铁路遥感地质勘察技术体系研究

研究目的:铁路工程地质勘察过程中存在人工调查范围窄、外业劳动强度大、工作进度缓慢、质量难以保证的问题,遥感技术可以弥补地面调查的不足,辅助地质调绘和勘探布置,作用显著。但实际应用中由于遥感手段单一、目视解译精度有限而造成后期勘察阶段应用不深的现状,需要建立遥感勘察技术体系,达到精细指导地质测绘,提高铁路选线质量,减少外业工作量的目的。研究结论:(1)铁路遥感地质勘察技术体系由遥感图像选取、多源资料管理、图像解译、遥感评价和综合勘察等九大模块组成,形成了以遥感调查为主的新型工程地质勘察模式;(2)借助现代遥感多尺度对地观测技术和大比例尺解译技术,能够准确获取具有现势性的地质灾害、地表变化、人工活动等有效信息,补充了区域地质资料的不足;(3)铁路遥感地质勘察技术体系具有信息化、标准化和系统化的特点,可形成行业技术标准和作业程序;(4)本文的研究成果可适用于铁路选线、工程地质调查和勘探布置工作。     

铁路遥感地质勘察技术体系研究

铁路工程地质调查过程中常存在人工调查范围窄、外业劳动强度大、工作进度缓慢、质量难以保证的问题,遥感技术可以弥补地面调查的不足,辅助地质调绘和勘探布置,作用显著。但实际应用中由于遥感手段单一、目视解译精度有限而造成后期勘察阶段应用不深的现状。基于现代遥感对地观测技术和大比例尺解译关键技术研究,根据铁路项目的不同地理环境、地质条件、工程类型提出遥感勘察系列方法,构建铁路工程地质勘察技术体系,达到精细指导地质调绘工作,提高地质勘察质量和效率,减少外业工作量目的。     

智能环境下的铁路勘察设计

随着智能铁路的进一步开展,作为先行者的"智能京张、精品工程"在勘察设计中探索勘察设计企业下一步走进智能时代的途径与目标。基本途径是利用遥感、摄影测量、激光点云、GPS、室内定位、工程物探、超前地质预报等现代信息获取技术,利用遥感判释、图像识别与信息提取技术,互联网、5G、物联网及云技术等信息传输技术,实现工程勘察全过程的智能化;利用各种专业软件及BIM技术开展高效、快捷的三维标准设计与特殊设计;利用BIM+CIM+GIS+MIS、大数据、计算机等信息化管理技术,实现勘察设计工作的协同化、平台化、智能化。基本目标是实现满足铁路工程建设所需要的、可视的、全专业的、基于铁路相关标准的整条全要素数字铁路。以京张高铁为例,阐述智能高铁的勘察设计技术。     

铁路数字化选线三维地质环境建模方法

铁路数字化选线设计达到实用水平的关键是复杂地质区域的数字地质选线技术。本文采用插值n次Bézier曲线和三次参数样条曲线分别实现不同类型地质对象在三维地质环境中的矢量化表达;采用CDT构建方法建立地质对象约束TIN模型,基于纹理定位和影像纹理坐标计算方法,实现栅格解译影像的定位和表达;实现将铁路数字化三维选线的矢量数据、栅格数据一体化的三维地质环境建模方法。根据直观地质遥感解译影像,建立OBB包围盒算法,自动判断线路与地质对象的空间冲突。在三维地形环境的基础上,建立超地图模型,实现三维地质环境和三维地理信息的统一集成和应用。实例表明,本文的三维地质环境模型能够较好满足复杂地质区域的数字选线要求。     

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。     

基于GIS的铁路工程地质数据管理方案

研究目的:应用地理信息系统技术、工程地质学、计算机三维分析技术、数据库技术,以国家数字地图为载体,利用GIS地理信息系统技术平台,建立SQL Server大型网络工程数据库.将大量分散、零乱的地质资料管理起来,通过数据库信息系统加工处理成可反复利用和永久保存的"数字化"信息,达到对铁路工程地质勘察信息高效利用的目的.研究结论:通过研究解决了工程地质勘察数据的信息化管理,实现了对勘察成果的综合管理、多方位查询和应用.实践证明,基于GIS的铁路工程地质勘察数据库可以实现数据的有序管理、高效利用,为提高生产效率,提高勘察工作质量,完善基础地理信息系统,推动GIS在铁路工程地质中的应用做了有意义的尝试.     

