現(xiàn)代選線設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)信息化的依賴程度日益提高,需要融合RS、GIS、GPS等現(xiàn)代勘測(cè)及信息化技術(shù)支持,逐漸實(shí)現(xiàn)從“交圖紙”到“交模型”的設(shè)計(jì)理念的轉(zhuǎn)變。這一轉(zhuǎn)變過(guò)程中,如何基于工程地質(zhì)的選線理念,實(shí)現(xiàn)在多維立體環(huán)境下的選線方案優(yōu)化是面臨的一項(xiàng)技術(shù)難題。如今鐵路以快速、舒適、大運(yùn)量、后期運(yùn)營(yíng)安全且病害少為基本要求,如何能夠去選擇一條符合現(xiàn)代快速發(fā)展的鐵路線路,是現(xiàn)代鐵路發(fā)展的迫切需求。地質(zhì)選線的目標(biāo)就是最大限度地依附和利用地形和地質(zhì)條件,尋求擾動(dòng)最小的路線方案,盡量減少對(duì)不良地質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)的整治和改造。由于各種不良地質(zhì)條件具有較強(qiáng)的隱蔽性,使得地質(zhì)因素的空間分析成為路線方案比選過(guò)程中的主要難點(diǎn),有時(shí)也會(huì)造成部分優(yōu)選方案的缺失。鐵路工程地質(zhì)資料具有多源、多類(lèi)、多量、多維、多主題等特點(diǎn),各種地質(zhì)數(shù)據(jù)在精確度、分辨率、數(shù)量、質(zhì)量等方面也存在很大的差異。為了保證信息的有效性、準(zhǔn)確性、一致性,需要融合GIS、RS、鉆孔數(shù)據(jù)等相關(guān)技術(shù)資料進(jìn)行整體的表達(dá),結(jié)合線路方案優(yōu)選的多目標(biāo)評(píng)價(jià)方法,以滿足立體化、模型化的選線需求。為此,論文主要完成以下幾項(xiàng)工作:(1)研究基于遙感技術(shù)的線路不良地質(zhì)判釋方法線路行經(jīng)區(qū)域的不良地質(zhì)現(xiàn)象具有平、立面復(fù)合特性,對(duì)于大面積帶狀區(qū)域的滑坡、崩塌、泥石流、風(fēng)沙區(qū)等具有典型平面區(qū)域特性的不良地質(zhì)現(xiàn)象可借助遙感判釋方法進(jìn)行獲取。同時(shí),融合線路行經(jīng)帶狀區(qū)域的地形分析,實(shí)現(xiàn)基于GIS、RS的線路地形、平面不良地質(zhì)的統(tǒng)一表達(dá)。遙感技術(shù)對(duì)線路行經(jīng)區(qū)域的判釋能夠更好的避免對(duì)不良地質(zhì)區(qū)域勘測(cè)的遺漏,以便更好的選擇線路通過(guò)方式。(2)研究基于GIS的三維地質(zhì)體建模方法結(jié)合已有三維地形信息構(gòu)建三維地質(zhì)體表面模型,根據(jù)鉆孔數(shù)據(jù),采用ArcScene中三維的建模工具,研究基于離散巖層數(shù)據(jù)的分層TIN構(gòu)建方法,完成基于鉆空數(shù)據(jù)的多層地質(zhì)體的三維空間實(shí)體表達(dá),提供可用于選線設(shè)計(jì)不良地質(zhì)實(shí)體建模方法。(3)研究不良地質(zhì)區(qū)域平面線路優(yōu)選方法針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下的線路方案設(shè)計(jì)及比選問(wèn)題,研究利用GIS的數(shù)據(jù)管理和空間分析決策功能實(shí)現(xiàn)線路方案行經(jīng)區(qū)域不良地質(zhì)特性的有效表達(dá)和提取,實(shí)現(xiàn)不同線路行徑區(qū)域的平面不良地質(zhì)現(xiàn)象提取。構(gòu)建不良地質(zhì)區(qū)域鐵路走向輔助決策的層次分析模型,結(jié)合具體算例,實(shí)現(xiàn)基于GIS的不良地質(zhì)區(qū)域平面線路方案優(yōu)選。(4)研究基于GIS的平立面一體化選線設(shè)計(jì)方法以新建格庫(kù)線通過(guò)風(fēng)沙地區(qū)為例,分析平面不良地質(zhì)現(xiàn)象的區(qū)域及屬性表達(dá)方法,并設(shè)計(jì)相應(yīng)的選線方案,從地質(zhì)選線的角度完成方案比選。以某新建鐵路行經(jīng)滑坡區(qū)域?yàn)槔?研究基于三維地形的滑坡實(shí)體的空間模型構(gòu)建方法,在構(gòu)建完成的實(shí)體模型上分別設(shè)計(jì)繞行、穿越、下穿等不同設(shè)計(jì)方案,從原有的平面繞行設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化到空間立體化選線設(shè)計(jì),經(jīng)比選后獲取最優(yōu)的線路設(shè)計(jì)方案。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：U212.32;P208
【部分圖文】：

