青藏铁路数字路基及仿真平台开发研究实用教案

1、青藏铁路(qn cn ti l)地理信息系统设计 系统总体设计 青藏铁路地理信息系统数据库设计 青藏铁路地理信息系统功能设计 青藏铁路地理信息系统集成设计 青藏铁路数字(shz)路基及数值仿真平台初步解决方案（软件设计初稿）第1页/共32页第一页，共32页。软、硬件(yn jin)系统配置 ArcGIS软件，包括扩展(kuzhn)模块spatial analyst和3D analyst。 ARC SDE，包括一个服务器端和五个读写连接许可权。 ERDAS Imagine Microsoft SQL Server 2000，10用户 以上软件均已顺利运行。第2页/共32页第二页，共32页。青藏铁

2、路(qn cn ti l)GIS数据库建设 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； 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； 数据处理已基本完成(wn chng)，包括分幅和拼接； 数字化1：10万青藏铁路图； 数字化部分地质图和工程图。第3页/共32页第三页，共32页。仿真(fn zhn)模型（1） 青藏线典型路段冻土路基热边界条件数值(shz)仿真模拟与方法研究 路基土料热、力学参数影响规律研究 通风路基调温机理与优化设计原则研究 通风管变形与路基稳定性研究 通风路基设计原则探讨 通风路基设计平台第4页/共32页第四页，共32页。仿真

3、(fn zhn)模型（2） 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； 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； 有限元求解(qi ji)子程序； 多种模型的分析； 参考资料。第5页/共32页第五页，共32页。二、年度主要考核目标完成(wn chng)情况第6页/共32页第六页，共32页。2002年工作进度完成(wn chng)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

4、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篇第7页/共32页第七页，共32页。2002年考核(koh)指标完成情况（1）1.青藏铁路地理信息系统总体设计书；2.青藏铁路地理信息系统数据库详细设计书及系统规范；3.青藏铁路地理信息系统功能详细设计书； 4.青藏铁路地理信息系统集成方案详细设计书

5、； 5.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； 6.开发碎石路基大孔隙介质(jizh)非达西对流温度场数值分析平台； 7.提出碎石路基降温结构的优化设计原则与设计方法。 第8页/共32页第八页，共32页。2002年考核(koh)指标完成情况（2） 初步提出通风(tng fng)路基设计原则 建立通风(tng fng)路基设计平台第9页/共32页第九页，共32页。2002年考核指标完成(wn chng)情况（3） 2002年7月12月，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(wi zhi)等分析计算和

6、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。第10页/共32页第十页，共32页。文章(wnzhng)（1）1.李新，程国栋，2002冻土气候关系模型评述冰川冻土，24（3）：315-3212.南卓铜，李新，李述训，2002“青藏铁路数字路基与仿真平台”体系(tx)架构设计冰川冻土，24（5）：646-6513.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）：652-6584.Li, X., and Koike, T., accepted. Frozen soil parameterization in SiB2 and its valida

7、tion with GAME-Tibet observations. Cold Regions Science and Technology.5.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第11页/共32页第十一页，共32页。文章(wnzhng)（2）6.Ning Li, Feixiong Chen, Bo Su, Guodong Cheng. Theoretical frame of the saturated freezing soil. Cold Regions Science and Technology, 2002, 35: 7380.7.王铁行，胡长顺，李宁冻

8、土地基应力变形数值模型岩土工程学报，2002，24（2）：193197 8.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 9.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( jsh)，2002，5 10.常斌，李宁软件开发中的错误处理技术( jsh)的原理与实践计算机应用研究，2002（增刊）：284285 第12页/共32页第十二页，共32页。三、年度主要成果(chnggu)和重要结论或建议第13页/共32页第十三页，共32页。GIS设计(shj)方面 在数据库设计方法方面，针对(zhndu)大型空间数据库，摒弃了传统

9、的文件管理方式，采用SDE以数据库形式管理空间数据； 数据仓库、面向对象技术、元数据等技术的应用。第14页/共32页第十四页，共32页。中国科学院知识(zh shi)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第15页/共32页第十五页，共32页。数据(shj)采集和数据(shj)转换试验站点数据采集 服务器笔记本Arc Pad扫描仪工作站 GPS软件接口工程扫描仪键盘鼠标摄影机野野外外数数据据采采集集室室内内数数据据采采集集信息(xnx)查询空间(kngjin)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第16页/

10、共32页第十六页，共32页。集成设计所要解决(jiju)的问题 集成环境(hunjng)的选择配置和网络环境(hunjng) 集成方式与开发工具的选择 异质多源数据的集成 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第17页/共32页第十七页，共32页。软件设计的基本思路 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； 确定基于( jy)ArcObjects的开发

11、方式； 明确定义了系统的GUI； 明确定义了从GIS图层钻孔数据库模型自定义格式的数据接口形式。第18页/共32页第十八页，共32页。系统结构示意图第19页/共32页第十九页，共32页。数据(shj)方面第20页/共32页第二十页，共32页。DEM第21页/共32页第二十一页，共32页。数值仿真模型(mxng)主要成果（1） 系统(xtng)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 ； 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；第22页/共32页第二十二页，共

12、32页。数值(shz)仿真模型主要成果（2） 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，进行了大量的通风管路基温度场数值仿真试验研究，提出(t ch)了通风路基的设计原则； 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； 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。第23页/共32页第二十三页，共32页。数据(shj)（库）或远程数据(shj)经典、现代交互式输入第24页/共32页第二十四页，共32页。问题(wnt) License 接口问题(wnt)需要继续讨论 数据汇交问题(

13、wnt)第25页/共32页第二十五页，共32页。四、下一年度的工作(gngzu)安排第26页/共32页第二十六页，共32页。2003年研究(ynji)内容1.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； 2.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； 3.重点在GIS与CAD以及仿真平台的集成技术上实现突破；4.完善冻土路基与其控热结构非稳态相变温度场分析平台 ；5.旱桥(hnqio)路基冷却调温的优化设计原则与指标；6.冻土路基的优化设计理论与设计方法，协作现场监测，反演分析冻土温度场、变形场等，修正、调整仿真模型与仿真方法第27页/共32页第二十七页，共32页。进度(jnd) 2003年底基本完成软件的具体编码(bin m)工作，进行第一次测试； 信息系统软件、GUI 接口程序 数值模型第28页/共32页第二十八页，共32页。人员(rnyun)安排 程序员小组 郭建文（8个月）、盖迎春（8个月）、吴立宗（ 5个月） 南卓铜（2个月） 、王书功（ 1个月） 、李新（ 3个月） 临聘人员：两人 保证4位高水平程序员的全额投入(tur) 数据库小组 马明国（3个月）、李新（2