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文檔簡介
1、根據(jù)中國鐵路中長期發(fā)展規(guī)劃,到2020年,中國將建成2萬多公里高速客運專線和城際鐵路。高速鐵路和城際鐵路經(jīng)行地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達,城鎮(zhèn)密布,并且鐵路沿線地理環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境均較復(fù)雜,選線設(shè)計更注重環(huán)境選線、景觀選線和地質(zhì)選線。傳統(tǒng)的等高線地形圖模型已不能滿足高速鐵路和城際鐵路的選線需求。將遙感技術(shù)、數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、數(shù)字地質(zhì)技術(shù)綜合相集成,建立一個能夠同時滿足地質(zhì)選線和環(huán)境選線要求的三維可視化選線地理模型,讓工程師在一個逼真顯示的三
2、維可視化地理環(huán)境中進行選線方案設(shè)計與決策,不僅是鐵路勘測設(shè)計一體化、智能化研究領(lǐng)域亟待解決的課題,更是現(xiàn)代鐵路設(shè)計的需求?;谶@一思想,本文以“基于遙感信息的選線系統(tǒng)三維地理環(huán)境建模方法和應(yīng)用”為主題,對其中的所涉及的理論方法和關(guān)鍵技術(shù)進行了研究,從建模方法和算法方面提出了一整套方法并予以實現(xiàn)。主要研究內(nèi)容及研究結(jié)果如下: 1.針對鐵路選線帶狀大范圍地形的特點,以航測、衛(wèi)星遙感為數(shù)據(jù)源,以全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)為工具,采用于數(shù)字地形
3、分幅采集方法,以獲取鐵路強帶狀地形特點的地形數(shù)據(jù),能夠最大程度的減少構(gòu)建三維地形時的數(shù)據(jù)冗余。對采集的地形數(shù)據(jù),提出基于改進坡度RMSE與三維可視化聯(lián)合的粗差檢測與剔除方法,實現(xiàn)了對DEM粗差有效的檢測與剔除,保證三維地理環(huán)境的建模精度。 2.提出矢柵一體化的選線系統(tǒng)三維地質(zhì)環(huán)境建模方法。首次將地質(zhì)對象遙感解譯影像應(yīng)用于鐵路選線系統(tǒng)。根據(jù)選線系統(tǒng)地理環(huán)境特點,提出地質(zhì)對象文化特征概念,以地質(zhì)對象的名稱和ID標(biāo)識號作為其文化特征,
4、將文化特征作為地質(zhì)對象特殊的矢量數(shù)據(jù).按照準(zhǔn)確地理位置疊加到地質(zhì)對象的矢量三維目標(biāo)上,實現(xiàn)地質(zhì)對象在三維地理環(huán)境中的定位和計算機內(nèi)部的有效識別?;赥IN模型、約束TIN模型實現(xiàn)地質(zhì)對象的遙感解譯影像在三維空間的準(zhǔn)確定位,以遙感解譯影像直接表達地質(zhì)信息。為地質(zhì)對象建立矢量、柵格影像同時存在的表達和描述模式,在此基礎(chǔ)上建立了直觀的三維地質(zhì)環(huán)境。 3.提出基于超地圖模型的選線系統(tǒng)信息管理和組織方法?;谶b感正射影像圖的影像環(huán)境,首次
5、將超地圖概念引入到鐵路選線系統(tǒng),建立了基于地理信息、地質(zhì)、水文信息、地質(zhì)知識的選線超地圖模型。實現(xiàn)基于超目錄結(jié)構(gòu)模型對這些信息之間關(guān)系的非線性存儲、組織、管理和瀏覽。為選線工程師提供圖文并茂的地質(zhì)、地理和地質(zhì)知識環(huán)境。 4.提出基于多子庫鐵路工程地質(zhì)信息庫建模方法。根據(jù)選線設(shè)計涉及的地質(zhì)條件的多樣性,將不同類型地質(zhì)對象進行分類和標(biāo)引,在地質(zhì)知識表示方法上,提出基于三維可視化的用戶外部知識表示方法。針對選線地質(zhì)知識涉及的不同地理環(huán)
6、境,構(gòu)建了河谷、凍土、風(fēng)沙地區(qū)等各類三維地理環(huán)境,并在該環(huán)境中表達知識,實現(xiàn)知識的三維可視化表示。為選線工程師提供三維可視的鐵路工程地質(zhì)知識環(huán)境。針對選線設(shè)計的復(fù)雜性,以認(rèn)知心理學(xué)為依據(jù),提出基于案例推理的知識應(yīng)用方法。 5.探索了基于逼真顯示的三維地理環(huán)境的地質(zhì)選線技術(shù)。采用三維目標(biāo)與信息數(shù)據(jù)庫相連接技術(shù),解決在三維環(huán)境中直接進行選線設(shè)計的技術(shù)問題,包括在逼真顯示的三維地理環(huán)境中線路局部走向選擇,基于遙感地質(zhì)影像環(huán)境的不良地質(zhì)
7、區(qū)域選線方法等。根據(jù)線路穿越的不良地質(zhì)對象的類型和位置,實現(xiàn)系統(tǒng)自動從知識庫中提取選線地質(zhì)知識,并給出選線建議,以指導(dǎo)選線工程師在不良地質(zhì)區(qū)域的選線設(shè)計。根據(jù)山區(qū)等地形地質(zhì)復(fù)雜地區(qū)的選線設(shè)計特點,從地質(zhì)選線角度,提出直接根據(jù)方案的設(shè)計信息獲取方案評價指標(biāo)值的思想,建立了基于三維地理環(huán)境的復(fù)雜地質(zhì)區(qū)域線路方案評價模型,解決線路多方案的比選問題。 6.綜合應(yīng)用三維空間觀察原理、真實感圖形繪制技術(shù)、計算機動畫、虛擬現(xiàn)實等技術(shù),以O(shè)pe
8、nGL圖形庫和VC++6.0為開發(fā)工具,實現(xiàn)了線路三維場景的實時動態(tài)顯示,并與正射和透視兩種模式設(shè)計相結(jié)合,使得三維可視化技術(shù)不僅用于設(shè)計成果的直觀表達,而且融入整個設(shè)計過程中,從而實現(xiàn)本文提出的三維虛擬環(huán)境下的選線設(shè)計思想。 7.基于所提出的理論方法,研制了一個選線地理環(huán)境建模平臺。該平臺實現(xiàn)本文提出的基于航測和衛(wèi)星信息的三維可視化選線地理環(huán)境模和應(yīng)用技術(shù)。并用實例對系統(tǒng)的主要功能進行了測試。驗證和測試結(jié)果表明,本文提出的建模
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