關(guān)于鐵路選線要素在線路設(shè)計(jì)中的運(yùn)用分析

李旌镕

長(zhǎng)春宏建工程設(shè)計(jì)有限公司天津分公司 天津 300142

前言

ArcGIS是一款分析地理信息的軟件平臺(tái)，主要可劃分為桌面GIS、嵌入式GIS、服務(wù)器GIS、移動(dòng)GIS、Geodatabase技術(shù)等五部分。在Desktop中，主要包含ArcMap、ArcCatalog、ArcGlobe、ArcSence、ArcToolbox等應(yīng)用環(huán)境。以ArcMap為例，該模塊以地圖為核心，并包含專(zhuān)業(yè)編輯及制圖系統(tǒng)，在柵格數(shù)據(jù)的處理方面也具有極大的優(yōu)勢(shì)。

1 鐵路選線要素及實(shí)例分析

1.1 鐵路選線要素概述

做好鐵路選線工作，就有必要針對(duì)地形、地貌等進(jìn)行研究，例如鐵路選線附近建筑、村莊、水系、山谷等的分布情況，并運(yùn)用科學(xué)的方法，就繁密的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)的分析，以保證鐵路選線的準(zhǔn)確性，最大程度上的降低工作量，提升工作效率。關(guān)于鐵路選線要素，可參考以下方面：其一，依據(jù)我國(guó)政治經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求；其二，依據(jù)鐵路建設(shè)區(qū)域的資源類(lèi)型、硬件設(shè)施等，尤其是自然地理情況；其三，依據(jù)鐵路選線區(qū)域的土壤、水系、地貌、地形等情況；其四，依據(jù)鐵路選線區(qū)域的人類(lèi)活動(dòng)、交通線路、建筑設(shè)計(jì)等情況；其五，在鐵路選線區(qū)域，要進(jìn)行保護(hù)的人文資源、自然資源等[1]。

1.2 鐵路選線要素的實(shí)例分析

為保證鐵路選線方法的科學(xué)性、合理性，本文運(yùn)用了ArcGIS軟件平臺(tái)，并結(jié)合新的研究處理方法，以便高效合理地處理地形圖，為鐵路選線設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。在我國(guó)北部地區(qū)，我們可選擇約36萬(wàn)平方公里的區(qū)域，并運(yùn)用地圖底圖分析該地區(qū)的鐵路修建要素。依據(jù)底圖的TIF數(shù)據(jù),分析可得以下結(jié)論：其一，該區(qū)域地形平坦，山區(qū)與平原分界明顯，且地區(qū)之間高差較小；其二，該地區(qū)人口眾多，水資源的利用范圍廣泛，且多用于農(nóng)業(yè)灌溉；其三，該地區(qū)的土質(zhì)、水文等條件較為穩(wěn)定，并無(wú)重點(diǎn)保護(hù)的自然資源及人文景觀。總之，該區(qū)域的鐵路選線要素可劃分為道路、高度、水源、居住地等，還要在鐵路選線前針對(duì)相關(guān)要素進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化，例如道路就包含該地區(qū)所有的道路設(shè)施。在分析這些要素時(shí)，有必要進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，以明確鐵路選線各要素之間的聯(lián)系，并匯總相關(guān)比例，具體論證各要素所占權(quán)重。例如，高度所占權(quán)重（WI）為0.5274，水系中水庫(kù)所占權(quán)重（WI）為0.1567。

2 鐵路選線要素在線路設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

2.1 底圖的系統(tǒng)處理

在底圖導(dǎo)入ArcGIS軟件前，要做好底圖的系統(tǒng)處理，為下一步的圖像處理工作做好準(zhǔn)備。首先，轉(zhuǎn)化經(jīng)緯坐標(biāo)。 要得到XY坐標(biāo)，就要轉(zhuǎn)化圖像上的經(jīng)緯坐標(biāo)，隨之將柵格數(shù)據(jù)導(dǎo)入ArcMap模塊，使圖像上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)與XY坐標(biāo)相互關(guān)聯(lián)。其次，合成圖片及結(jié)果。在選出投影坐標(biāo)后，要利用ArcGIS軟件編輯鐵路選線要素，如水庫(kù)（SK-面狀要素）、主要道路（ZD-線狀要素）等，并使各項(xiàng)要素與DEM合成而得圖片及結(jié)果。最終，得到該范圍圖片。要對(duì)合成圖片及結(jié)果進(jìn)行Buffer分析，由于疊加分析的基礎(chǔ)是各線路要素的屬性與空間，在此之前還要針對(duì)各個(gè)圖層進(jìn)行賦值，其依據(jù)是鐵路各選線要素AHP的成果，即可得出各要素影響范圍的相關(guān)數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)系統(tǒng)處理得到該范圍圖片。

