基于GIS的风沙地区铁路选线不良地质环境建模及线路优化设计研究

风沙地区铁路选线主要受制于地质因素、环境因素，实现沿线区域地质环境建模是减灾选线及线路优化设计的基础。为提高沙害区线路方案设计的效率与水平，借助遥感技术实现铁路沿线风沙灾害信息识别与提取，设计多源异构地质数据的入库规则与存储方式，建立基于GIS的风沙地区铁路选线不良地质信息库，实现灾害数据的统一管理；利用获取的选线区域矢量、栅格、专题数据，基于GIS建模功能构建风沙区选线地质环境模型，实现不良地质信息的多维表达与空间分析，通过可视化的立体选线方法进行线路方案的优化设计。以格库铁路某沙害区选线为例，建立线路三维地质环境实体模型，通过分析风沙流对平面穿越和立体绕避2个线路方案的危害程度，得到了较为合理的设计结果。研究表明，本方法能够为今后风沙地区铁路选线设计提供一定的技术支撑。     

三维“大场景”遥感技术在西康高铁地质勘察中的应用

包家山越岭段地形地质条件复杂、岩石软硬不均、不良地质和断裂构造发育,为西康高铁地质选线带来较大的困难。为提高勘察效率和质量,根据区域地质资料、三维大场景遥感影像特征及野外调查,建立工作区地质构造解译标志,对其地质构造、地层岩性及不良地质体进行遥感判释。综合三维大场景立体遥感技术和野外调查手段,建立岩类基本的遥感影像解译标志,以便对岩性进行综合判释;调查验证测区的地质构造及不良地质体的分布状态及规模,分析滑坡等不良地质现象的分布、规模及其特征。取得了较高精度的遥感地质解译信息,判释准确率较高,为铁路选线方案提供重要依据。     

基于遥感数据的选线三维地理环境建模方法

遥感技术、数字摄影测量技术可以快速获取选线区域的数字高程模型和影像数据,结合计算机图形学、科学计算可视化快速建立虚拟选线系统的三维真实地理环境,从而在该三维环境中进行选线设计。针对虚拟环境铁路选线系统大规模地形的特点,给出一个与视点相关、视线方向相关、地形起伏幅度相关、格网最小间距相关的连续多分辨率简化网格模型,克服拼接裂缝问题,实现基于四叉树的动态多分辨率三维地形实时显示与漫游。试验结果表明,该方法可以很好地满足虚拟环境选线系统大规模三维地形可视化和实时漫游的要求。     

铁路工程地质选线三维可视化技术与评价方法研究

研究目的:针对山区铁路地质选线中的地质条件复杂、线路方案多、论证周期长、方案决策难的问题,研究三维可视化地质选线技术和GIS工程地质评价方法,实现地质选线和评价方法的模型化、定量化和系统化.研究结论:通过研究多源地质信息集成、遥感信息提取、三维地理建模以及工程地质评价方法,建立三维可视化GIS集成体系,实现地质资料管理、空间分析、专题图制作、三维浏览功能,从而有效提高山区铁路地质选线的效率和可靠性.     

遥感技术在浦建龙梅铁路地质选线中的应用

将遥感技术应用于浦建龙梅铁路地质选线,对线位区域的不良地质体、地质构造进行解译,准确快速定位铁路选线中关键地质要素的分布情况,为铁路地质选线提供可靠的地质背景资料。     

长大隧道三维可视化遥感地质解译技术应用

研究目的:向莆铁路长大隧道众多,在地面地质调查中存在地形高差大、地质构造复杂、植被发育、基岩露头少、勘察周期短、大面积地质测绘难等问题,难以快速准确地获取大比例尺区域工程地质信息。研究结论:基于研究多源地质资料信息化集成、三维可视化遥感影像建模和三维可视化遥感解译方法,建立了向莆铁路戴云山—高盖山段的线路、地貌、地质等三维场景,进行地貌特征、断裂构造和不良地质的定量解译。解译成果可有效指导地质调查,减少外业工作量,保证长大隧道大比例尺地质调查精度。     

三维遥感铁路工程地质勘察技术应用研究

复杂山区铁路工程地质勘察中,存在地质调查困难、成本高、周期长的问题.提出了三维遥感铁路工程地质勘察技术,集成DEM、多空间分辨率卫星影像、GPS、区域地质图、工勘资料多维空间数据,建立的三维可视化工程地质遥感模型,实现了遥感解译高精度、高效率、大比例及解译成果制图一体化;结合向莆铁路高盖山隧道工程,阐述了三维遥感工程地质调查工作方法和流程.     