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文．緒論鐵路選線是一個(gè)綜合性的設(shè)計(jì)工作。在鐵路選線中需要考慮到鐵路建設(shè)中每個(gè)設(shè)業(yè)的要求，設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)結(jié)合鐵路橋梁、隧道、路基、線站等各個(gè)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行線路設(shè)計(jì)。在鐵路選線過(guò)程中選線設(shè)計(jì)者應(yīng)該考慮到線路經(jīng)過(guò)區(qū)域的各種地質(zhì)現(xiàn)象、地境、人口需求、經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度等條件，綜合各類(lèi)因素以便能夠設(shè)計(jì)出一條能夠既滿路行經(jīng)地區(qū)的基本經(jīng)濟(jì)要求、政治要求又滿足鐵路安全和運(yùn)量要求。在鐵路選線中提高選線的線路標(biāo)準(zhǔn)，自從 20 世紀(jì) 50 年代中以來(lái)，鐵路線路方面的工作者們就開(kāi)索和研究智能化的選線設(shè)計(jì)和理論方法。隨著選線設(shè)計(jì)的逐漸發(fā)展，選線工作已經(jīng)一的紙上定線和單一的設(shè)計(jì)軟件逐漸發(fā)展到虛擬化的三維選線設(shè)計(jì)技術(shù)[1]。如圖示為三維虛擬化選線技術(shù)在武漢到十堰的城際鐵路中的應(yīng)用。

基于 GIS 的不良地質(zhì)體三維表達(dá)及鐵路地質(zhì)選線應(yīng)用研究隨著我國(guó)的鐵路建設(shè)投資的加大，特別是我國(guó)鐵路建設(shè)向西部偏遠(yuǎn)地區(qū)的轉(zhuǎn)移后的鐵路設(shè)計(jì)中將會(huì)遇到的地質(zhì)狀況更加復(fù)雜。不良地質(zhì)選線將會(huì)對(duì)成為選線工要研究的一個(gè)必要的選線方向。在地形條件復(fù)雜的山區(qū)和不良地質(zhì)類(lèi)型眾多的地線工作者不僅要考慮到選擇一條安全性高，運(yùn)營(yíng)問(wèn)題少的線路，還應(yīng)該綜合考慮經(jīng)濟(jì)區(qū)域重點(diǎn)以及給環(huán)境帶來(lái)的各種影響風(fēng)險(xiǎn)，綜合各類(lèi)西部地區(qū)的因素以優(yōu)選的線路[3]。如圖 1.2 為西藏尼木地區(qū)存在復(fù)雜地質(zhì)的地質(zhì)現(xiàn)象。

圖 1.3 成昆鐵路 圖 1.4 青藏鐵路由于我國(guó)西北地區(qū)山區(qū)是非常眾多的，在山區(qū)中的鐵路選線所涉及的地質(zhì)因素、地形因素、人為因素等眾多問(wèn)題。因此，在困難艱險(xiǎn)山區(qū)進(jìn)行鐵路選線優(yōu)選是對(duì)選線工作者們的一種巨大的考驗(yàn)。由于與選線工作者以前所用的紙上定線和平面上的 CAD 定線等選線方式相比，三維環(huán)境下的可視化選線技術(shù)能夠具有較強(qiáng)的立體感、信息能夠可視化等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)地質(zhì)選線中所要選取的線路眾多，比選方案較多、很難能夠有一個(gè)具體的定量的問(wèn)題去評(píng)價(jià)線路方案。并更好地滿足《鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（T
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