浅析GIS在新建铁路勘测设计中的应用_铁路勘测

　　【摘 要】本文简述了我国铁路勘测设计的发展，分析了CIS的系统功能，分别从数据采集整理、设计过程和设计数据的应用三方面对GIS在新建铁路勘测设计中的应用进行了探讨。　　【关键词】GIS；新建铁路勘测设计；应用
　　1、引言
　　铁路是我国国民经济发展的生命线，在繁荣社会经济和促进产业发展等方面发挥着巨大的作用。随着社会发展和人民生活水平的提高，国家对“十二五”铁路发展提出了更高的要求，中国铁路建设项目越来越多，投资规模越来越大。
　　地理信息系统（GIS）是以数字信息为基础，运用地理学、遥感学、测绘学、环境科学等多学科，通过计算机技术，快速、准确和逼真地获取设计走廊各类土地数据，采集、整合各类地质地形等地理信息，并应用于工程设计的计算机信息系统。目前，GIS凭借其强大的集成功能和一体化优越性、能够在铁路方案设计时提出地面沉降等关键技术参数等特性，已在铁路勘测设计中得到了广泛的运用。如何运用先进的信息化勘测系统、将地理学、空间技术、信息科学等相互渗透和融合、构建铁路勘测标准体系、优化新建铁路勘测设计，更好地实现铁路勘测与设计过程的数字化、自动化，已日益成为专家学者和业内人士关注的重点和研究的课题。
　　2、我国铁路勘测设计发展溯源
　　我国传统的新建铁路勘测设计采用分散作业的方式，专业之间缺乏渗透性，文件资料共享性差，效率低下且出错率高。勘测部门与新建铁路工程设计部门之间不能准确顺利和及时地进行信息的有效沟通。通常，勘测获得的信息多以图表形式，定性或定量地提供给设计人员，而信息的采集是多方位的，既有地理环境空间定性特征，又有气象、水利交通等定量指标，众多确定和不确定的因素，造成设计人员对信息理解不完整，对勘测数据识别、处理和利用困难。由于勘测与设计脱节，设计方案缺乏科学的情报支撑，新建铁路整体设计水平难以提升。
　　为提高铁路勘测设计水平，我国在引进的基础开发了勘测系统软件，创建了地理信息系统理论体系，培养了大批专业人才，并积极开展多项国际合作。铁道部于1999年发布实施了TB 10101《新建铁路工程测量规范》，为保证新建铁路线路、沿路隧道和桥涵等工程的勘测质量，对新建铁路工程测量技术提出了要求。2009年，针对规范中条款落后，已不能完全满足信息测绘新技术要求的现状，修订并发布了TB 10101-2009《新建铁路工程测量规范》。新修订测量标准融入了新建铁路勘测先进的"三网合一"的测量理念，纳入了近年来新建铁路勘测新技术、新方法，促进了我国铁路勘测设计智能化发展进程。
　　3、CIS功能及其在新建铁路勘测设计中的应用
　　3.1CIS的功能
　　我国GIS的发展，经历了起步、准备、发展和产业化四个阶段。其系统功能贯穿数据采集、分析、判断及输出应用等全过程。具体功能有：
　　a)数据采集与编辑。即对遥感数据、航测数据等外部数据采集和将其完整准确、逻辑一致地向内部系统传输，保证了图形数据的采集、属性数据的采集在内容与空间上的一致性；
　　b)数据的转换与处理。即对输入数据进行格式、矢量、栅格化图层等数据格式的转化；数据投影方式、比例、数据重构以及压缩拼接等几何形态的变换；
　　c)数据的存储、计算、检索功能。即对地理信息系统数据进行空间拓扑叠加分析、空间模拟分析和管理、备份等功能；
　　d)输出功能。将数据以报表、图样等形式显示、传输和打印。
　　3.2GIS在新建铁路勘测设计中的应用
　　数据采集、整理和入库。GIS具有强大的对卫星遥感数据、航测数据、实测地形数据、地图、社会经济数据以及多媒体数据采集的能力，可将所有不同来源、不同采集方法的数据进行编辑、误差分析、坐标转换、建立矢量数据拓扑关系、栅格化等处理，并存入空间数据库。新建铁路勘测设计是一项复杂的系统工程，不仅数据繁多，而且需要各专业的相互协调。GIS能够描述和表达新建铁路勘测复杂的空间实体和对图像数据高度集成，为勘测设计信息流畅地传递提供便利，为专业设计模型、分析模型、评价和辅助决策模型的建立提供全面科学的信息支持。
　　新建铁路的设计。三维GIS可为长大新建铁路工程设计海量的空间数据提供动态调度和三维可视化图形。通常，各专业设计人员，可根据需要随时从勘测部门经信息归类、整理后导入的勘测空间信息库调取相关信息，作为设计依据，并将设计成果上传至勘测空间数据库，将通用化、标准化和系列化的“三化”设计思想融入新建铁路工程设计，实现多专业间的协同作业。新建铁路勘测设计数据主要由新建铁路勘测设计基础数据、线路设计成果数据和专题属性数据3部分组成，如图1所示。
　　三维建模与设计数据的应用。将高新技术相结合的GIS，可将线路模型与专题属性数据库进行关联，进而实现勘测设计数据的动态三维可视化，对效果进行分析和评估，可优化设计方案，科学决策，提高新建铁路可靠性与设计质量。基于三维GIS的工程设计，可进行空间分析，如对新建铁路勘测结果进行填土石方的数量计算、任意横断面的自动提取等。GIS信息系统平台促进了新建铁路测绘设计工作静态到动态的转变，设计人员可根据野外获得的地形地貌、水文地质资料，在室内进行仿真设计、铁路动态交互式设计，并将设计数据关联在同一平台，既保持勘测基础数据、成果数据和属性数据三者之间的完整性和独立性，又能在此基础上自动建模，同步修改，保证技术参数、设计指标经济上的合理性和最佳设计效果。
　　4、结论
　　综上所述，新建铁路勘测设计是一个复杂的、多专业、多学科的系统工程。只有从实际出发，利用基于GIS的新建铁路勘测设计空间数据库，运用GIS强大的空间分析能力，建立新建铁路勘测设计分析模型，才能实现设计方案的优化，不断提高新建铁路勘测设计水平。
　　参考文献
　　[1]TB10101-2009,《新建铁路工程测量规范》[S].北京:中国铁道出版社,2009.
　　[2]杨长根等.现代测绘技术在铁路勘测设计一体化中的应用[J].铁道勘察,2009,35(4):67-69.
　　[3]祁玉成.GIS在工程勘测设计中应用的探讨[J].科技创业家,2011(7):200.