2.2 起點(diǎn)和終點(diǎn)的選取

運(yùn)用ArcGIS軟件，就可對(duì)鐵路選線各要素進(jìn)行分析，以得出該區(qū)域各要素的具體數(shù)據(jù)及狀態(tài)，其后依據(jù)各選線要素的分布及屬性情況，就可運(yùn)用ArcGIS軟件進(jìn)行大致的鐵路選線設(shè)計(jì)。在鐵路選線的設(shè)計(jì)中，要保證起點(diǎn)與終點(diǎn)的固定性，其后依據(jù)各要素信息進(jìn)行相關(guān)規(guī)避操作，以設(shè)計(jì)出該區(qū)域內(nèi)鐵路修建的最優(yōu)線路。依據(jù)上述分析，可進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐。具體而言，若起點(diǎn)與終點(diǎn)固定，可將兩個(gè)點(diǎn)連接，并在共同投影面下再建一個(gè)線狀要素。此外，由于鐵路起止點(diǎn)的選取對(duì)線路設(shè)計(jì)具有極大影響，且要考量環(huán)境保護(hù)、國(guó)家政治、人文環(huán)境等因素，其測(cè)量和選取通常要在鐵路線路設(shè)計(jì)前。因此，運(yùn)用ArcGIS軟件，只需將關(guān)鍵性選線要素賦值的分析結(jié)果投至底圖，并標(biāo)出相應(yīng)的線段結(jié)點(diǎn)，即可進(jìn)行鐵路線路的嘗試設(shè)計(jì)。

2.3 線路交點(diǎn)調(diào)試

考量地理環(huán)境的未知性、復(fù)雜性，先期的線路設(shè)計(jì)已在極大程度上規(guī)避了各項(xiàng)選線因素，但實(shí)際的選線過(guò)程仍會(huì)與相關(guān)因素發(fā)生沖突。例如，新建單線鐵路，在設(shè)計(jì)中不僅是一個(gè)線狀要素，還具有一定的影響范圍。因此，在線路設(shè)計(jì)時(shí)，要注意觀察所選擇線路附近的各項(xiàng)影響因素，并分析各因素的影響范圍。具體而言，可運(yùn)用ArcGIS技術(shù)進(jìn)行反復(fù)性的線路交點(diǎn)調(diào)試，其后生成新建線路的Buffer，使之與附近各選線要素的圖層相互疊加，以得出選線要素的總體影響面積及范圍。總之，以上步驟均需反復(fù)進(jìn)行，以得出科學(xué)的結(jié)論，這個(gè)過(guò)程是鐵路線路設(shè)計(jì)的重要部分，即空間定位[2]。

2.4 地形高度的分析

為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、系統(tǒng)性，在運(yùn)用ArcGIS軟件進(jìn)行反復(fù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，還要具體分析鐵路選線的各個(gè)因素，例如地形高度可極大地影響鐵路的修建過(guò)程。若地形高度值較高，那么鐵路修建的難度也就較大，而人力物力的支出就會(huì)較大。因此，在鐵路線路設(shè)計(jì)中，尤其要注重地形高度問(wèn)題。具體而言，在鐵路線路設(shè)計(jì)中，其起終點(diǎn)的設(shè)置是綜合考量了諸多因素，而地形高度是難以改變的，故而只能最大限度地解決坡度問(wèn)題。依據(jù)ArcGIS軟件上的數(shù)據(jù)及圖像，可得到該區(qū)域內(nèi)的地形高度，將之與道路、水系、居住地等因素進(jìn)行疊加分析，若存在區(qū)域內(nèi)高差較大的情況，可進(jìn)行相關(guān)的橋梁設(shè)計(jì)，若存在鐵路實(shí)際預(yù)算超出的情況，可適當(dāng)修改線路設(shè)計(jì)方案，體現(xiàn)于鐵路鋪設(shè)位置的調(diào)整，以保證線路質(zhì)量，并降低修建成本。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，做好鐵路的線路設(shè)計(jì)工作，各選線要素的論證要結(jié)合實(shí)地考察。本文具體分析了地形地貌、人文資源、交通線路等鐵路選線要素，并運(yùn)用ArcGIS軟件平臺(tái)，為鐵路選線設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐，論證了各選線要素所占權(quán)重，提出了轉(zhuǎn)化經(jīng)緯坐標(biāo)、鐵路選線要素編輯、進(jìn)行Buffer分析、各圖層賦值、新建線狀要素、反復(fù)線路交點(diǎn)調(diào)試、圖層相互疊加分析等策略。

[1] 尹煊.鐵路選線要素在線路設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用研究[J].科技展望,2015,25(26):63.

[2] 徐崢泰.鐵路選線要素分析及其在線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[D].南昌:南昌大學(xué),2012.