵限区、高危区、危害区和一般区。然后根据照成的安全隐患结果分类执法。对侵限区，进行实地调查确认后要求责任；高危区，对违法行为提出整改要求，要求相关单位必须隔断危险源；危害区，经过调查摸底，评估安全隐患造成实质危害后，形成的影响，要求相关部门必须制定预防措施，加强监管和巡护力度；一般区，协同地方政府共同分析安全隐患其是否会对铁路沿线造成破坏，避免安全隐患受到种种因素的影响而深度发展，造成对铁路线路的危害。四种安全等级对应四种安全管理的方式，形成多层次进行安全管理的思路，达到消除铁路沿线环境安全隐患，确保铁路沿线安全。

三、基于遥感技术的铁路外部环境安全隐患监测效果

（一）卫星遥感技术能让安全隐患排除更全面、更直观、更高效

部分地区处于人工监测困难的伴，而卫星遥感技术则可突破时间和空间的限制，全面监测设定的范围，拍摄的图片以直观化的方式呈现，安全管理隐患在图片中可以全面呈现，并可被定量和定性。

（二）卫星遥感摄影范围广，监测频率也可根据需要进行调整

安全隐患排除的需求是动态变化的，随着外部环境的变化及社会的发展，人们对安全隐患的排除可能提出更高的要求。卫星遥感可以根据人们的需求拍出分辨率更高的照片，也可以提高监测的频率，让安全隐患排除与时俱进。

（三）卫星遥感技术在可提供图像共享及历史图像共享

将安全隐患排除与大数据的建设紧密结合，相关单位可以共享图像分析信息和历史图像分析信息，大数据的应用利于人们进行横向和纵向数据对比，从中挖掘出更多信息。

总结：

常规安全隐患排除应用人防和物防的方式，人防效率低、成本监测范围十分有限，在人防的基础上开展物防管理，即在高铁沿线设立围挡、安装防爬刺、设立警示牌等手段，为了做好物防的工作，人们在铁路沿线关键部位，安装摄像头或防侵入设备，实践证明这些监控方式极易受到外在环境的影响。基于遥感技术做好铁路外部环境安全隐患监测，这种技防突破人防和物防的蔽端，满足了社会的需求。

参考文献：

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[2]于胜利等. "卫星遥感技术在铁路沿线环境防护中的应用." 中国安全科学学报 S2(2018):5.

[3]蒋丽丽,封博卿. "京沪高铁周边环境安全隐患智能监测体系研究." 铁路计算机应用 27.11(2018):5.