【摘 要】文章介紹了3S技術(shù)的概念和特點，以及結(jié)合高速公路勘測設(shè)計階段，施工階段，運營養(yǎng)護(hù)階段的特點，簡述了3S技術(shù)在各個階段防震減災(zāi)中的應(yīng)用，指出了3S技術(shù)在高速公路防震減災(zāi)中的應(yīng)用前景，并對3S技術(shù)在高速公路防震減災(zāi)中的作用進(jìn)行了說明。

【關(guān)鍵詞】3S技術(shù)；高速公路；防震減災(zāi)，應(yīng)用

一、前言

“要想富，先修路”。高速公路作為一種現(xiàn)代化的公路運輸通道在當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)中正在發(fā)揮著越來越重要的作用。實踐證明高速公路作為基礎(chǔ)設(shè)施對沿線的物流、資源開發(fā)、招商引資、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、橫向經(jīng)濟(jì)聯(lián)合起到積極的促進(jìn)作用。為使高速公路的運輸功能的高效發(fā)揮，確保高速公路沿線免受地質(zhì)災(zāi)害的影響至關(guān)重要。地質(zhì)災(zāi)害是指在自然或者人為因素的作用下形成的，對人類生命財產(chǎn)、環(huán)境造成破壞和損失的地質(zhì)作用（現(xiàn)象）。如崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、水土流失、土地沙漠化及沼澤化、土壤鹽堿化等。地質(zhì)災(zāi)害極大地影響高速公路的設(shè)計，施工和運營管理，而3S技術(shù)在高速公路防震減災(zāi)中的應(yīng)用有效的解決了這個問題，給國家?guī)砹私?jīng)濟(jì)效益與社會效益。

二、3S技術(shù)概述

3S技術(shù)是遙感技術(shù)（Remote sensing，RS）、地理信息系統(tǒng)（Geography information systems，GIS）和全球定位系統(tǒng)（Global positioning systems，GPS）的統(tǒng)稱，是空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)相結(jié)合，多學(xué)科高度集成的對空間信息進(jìn)行采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)。

全球定位系統(tǒng)簡稱GPS，由24顆衛(wèi)星構(gòu)成，有6個相互相距60度的衛(wèi)星軌道面，在地球表面上任何地方任何時刻，在高度角15度以上，平均可同時觀測到6顆衛(wèi)星，最多可達(dá)9顆衛(wèi)星。該系統(tǒng)具有全能性（陸地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的導(dǎo)航、定位和定時功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時間。

遙感簡稱RS，遙感技術(shù)是在現(xiàn)代物理學(xué)、空間技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)方法和地球科學(xué)理論的基礎(chǔ)上建立和發(fā)展起來的邊緣科學(xué)，是一門先進(jìn)的、實用的探測技術(shù)，目前正進(jìn)入一個能快速、及時提供多種對地觀測及測量數(shù)據(jù)的新階段。

地理信息系統(tǒng)簡稱GIS，它能把各種信息同地理位置和有關(guān)的視圖結(jié)合起來，并把地理學(xué)等各種應(yīng)用象、遙感、GPS技術(shù)等融為一體，利用計算機(jī)圖形與數(shù)據(jù)庫技術(shù)來采集、存儲、編輯、顯示、轉(zhuǎn)換、分析和輸出地理圖形及其屬性數(shù)據(jù)。

利用這3種技術(shù)功能的互補性[1]，將RS、GIS、GPS3種獨立技術(shù)中的有關(guān)部分有機(jī)集成起來，其功能更為強大，可實現(xiàn)對各種空間信息和環(huán)境信息的快速、機(jī)動、準(zhǔn)確、可靠的收集、處理與更新。稱之為3S技術(shù)。

三、3S技術(shù)在高速公路防震減災(zāi)中的應(yīng)用

（一）在高速公路勘測設(shè)計階段的應(yīng)用

高速公路勘測設(shè)計階段包括：高速公路選線，定線，平面設(shè)計，縱斷面設(shè)計，橫斷面設(shè)計等內(nèi)容。高速公路沿線的地質(zhì)情況影響著勘測設(shè)計階段各個部分內(nèi)容，避讓或者以最短距離穿過不良地質(zhì)區(qū)域，減少后期運營養(yǎng)護(hù)及治理地質(zhì)災(zāi)害的費用是每個設(shè)計人員始終把握的核心。3S在勘測設(shè)計階段應(yīng)用給設(shè)計人員提供了方便，其中RS可以把路線要經(jīng)過的整個區(qū)域的遙感衛(wèi)星圖像提供給設(shè)計人員，從而設(shè)計人員可以分辨出地形良好，便于布線區(qū)域；同時選出可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域，便于設(shè)計人員進(jìn)一步到現(xiàn)場去分析判斷。GPS的應(yīng)用對設(shè)計人員到現(xiàn)場踏勘起到了非常重要的作用。GPS可以為設(shè)計人員提供定點，定位坐標(biāo)，彌補遙感衛(wèi)星圖像具體點位坐標(biāo)缺失的劣勢，從而為設(shè)計人員現(xiàn)場踏勘所得地形，地質(zhì)資料提供具體坐標(biāo)。把勘測設(shè)計階段收集的資料綜合起來，綜合考慮，進(jìn)行高速公路的設(shè)計，這就是GIS的應(yīng)用。GIS能把地質(zhì)等各種信息同地理位置和有關(guān)的視圖結(jié)合起來，供設(shè)計人員綜合比選，大大減輕了設(shè)計人員的工作量。