向莆铁路戴云山越岭隧道群工程地质选线

向莆铁路戴云山脉越岭隧道群沿线不良地质发育、地质构造复杂,线位选择的优劣对工程成败影响巨大,推荐地质条件最优的戴云山脉越岭隧道群线位是向莆铁路地质勘察工作的重点和难点。以三维可视化高分辨率遥感解译、大面积地质调绘、高频大地电磁测深等技术为核心的工程地质综合选线贯穿于越岭隧道群工程地质勘察过程的不同阶段,持续不断的比选和优化越岭隧道群线位和隧址。推荐的戴云山越岭隧道群线位和隧址进出口,成功绕避了洞身各种不利构造和洞口不良地质体,隧道群工程地质条件整体良好,合理规避了各类工程风险,施工进展顺利、铁路运营状况良好,社会、环境、技术、经济效益显著。     

多源遥感技术在艰险山区铁路地质勘察中应用

研究目的:随着我国铁路建设重心向中西部转移,艰险山区铁路明显增多。针对某山区铁路工程地质勘察需求,研究采用多光谱遥感、热红外遥感、雷达遥感、高分辨率遥感和三维遥感相结合的综合判释方法,开展沿线断层、高地温、滑坡、崩塌、泥石流、不稳定斜坡、岩屑坡、冰川融蚀等地质问题的解译工作。研究结论:(1)利用多光谱遥感、雷达遥感相结合的方法,解译沿线断层500余条,基本查明了构造分布特征;利用高分三维遥感技术,解译各类不良地质150余处,为重要工点方案比选提供了参考;(2)分析了该线断层、崩塌、滑坡、泥石流等不良地质,以及冰川融蚀、岩屑坡等冰缘地貌的遥感解译标志特征,并提出了需要进一步开展的遥感工作内容;(3)本研究成果可应用于艰险山区铁路工程地质勘察及设计选线。     

基于三维大场景的铁路数字勘察与设计优化技术研究及应用

结合铁路设计人员对三维大场景应用需求不断提升，以及铁路三维GIS技术研究及三维可视化平台开发在勘察设计多专业综合应用方面尚存在不足的现状，开展了基于三维大场景的铁路数字勘察与设计优化技术研究，提出了不同阶段铁路三维大场景的制作方法，构建了铁路勘察设计数据库并开发了后台数据管理系统，研发了大场景铁路线路设计优化与决策系统(简称“大场景平台”),实现了铁路三维大场景网络化构建、多源数据管理以及三维虚拟踏勘、专业调查、线路优化、专业设计验证、成果展示等应用功能。经过铁路工程项目实际应用，大场景平台能够满足铁路勘察设计人员室内开展三维数字勘察与设计优化的应用需求，可明显提高铁路勘察设计作业效率及数字化技术水平，并为设计成果数字化交付打下了良好基础。     

铁路工程地质遥感专题数据库建设方法及应用研究

为了提高铁路工程地质遥感解译的工作质量，实现铁路工程地质遥感数据的集成化管理，解决遥感解译工作中基于多源数据综合分析困难的问题，充分挖掘数据价值，对铁路工程地质遥感专题数据库建设方法和应用进行研究。针对铁路工程地质遥感数据的内容、类型和特征进行分析，将数据库分为基础地理信息数据、遥感数据和解译成果数据；规定了基础地理信息数据的数据内容和入库标准，提出不同解译内容和精度要求需要的遥感数据，以及其采集与处理原则；最后提出解译成果数据库的设计原则，明确数据制作标准，并提供了几种地质现象的数据库设计参照表，基于上述论述形成专题数据库的建设方法。以某山区铁路为例，应用该方法进行工程地质遥感专题数据库的建设，详述某滑坡解译成果数据的制作原则和过程，利用GIS系统的统计分析、空间分析功能，分析滑坡的几何与属性关系。研究成果可实现对地质遥感解译全过程数据的综合管理和应用，为同类型铁路工程地质遥感专题数据库的建设和应用提供参考。     

数据融合技术在铁路地质遥感判释中的应用研究

判释效果。为提高地质遥感判释的精度和质量,本文探讨数据融合技术在地质遥感判释中的应用。研究结论:(1)采用多源数据融合技术进行地质遥感判释,可提高不良地质判释的准确度;(2)二维和三维遥感判释相结合,可实现不良地质由定性到定量的判释和分析;(3)今后应加强遥感与物探等勘察手段的融合应用研究,拓宽地质遥感判释的应用范围。     

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.     

隧道衬砌检测智能雷达系统的研发与应用

铁路隧道检测是铁路建设与运营中的重要环节,检测技术包括声波检测、线上监测、电磁波检测等。随着科技不断进步和新技术应用推广,针对当前隧道衬砌检测中的数字化和智能化难点,深入研究探地雷达数据解译问题,采用人工智能、大数据、互联网等技术研发了TR-1型智能雷达系统。经过在建隧道现场试用,证实TR-1型智能雷达系统具有检测轻便化、管理数字化、识别智能化等优势,可有效提高隧道衬砌检测质量和效率。     