西宁至成都铁路地质防灾减灾选线原则研究

不良地质区域是影响铁路选线设计的重要控制因素,以防灾减灾为核心的区域选线方法能够合理规避各种不良地质灾害.为进一步完善不良地质区域铁路选线设计的理论与方法,以西宁-成都铁路西宁至黄胜关段为对象,进一步研究复杂艰险山区的铁路选线设计.利用前期地质研究工作成果,分析线路行径区域存在的复杂地质灾害问题,并充分结合相邻线路及其...     

基于GIS的不良地质三维建模及线路优化设计研究

现代选线设计更为注重地质选线、环境选线的理念,需要对选线区域的地质问题进行有效的可视化表达。基于Arc GIS对三维数据处理及其可视化功能,在建立三维地形环境的基础上,通过获取不良地质的矢量、栅格数据以及钻孔数据,建立不良地质实体模型,并将其叠加到三维地形中得到三维地质选线环境,从而对经过不良地质区域的线路进行更加全面地平立面绕避方案比选,解决单一平面绕行引起的方案缺失问题,使线路设计方案更具科学性。     

遥感技术在库格铁路阿尔金山区地质选线中的应用

阿尔金山地区山高坡陡、地质构造复杂、不良地质多且规模大,这些都为库尔勒至格尔木铁路地质选线带来较大的困难。因此,充分发挥遥感技术的优势,收集遥感图像及地形、地质图,进行遥感图像处理与提取地学信息,并相互叠加,根据图像反映的各类影像特征,综合野外调查,建立该区域的解译标志,开展中、大比例尺的遥感地质判释。综合应用遥感解译和地质调查手段,查明了测区地质构造和重大不良地质的分布特征,为大面积工程地质选线、优化线路方案提供了重要依据,为工程地质测绘勘探布置提供了指导性意见。     

新建铁路线路数字化设计平台的研究

利用数字摄影测量技术,已能生产数字线划图、正射影像图、数字高程模型、立体配对影像图等多品种的摄影测量产品。利用这些产品,结合图形图像处理技术、数据库应用技术,建立虚拟现实的立体图形系统来代替现在普遍流行的传统的数字线划地图,进行铁路线路选线设计,将为铁路在三维环境下进行设计提供了新的思路和方法。     

新建铁路线路数字化设计平台的研究

目前利用数字摄影测量技术,已能生产数字线划图、正射影像图、数字高程模型、立体配对影像图等多品种的摄影测量产品.利用这些产品,结合图形图像处理技术、数据库应用技术,建立虚拟现实的立体图形系统来代替现在普遍流行的传统的数字线划地图,进行铁路线路选线设计,将为铁路在三维环境下进行设计提供了新的思路和方法.     

基于GIS的不良地质区域线路方案优选方法研究

现代铁路选线设计特别注重复杂地质条件下的线路方案设计及比选问题,而地质问题涉及因素众多,线路方案决策具有较强综合性特点。利用GIS的数据管理和空间分析决策功能可以实现线路方案行经区域不良地质特性的有效表达和提取,并且可以分析出不同线路之间行径区域的不良地质情况对比。通过利用ArcGIS构建不良地质区域铁路走向辅助决策的层次分析模型,并且结合层次分析法,实现基于地质选线的方案优选。     

数字化工务工程基元模型库建模方法研究

数字化工务工程虚拟环境是数字铁路系统的重要组成部分。通过建立工务工程基元模型库来构造线路实体构造物,可有效简化工务工程虚拟环境的构建流程。提出了参数化三维建模方法建立简单模型基元,采用AutoCAD及3DS MAX软件建立复杂模型基元,并研究了模型简化算法。针对异质异构模型来源,设计了一个通用的模型读取接口,并给出了模型Oracle数据库存储解决方案。通过在铁路数字化选线系统和高速列车数字化仿真系统中模型基元的应用对虚拟场景构建方法和使用效果进行了研究,结果表明,基元模型库的使用有效简化了工务工程虚拟环境的构建流程。     

基于TM影像自动获取冲洪积扇信息模型研究

研究目的:冲洪积扇在遥感影像上有其特有的色调、纹理和亮度等遥感特征,由于冲洪积扇区多是松软土分布区,是影响工程的重要因素之一,利用遥感影像确定冲洪积扇分布范围,用以指导工程选址,是遥感解译工作的重要组成部分。传统的冲洪积扇遥感解译以目视解译为主,其速度慢、周期长,工作量大,难以满足当前铁路、公路高速发展的需求。通过分析研究冲洪积扇的地形地貌和遥感影像特征,基于TM影像,建立冲洪积扇信息提取模型,实现利用算法从影像上自动快速提取冲洪积扇的方法,成果快速地用于指导工程地质选线工作。研究结论:基于冲洪积扇的遥感机理,构建的集冲洪积扇指数、植被指数、湿度指数和地形数据为一体的冲洪积扇信息遥感自动提取模型,能快速、有效地提取TM影像中的冲洪积扇信息,实现了冲洪积扇遥感解译的自动化。     