（二）在高速公路施工階段的應(yīng)用

高速公路施工階段，施工人員安全與施工質(zhì)量是至關(guān)重要的，其中施工人員安全是放到第一位的。3S技術(shù)的應(yīng)用提高了施工人員的安全系數(shù)。高速公路的施工難免會對周圍環(huán)境造成影響，其中地質(zhì)情況變化是人們難易預(yù)測的，崩塌、滑坡、泥石流，地震等地質(zhì)災(zāi)害隨時可能發(fā)生，3S技術(shù)的應(yīng)用緩解了這種情況，用RS得到施工區(qū)域的遙感衛(wèi)星圖像，判斷可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的部位，以及施工對周圍環(huán)境的影響范圍與影響程度，從而進(jìn)行地質(zhì)評價，提出防治的方案與措施；把GPS發(fā)射器布置在可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域的特征點上，進(jìn)行實時監(jiān)控，獲得特征點三維坐標(biāo)、速度和時間；把實時拍攝的遙感衛(wèi)星圖像和GPS接收到的數(shù)據(jù)輸入GIS中，施工人員就可以從GIS中得到該區(qū)域地質(zhì)變化趨勢，從而盡快采取措施，必要時組織施工人員撤出施工現(xiàn)場，保證施工人員的安全。3S技術(shù)的應(yīng)用也極大地提高了施工工程的質(zhì)量。施工質(zhì)量是整個工程的核心，保證施工質(zhì)量是所有施工人員的職責(zé)所在。使用RS獲得整個施工區(qū)域的氣象遙感衛(wèi)星圖像，提前預(yù)測施工現(xiàn)場天氣情況，有利于施工中水泥等特殊材料的保管和應(yīng)用，從而保證工程質(zhì)量，確保抵抗地質(zhì)災(zāi)害的能力；使用GPS可以獲得精確地放樣點位和工程構(gòu)建的精確尺寸，減少誤差，從而提高防震減災(zāi)的等級；而使用GIS可以記錄，整理施工階段整個過程的RS和GPS數(shù)據(jù)，為地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前判斷高速公路薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)而采取加固措施提供科學(xué)的依據(jù)。

（三）在高速公路運營養(yǎng)護(hù)階段的應(yīng)用

高速公路投入使用后，在公路運輸方面起著不可代替的作用，所以確保高速公路的通暢，功能的發(fā)揮是運營養(yǎng)護(hù)階段的主要任務(wù)。高速公路運營養(yǎng)護(hù)階段發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害中，一部分來源于防護(hù)設(shè)施的老化，一部分來源于施工階段對周圍環(huán)境干擾的后期效應(yīng)，還有部分來源于不可抗力的因素，比如地殼運動引起的地震等。防護(hù)設(shè)施的老化可以通過定期檢查更換予以消除，但施工對周圍環(huán)境干擾的后期效應(yīng)是不可預(yù)測的，必須通過RS拍攝遙感衛(wèi)星圖像，布置GPS發(fā)射器，利用GIS實時監(jiān)測分析高速公路周圍地質(zhì)變化，做到防患于未然。對于由于不可抗力因素引起的地質(zhì)災(zāi)害，首先要求高速公路本身就有一定的抵抗能力，其次高速公路作為主要的抗震救災(zāi)渠道，是通往災(zāi)區(qū)的快速路，利用RS拍攝的遙感衛(wèi)星圖像，觀測受災(zāi)情況，利用GPS定位重點受災(zāi)區(qū)域，利用GIS合理調(diào)配抗震救災(zāi)人員與物資的運輸，對挽救災(zāi)區(qū)人民生命與財產(chǎn)起到重要作用。

（四）3S技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用前景

我們可以用“兩只眼睛一個大腦”來通俗地描述3S技術(shù)在高速公路防震減災(zāi)的應(yīng)用思路?！皟芍谎劬Α狈謩e指遙感技術(shù)（RS）與全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)，“一個大腦”指地理信息系統(tǒng)（GIS）的綜合管理、規(guī)劃和決策。3S技術(shù)在高速公路勘測設(shè)計階段，施工階段和運營養(yǎng)護(hù)階段的應(yīng)用，使得GIS系統(tǒng)在防震減災(zāi)方面數(shù)據(jù)比較完善，從而可以做個全國高速公路防震減災(zāi)方面GIS區(qū)劃，劃分為不同等級，便于領(lǐng)導(dǎo)人決策，將對整個交通發(fā)展意義重大。

四、總結(jié)

高速公路是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展對交通需求的客觀反映，其不僅是交通現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，也是國家現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。3S技術(shù)在高速公路防震減災(zāi)中的應(yīng)用帶來了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，是交通發(fā)展的必然趨勢，具有很好的發(fā)展前景。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 鄧愛麗，龐清江，鹿新高，王偉.3S技術(shù)在我國洪水預(yù)報中的應(yīng)用[J].水利經(jīng)濟(jì)，2010，28[4]：45-47

作者簡介：蘇龍（1988-）男，長安大學(xué)公路學(xué)院，研究方向：道路與鐵道工程。