遥感技术在蒙华铁路地质勘察中的应用研究

研究目的:蒙西至华中地区铁路通道工程浩勒报吉至三门峡段风沙、煤窑采空、黄土滑坡、崩塌等不良地质发育,同时沿线地貌类型复杂,沟壑纵横,大范围地面调绘工作开展困难。为优化地质调绘方法,提高不良地质勘察效率和质量,研究利用遥感判释技术进行沿线不良地质勘察。研究结论:(1)研究采用高分辨率遥感和三维遥感技术相结合的方法,进行沿线不良地质遥感判释,查明了沿线不良地质分布特征;(2)划分出沿线毛乌苏沙漠区风沙分布特征,识别出煤窑采空分布范围,判释出270余处黄土滑坡和崩塌,判释准确率高于85%;(3)高分辨率遥感和三维遥感技术的综合应用可满足多类型不良地质勘察的需要,为地质选线提供了直接参考;(4)该研究成果可应用于艰险山区长大线路工程不良地质勘察工作。     

铁路工程地质遥感雷达图像应用分析

研究目的:遥感图像(含航片和卫星影像)的判释与应用已成为铁路工程地质勘测不可或缺的手段之一.本文针对雷达遥感图像的铁路工程地质应用较少的状况,介绍雷达遥感图像的影像特征、彩色合成和图像处理方法,分析铁路工程地质遥感中雷达图像的应用效果;总结雷达遥感图像在不同的地质应用中特定的雷达回波响应特征,为铁路工程地质遥感雷达图像数据的选择(波段、极化、入射角、视向等)提供科学依据.研究结论:(1) 以岩性识别和地质构造解译为例,表明雷达遥感影像在工程地质应用中具有良好的判释效果;(2) 建议铁路工程地质遥感应用中发挥雷达遥感图像具有的独特优势,与光学遥感影像互补使用,并加强应用与推广,不可偏废.     

铁路工程地质信息管理与应用系统中的集成化研究

基于铁路行业工程地质勘察特点,介绍"铁路工程地质勘察信息管理与应用系统"的总体思路、程序主体架构及主要功能,说明该系统实现勘察信息管理与应用集成化的途径和方法,展望系统的发展前景。通过具体实例,介绍系统的工作流程和项目管理方式,经过具体实践,表明该系统功能强大、集成化程度高,适合于铁路行业工程地质勘察。     

BIM技术在铁路地质勘察中的应用

为解决传统铁路设计存在不同专业间信息沟通不及时、不完全、设计意图表达和理解不明确、设计成果不能有效地服务于铁路工程建造、运营、维护等问题,提出BIM技术应用到铁路设计及地质勘察中的必要性及重要性。BIM技术具多维化、协同性、模拟性等特点,并贯穿设计、施工、运维整个铁路生命周期,其应用能有效地实现勘察成果的数字化、可视化,使铁路设计中各专业能基于BIM模型进行协同设计,多阶段无缝衔接,最大程度实现信息共享,提高设计效率,减少设计变更成本。初步提出将BIM技术应用到铁路地质勘察设计中的2种途径:一是将现有二维成果资料三维化;二是直接模型化勘察基础数据。为BIM技术在铁路地质勘察中的应用提供了参考价值。     

基于空天地多源数据的铁路三维大场景构建与应用系统

针对常规平面地形图二维场景存在的缺乏立体感、不直观的问题，提出基于多源空间数据的铁路三维大场景构建方案、铁路三维大场景构建技术流程及数据格式标准化、数据预处理、数据轻量化处理和数据组织管理方法。同时，设计研发了铁路三维大场景应用系统，阐述了系统研发目标、总体架构和系统功能。实践证明，所设计的系统可以为铁路设计人员提供一个更加直观、全面、真实的三维空间设计环境，能够满足铁路工程线路三维虚拟踏勘、专业设计验证和方案三维展示分析等勘察设计工作需要，提升铁路勘察设计数字化、智能化水平。     

综合勘察结合专题研究在沪宁城际铁路工程地质勘察中的应用

通过对沪宁城际铁路宁镇段工程地质勘察的回顾,简要介绍了本段工程地质勘察特点、勘察方法和勘察成果,详细列举了综合勘察、专题研究在沪宁城际铁路工程地质勘察中的应用情况,并提出了高速铁路工程地质勘察工作中应注意的问题。     

GMS三维地质模型在铁路地质勘察中的应用

地质体三维可视化是近年来铁路工程地质的发展方向。为了利用现有二维地质勘察成果直接快速地建立三维地质模型,以蒙西至华中地区运煤通道铁路裴庄隧道地质资料为基础,针对GMS数据特点开发地质资料自动转换程序,建立隧道周围63.54 km2范围内的三维地质模型。通过DEM和叠加遥感影像,真实再现裴庄隧道及周边地区的地形地貌和地层分布情况,为隧道方案比选提供了可视化手段,有助于提高地质工程师对场地复杂地质条件的认识和评价,同时对提高设计质量也具有一定的意义。