青藏鐵路數(shù)字路基及仿真平臺開發(fā)研究

1、青藏鐵路數(shù)字路基及仿真平臺開發(fā)研究2002年年會一、年度主要研究內(nèi)容完成情況青藏鐵路地理信息系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)總體設(shè)計青藏鐵路地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計青藏鐵路地理信息系統(tǒng)功能設(shè)計青藏鐵路地理信息系統(tǒng)集成設(shè)計青藏鐵路數(shù)字路基及數(shù)值仿真平臺初步解決方案（軟件設(shè)計初稿）軟、硬件系統(tǒng)配置ArcGIS軟件，包括擴(kuò)展模塊spatial analyst和3D analyst。ARC SDE，包括一個服務(wù)器端和五個讀寫連接許可權(quán)。ERDAS ImagineMicrosoft SQL Server 2000，10用戶以上軟件均已順利運行。青藏鐵路GIS數(shù)據(jù)庫建設(shè)建成了青藏鐵路沿線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，共數(shù)字化1：5萬地形圖304

2、張；數(shù)據(jù)庫要素包括：等高線、高程點 、公路、河流、湖泊、居民地、濕地和植被；數(shù)據(jù)處理已基本完成，包括分幅和拼接；數(shù)字化1：10萬青藏鐵路圖；數(shù)字化部分地質(zhì)圖和工程圖。仿真模型（1）青藏線典型路段凍土路基熱邊界條件數(shù)值仿真模擬與方法研究 路基土料熱、力學(xué)參數(shù)影響規(guī)律研究通風(fēng)路基調(diào)溫機(jī)理與優(yōu)化設(shè)計原則研究通風(fēng)管變形與路基穩(wěn)定性研究通風(fēng)路基設(shè)計原則探討通風(fēng)路基設(shè)計平臺仿真模型（2）界面和數(shù)據(jù)交換中人工輸入部分，可視化幾何模型的構(gòu)建，為后續(xù)的網(wǎng)格生成提供基準(zhǔn)點；網(wǎng)格自動生成能在迭代計算中根據(jù)幾何形態(tài)的變化自適應(yīng)調(diào)整網(wǎng)格，各種模型的數(shù)值計算，多種參數(shù)的調(diào)整；有限元求解子程序；多種模型的分析；參考資料。二

3、、年度主要考核目標(biāo)完成情況2002年工作進(jìn)度完成情況研究內(nèi)容工作進(jìn)度預(yù)期目標(biāo)總體設(shè)計2001,10-2002,3：完成青藏鐵路信息系統(tǒng)總體設(shè)計和數(shù)據(jù)庫、功能、集成方案的詳細(xì)設(shè)計，訂購遙感數(shù)據(jù)，開展數(shù)字化工作。編制信息系統(tǒng)設(shè)計的詳盡設(shè)計書，制定技術(shù)大綱。編制軟件設(shè)計書。青藏鐵路信息系統(tǒng)2002,4-2003,12：建成青藏鐵路信息系統(tǒng)。建立青藏鐵路全線地理信息系統(tǒng)，基本比例尺不小于1：10萬。建立北麓河實驗路段地理信息系統(tǒng)，比例尺為1：10001：10000。仿真平臺青藏線典型路段凍土路基熱邊界條件數(shù)值仿真模擬與方法研究通風(fēng)路基冷卻調(diào)溫的優(yōu)化設(shè)計原則與指標(biāo)；SCI論文1篇2002年考核指標(biāo)完成情

4、況（1）青藏鐵路地理信息系統(tǒng)總體設(shè)計書；青藏鐵路地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫詳細(xì)設(shè)計書及系統(tǒng)規(guī)范；青藏鐵路地理信息系統(tǒng)功能詳細(xì)設(shè)計書； 青藏鐵路地理信息系統(tǒng)集成方案詳細(xì)設(shè)計書； 完成青藏鐵路沿線基礎(chǔ)地理信息，包括地形、境界、居民地、水系、湖泊、土地覆蓋的1：10萬數(shù)據(jù)庫； 開發(fā)碎石路基大孔隙介質(zhì)非達(dá)西對流溫度場數(shù)值分析平臺； 提出碎石路基降溫結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計原則與設(shè)計方法。 2002年考核指標(biāo)完成情況（2） 初步提出通風(fēng)路基設(shè)計原則建立通風(fēng)路基設(shè)計平臺2002年考核指標(biāo)完成情況（3）2002年7月12月，收集資料，確定技術(shù)方案細(xì)節(jié)，啟動平臺的編程，啟動流動、傳熱、溫度場、冰界面位置等分析計算和數(shù)值計算編程

5、；啟動信息融合部分的模型確定；啟動建立模化實驗準(zhǔn)備工作。文章（1）李新，程國棟，2002凍土氣候關(guān)系模型評述冰川凍土，24（3）：315-321南卓銅，李新，李述訓(xùn)，2002“青藏鐵路數(shù)字路基與仿真平臺”體系架構(gòu)設(shè)計冰川凍土，24（5）：646-651馬明國，王雪梅，李新，2002青藏鐵路信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計冰川凍土，24（5）：652-658Li, X., and Koike, T., accepted. Frozen soil parameterization in SiB2 and its validation with GAME-Tibet observations. Cold Regi

