青藏铁路数字路基及仿真平台开发研究

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1、青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题青藏铁路数字路基及仿真平台 开发研究2002年年会青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题一、年度主要研究内容完成情况青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题青藏铁路地理信息系统设计n系统总体设计n青藏铁路地理信息系统数据库设计n青藏铁路地理信息系统功能设计n青藏铁路地理信息系统集成设计n青藏铁路数字路基及数值仿真平台初步 解决方案（软件设计初稿）青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题软、硬件系统配置nArcGIS软件，包括扩展模块spatial analyst和 3D analyst。nARC SDE，包括一个

2、服务器端和五个读写连 接许可权。nERDAS ImaginenMicrosoft SQL Server 2000，10用户n以上软件均已顺利运行。青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题青藏铁路GIS数据库建设n建成了青藏铁路沿线基础数据库，共数 字化1：5万地形图304张；n数据库要素包括：等高线、高程点 、公 路、河流、湖泊、居民地、湿地和植被 ；n数据处理已基本完成，包括分幅和拼接 ；n数字化1：10万青藏铁路图；n数字化部分地质图和工程图。青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题仿真模型（1）n青藏线典型路段冻土路基热边界条件数 值仿真模拟与方法研究 n路基土料热、

3、力学参数影响规律研究n通风路基调温机理与优化设计原则研究n通风管变形与路基稳定性研究n通风路基设计原则探讨n通风路基设计平台青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题仿真模型（2）n界面和数据交换中人工输入部分，可视化几 何模型的构建，为后续的网格生成提供基准 点；n网格自动生成能在迭代计算中根据几何 形态的变化自适应调整网格，各种模型的数 值计算，多种参数的调整；n有限元求解子程序；n多种模型的分析；n参考资料。青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题二、年度主要考核目标完成情况2002年工作进度完成情况研究内容工作进度预期目标总体设计2001,10-2002,3：完成青

4、藏铁路信息系统总体设计 和数据库、功能、集成方 案的详细设计，订购遥感 数据，开展数字化工作。编制信息系统设计的详尽设 计书，制定技术大纲。 编制软件设计书。青藏铁路 信息系统2002,4-2003,12：建成青 藏铁路信息系统。建立青藏铁路全线地理信息 系统，基本比例尺不小于1 ：10万。建立北麓河实验路 段地理信息系统，比例尺为 1：10001：10000。仿真平台青藏线典型路段冻土路基 热边界条件数值仿真模拟 与方法研究通风路基冷却调温的优化设 计原则与指标； SCI论文1篇青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题2002年考核指标完成情况（1）n 青藏铁路地理信息系统总体设计

5、书； n 青藏铁路地理信息系统数据库详细设计书及系统规范 ； n 青藏铁路地理信息系统功能详细设计书； n 青藏铁路地理信息系统集成方案详细设计书； n 完成青藏铁路沿线基础地理信息，包括地形、境界、 居民地、水系、湖泊、土地覆盖的1：10万数据库； n 开发碎石路基大孔隙介质非达西对流温度场数值分析 平台； n 提出碎石路基降温结构的优化设计原则与设计方法。 青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题2002年考核指标完成情况（2） n初步提出通风路基设计原则n建立通风路基设计平台青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题2002年考核指标完成情况（3）n2002年7月12月

6、，收集资料，确定技 术方案细节，启动平台的编程，启动流 动、传热、温度场、冰界面位置等分析 计算和数值计算编程；启动信息融合部 分的模型确定；启动建立模化实验准备 工作。青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题文章（1）n 李新，程国栋，2002冻土气候关系模型评述冰川冻土， 24（3）：315-321n 南卓铜，李新，李述训，2002“青藏铁路数字路基与仿真平台 ”体系架构设计冰川冻土，24（5）：646-651n 马明国，王雪梅，李新，2002青藏铁路信息系统数据库设计 冰川冻土，24（5）：652-658n Li, X., and Koike, T., accepted. Fr

7、ozen soil parameterization in SiB2 and its validation with GAME-Tibet observations. Cold Regions Science and Technology.n 李新，小池俊雄，程国栋在陆面过程模型中参数化冻融过程 中国科学接受青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题文章（2）n Ning Li, Feixiong Chen, Bo Su, Guodong Cheng. Theoretical frame of the saturated freezing soil. Cold Regions Scie