基于多源数据的伊阿铁路工程地质遥感解译及选线

新建伊宁至阿克苏铁路位于南天山地区,极高山区遍布常年积雪和冰川,自然环境恶劣、交通不便,地面调查难以开展,给方案研究带来很大困难。为了快速准确地获取铁路选线所需的各类工程地质信息,采用基于遥感数据、地质资料、地形资料等多源数据的工程地质遥感解译方法,通过建立统一坐标系的工程地质遥感解译平台,对控制线路方案的地形地貌、地质构造和不良地质进行解译,并总结西北高寒山区典型的流水地貌、风蚀地貌、冰川地貌,以及区内地质构造和不良地质的遥感解译标志,给出伊阿铁路选线工程地质遥感评价意见。研究表明,采用基于多源数据的工程地质遥感解译方法,可以快速获取选线所需的各类工程地质信息,有效提高遥感解译的工作效率和准确率,为方案研究提供可靠的地质依据。     

湫水河下游东岸滑坡发育区铁路工程地质选线

湫水河下游自山西省临县三交镇至碛口镇汇入黄河段,地质条件复杂,尤其河流东岸滑坡、溜塌等不良地质体集中发育,在此区域修建铁路,选线难度大,地质条件对线路走行方向具控制作用。阐述该区域的地质条件及滑坡发育特征,结合该区域修建铁路的成功选线实例,论述地质工作在山区铁路选线中的重要作用,提出复杂山区铁路工程地质选线的工作思路。     

基于数字地球的铁路三维空间选线技术研究

研究目的:基于数字地球建立铁路三维空间选线平台.研究结论:系统充分利用了数字地球软件提供的数字地形及高清影像等基础地理信息资源,建立了三维空间选线平台,并在"安康至张家界"、"郑州至万州"等项目中成功应用,应用表明该系统具有以下特点: (1) 实现了从Google Earth中的实时批量提取数字地形与影像数据;(2) 利用Google Earth的KML技术实现在Google Earth进行铁路平面定线,使Google Earth成为铁路的三维空间选线平台;(3) 建立了一个铁路线路及沿线自然环境的属性信息录入和查询机制;(4) 在传统AutoCAD平台下构建了新建铁路线路平、纵、横设计模块,满足铁路线路精细设计阶段的的各种功能,重点解决了纵断面优化问题;(5)实现了铁路设计成果在Google Earth中的三维可视化.     

蒙华铁路黄土滑坡风险评价研究

为了降低滑坡等不良地质在铁路建设和安全运营过程中产生的危害,在选线过程中需对区域内不良地质发生的风险进行评估。以蒙西至华中煤运通道工程黄土高原区为研究对象,基于遥感与GIS技术开展区内黄土滑坡风险评价研究,通过GIS技术分析滑坡与环境要素的内在联系,确定18个滑坡影响因子并进行定量研究;根据区内滑坡遥感解译成果和影响因子数据建立加权叠加模型,实现滑坡风险等级区域划分,并提出一种新的因子权重计算方法:通过建立滑坡因子变异系数在滑坡处与研究区的数学关系确定因子权重,具有客观可靠性;基于黄土滑坡风险评价结果,对拟选线位进行方案比选,提出最优线位通过方案。研究成果可应用于铁路工程选线设计和防灾减灾等工作。     

郑太高铁复杂地质条件下山区综合选线研究

研究目的:郑太高铁位于华北地区西部,穿越了晋中平原、太岳山区、长治盆地、晋城盆地和太行山区等多种地貌单元,有地形条件复杂、环境敏感区众多、不良地质集中等特点,而高速铁路技术标准高、工程安全要求严格,在进行复杂山区高铁选线时线路适应地形及绕避障碍的灵活性较差。该区域的其他铁路项目选线过程中也存在类似问题,尚未总结出一套行之有效的选线方法。随着该区域大原高铁、雄忻高铁、太绥高铁等高等级铁路项目陆续进入设计和建设阶段,亟需对郑太高铁复杂地质条件下山区综合选线技术进行研究总结,提出在该区域安全有效的选线理念。研究结论:(1)郑太高铁是该区域第一条穿越复杂地质条件的高速铁路,针对复杂地形和地质条件,尤其是煤矿采空区等不良地质特征,综合运用煤田古地理学、聚矿规律学、构造地质学、地层学、采矿学等多学科基础理论,结合线路综合选线技术,总结出该区域“经济选线定方向、地质选线找路径、环保选线提品质、工程选线控风险”的综合选线技术理念;(2)本研究成果可为复杂地质条件下山区综合选线提供技术支撑,为该区域内的线性工程规划和建设提供借鉴。