6、ons Science and Technology.李新，小池俊雄，程國棟在陸面過程模型中參數(shù)化凍融過程中國科學(xué)接受文章（2）Ning Li, Feixiong Chen, Bo Su, Guodong Cheng. Theoretical frame of the saturated freezing soil. Cold Regions Science and Technology, 2002, 35: 7380.王鐵行，胡長順，李寧凍土地基應(yīng)力變形數(shù)值模型巖土工程學(xué)報，2002，24（2）：193197 陳飛熊，李寧，程國棟飽和正凍土多孔多相介質(zhì)的理論構(gòu)架巖土工程學(xué)報，2002，24（

7、2）：213217 常斌，李寧前饋逆?zhèn)鞑ニ惴▋?yōu)化及其在巖土工程中的應(yīng)用巖土工程技術(shù)，2002，5 常斌，李寧軟件開發(fā)中的錯誤處理技術(shù)的原理與實踐計算機(jī)應(yīng)用研究，2002（增刊）：284285 三、年度主要成果和重要結(jié)論或建議GIS設(shè)計方面在數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法方面，針對大型空間數(shù)據(jù)庫，摒棄了傳統(tǒng)的文件管理方式，采用SDE以數(shù)據(jù)庫形式管理空間數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)倉庫、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、元數(shù)據(jù)等技術(shù)的應(yīng)用。中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重大項目青藏鐵路工程與多年凍土相互作用及其環(huán)境效應(yīng)之課題六數(shù)據(jù)倉庫體系結(jié)構(gòu)示意圖功能設(shè)計的具體內(nèi)容數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換信息查詢空間分析簡單統(tǒng)計分析緩沖區(qū)分析疊加分析空間提取空間插值三維分析虛擬現(xiàn)

8、實透視計算三維剖面地統(tǒng)計分析系統(tǒng)輸出集成設(shè)計所要解決的問題集成環(huán)境的選擇配置和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境集成方式與開發(fā)工具的選擇異質(zhì)多源數(shù)據(jù)的集成系統(tǒng)功能擴(kuò)展，采用VB基于ArcObjects開發(fā)，包括CAD、GPS功能的增強(qiáng)，與Erdas Imagine、ArcPad、FiNal、學(xué)科專業(yè)模型的集成軟件設(shè)計的基本思路采用客戶服務(wù)器體系，服務(wù)器端由空間數(shù)據(jù)引擎和數(shù)據(jù)服務(wù)器構(gòu)成，這部分主要通過定制ESRI ArcSDE for SQL實現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫選擇MS SQL Server2000；確定基于ArcObjects的開發(fā)方式；明確定義了系統(tǒng)的GUI；明確定義了從GIS圖層鉆孔數(shù)據(jù)庫模型自定義格式的數(shù)據(jù)接口形式。系統(tǒng)

9、結(jié)構(gòu)示意圖數(shù)據(jù)方面DEM數(shù)值仿真模型主要成果（1）系統(tǒng)總結(jié)了國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于土的熱學(xué)參數(shù)變化規(guī)律的研究，進(jìn)行了不同估算模型的比較，初步提出了不同類型土的熱學(xué)參數(shù)的取值原則 ；考慮了通風(fēng)路基數(shù)值仿真模型邊界條件的各種影響因素，著重進(jìn)行了人工調(diào)控通風(fēng)管邊界條件下管內(nèi)氣體溫度的研究；數(shù)值仿真模型主要成果（2）針對通風(fēng)路基的通風(fēng)管不同管徑、管間距、埋設(shè)深度以及不同路基高度等情況，進(jìn)行了大量的通風(fēng)管路基溫度場數(shù)值仿真試驗研究，提出了通風(fēng)路基的設(shè)計原則；按照按照結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力的計算方法， 等效的考慮了凍脹與融沉對通風(fēng)管變形的影響，進(jìn)行了通風(fēng)管變形與路基穩(wěn)定性研究；在大量的通風(fēng)路基溫度場數(shù)值仿真試驗的基礎(chǔ)了，建

10、立了通風(fēng)路基設(shè)計平臺。界面和前處理,物理模型資料數(shù)據(jù)（庫）或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)經(jīng)典、現(xiàn)代交互式輸入模型計算數(shù)值計算數(shù)據(jù)融合、分析/判斷統(tǒng)計方法網(wǎng)格后處理，顯示問題License接口問題需要繼續(xù)討論數(shù)據(jù)匯交問題四、下一年度的工作安排2003年研究內(nèi)容建成1：10萬比例尺的鐵路工程線路數(shù)據(jù)庫、試驗工程數(shù)據(jù)庫、凍土及凍土工程地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、各種工程設(shè)計圖形數(shù)據(jù)庫、生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)庫； 初步建成1：1萬比例尺的北麓河試驗路段地理信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫工作量完成80以上，應(yīng)用模型開發(fā)工作完成50以上； 重點在GIS與CAD以及仿真平臺的集成技術(shù)上實現(xiàn)突破；完善凍土路基與其控?zé)峤Y(jié)構(gòu)非穩(wěn)態(tài)相變溫度場分析平臺 ；旱橋路基冷卻調(diào)溫的優(yōu)化設(shè)計原則與指標(biāo)；凍土路基的優(yōu)化設(shè)計理論與設(shè)計方法，協(xié)作現(xiàn)場監(jiān)測，反演分析凍土溫度場、變形場等，修正、調(diào)整仿真模型與仿真方法進(jìn)度2003年底基本完成軟件的具體編碼工作，進(jìn)行第一次測試；信息系統(tǒng)軟件、GUI接口程序數(shù)值模型人員安排程序員小組郭建文（8個月）、蓋迎春（8個月）、吳立宗（ 5個月）南卓銅（