8、nce and Technology, 2002, 35: 7380.n 王铁行，胡长顺，李宁冻土地基应力变形数值模型岩土工 程学报，2002，24（2）：193197 n 陈飞熊，李宁，程国栋饱和正冻土多孔多相介质的理论构架 岩土工程学报，2002，24（2）：213217 n 常斌，李宁前馈逆传播算法优化及其在岩土工程中的应用 岩土工程技术，2002，5 n 常斌，李宁软件开发中的错误处理技术的原理与实践计算 机应用研究，2002（增刊）：284285 青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题三、年度主要成果和重要结论 或建议青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题GI

9、S设计方面n在数据库设计方法方面，针对大型空间 数据库，摒弃了传统的文件管理方式， 采用SDE以数据库形式管理空间数据；n数据仓库、面向对象技术、元数据等技 术的应用。青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题中国科学院知识创新工程重大项目 青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应之课题六数数 据据 仓仓 库库 体体 系系 结结 构构 示示 意意 图图功功 能能 设设 计计 的的 具具 体体 内内 容容数据采集和数据转换信息查询空间分析简单统计分析缓冲区分析叠加分析空间提取空间插值三维分析虚拟现实透视计算三维剖面地统计分析系统输出青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题集成

10、设计所要解决的问题n集成环境的选择配置和网络环境n集成方式与开发工具的选择n异质多源数据的集成n系统功能扩展，采用VB基于ArcObjects 开发，包括CAD、GPS功能的增强，与 Erdas Imagine、ArcPad、FiNal、学科专 业模型的集成青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题软件设计的基本思路n采用客户服务器体系，服务器端由空 间数据引擎和数据服务器构成，这部分 主要通过定制ESRI ArcSDE for SQL实现 ，数据库选择MS SQL Server2000；n确定基于ArcObjects的开发方式；n明确定义了系统的GUI；n明确定义了从GIS图层钻孔数

11、据库 模型自定义格式的数据接口形式。系统结构示意图青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题数据方面DEM青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题数值仿真模型主要成果（1）n系统总结了国内外学者关于土的热学参 数变化规律的研究，进行了不同估算模 型的比较，初步提出了不同类型土的热 学参数的取值原则 ；n考虑了通风路基数值仿真模型边界条件 的各种影响因素，着重进行了人工调控 通风管边界条件下管内气体温度的研究 ；青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题数值仿真模型主要成果（2）n针对通风路基的通风管不同管径、管间距、 埋设深度以及不同路基高度等情况，进行了 大量的通风

12、管路基温度场数值仿真试验研究 ，提出了通风路基的设计原则；n按照按照结构温度应力的计算方法， 等效的 考虑了冻胀与融沉对通风管变形的影响，进 行了通风管变形与路基稳定性研究；n在大量的通风路基温度场数值仿真试验的基 础了，建立了通风路基设计平台。界面和前处理界面和前处理, , 物理模型物理模型资料资料数据（库） 或远程数据经典、现代交互式输入模型计算模型计算数值计算数值计算数据融合、分析数据融合、分析/ /判断判断统计方法统计方法网格网格后处理，显示后处理，显示青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题问题nLicensen接口问题需要继续讨论n数据汇交问题青藏铁路工程与多年冻土相互作

13、用及其环境效应第六课题四、下一年度的工作安排青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题2003年研究内容n 建成1：10万比例尺的铁路工程线路数据库、试验工 程数据库、冻土及冻土工程地质数据库、各种工程设 计图形数据库、生态环境数据库； n 初步建成1：1万比例尺的北麓河试验路段地理信息系 统，数据库工作量完成80以上，应用模型开发工作 完成50以上； n 重点在GIS与CAD以及仿真平台的集成技术上实现突 破； n 完善冻土路基与其控热结构非稳态相变温度场分析平 台 ； n 旱桥路基冷却调温的优化设计原则与指标； n 冻土路基的优化设计理论与设计方法，协作现场监测 ，反演分析冻土温度

14、场、变形场等，修正、调整仿真 模型与仿真方法青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题进度n2003年底基本完成软件的具体编码工作 ，进行第一次测试；u信息系统软件、GUIu接口程序u数值模型青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题人员安排n程序员小组u郭建文（8个月）、盖迎春（8个月）、吴立宗（ 5个月）u南卓铜（2个月） 、王书功（ 1个月） 、李新（ 3个月）u临聘人员：两人u保证4位高水平程序员的全额投入n数据库小组u马明国（3个月）、李新（2个月）、冉有华（9个月）n模型小组u李宁 研究员 小组u刘石 研究员 小组青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题其它n青藏铁路沿线遥感影像购买，影像镶嵌 图的制作，1:10万土地利用图；n青藏铁路全线精美的三维飞行模型；n北麓河地区三维飞行模型；青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应第六课题谢 谢