關于鐵路選線要素在線路設計中的運用分析

李旌镕

長春宏建工程設計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，主要可劃分為桌面GIS、嵌入式GIS、服務器GIS、移動GIS、Geodatabase技術等五部分。在Desktop中，主要包含ArcMap、ArcCatalog、ArcGlobe、ArcSence、ArcToolbox等應用環(huán)境。以ArcMap為例，該模塊以地圖為核心，并包含專業(yè)編輯及制圖系統(tǒng)，在柵格數據的處理方面也具有極大的優(yōu)勢。

1 鐵路選線要素及實例分析

1.1 鐵路選線要素概述

做好鐵路選線工作，就有必要針對地形、地貌等進行研究，例如鐵路選線附近建筑、村莊、水系、山谷等的分布情況，并運用科學的方法，就繁密的地形數據進行反復的分析，以保證鐵路選線的準確性，最大程度上的降低工作量，提升工作效率。關于鐵路選線要素，可參考以下方面：其一，依據我國政治經濟建設需求；其二，依據鐵路建設區(qū)域的資源類型、硬件設施等，尤其是自然地理情況；其三，依據鐵路選線區(qū)域的土壤、水系、地貌、地形等情況；其四，依據鐵路選線區(qū)域的人類活動、交通線路、建筑設計等情況；其五，在鐵路選線區(qū)域，要進行保護的人文資源、自然資源等[1]。

1.2 鐵路選線要素的實例分析

為保證鐵路選線方法的科學性、合理性，本文運用了ArcGIS軟件平臺，并結合新的研究處理方法，以便高效合理地處理地形圖，為鐵路選線設計及應用提供精準的數據支撐。在我國北部地區(qū)，我們可選擇約36萬平方公里的區(qū)域，并運用地圖底圖分析該地區(qū)的鐵路修建要素。依據底圖的TIF數據,分析可得以下結論：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??；其二，該地區(qū)人口眾多，水資源的利用范圍廣泛，且多用于農業(yè)灌溉；其三，該地區(qū)的土質、水文等條件較為穩(wěn)定，并無重點保護的自然資源及人文景觀?？傊搮^(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相關要素進行進一步細化，例如道路就包含該地區(qū)所有的道路設施。在分析這些要素時，有必要進行數據計算，以明確鐵路選線各要素之間的聯(lián)系，并匯總相關比例，具體論證各要素所占權重。例如，高度所占權重（WI）為0.5274，水系中水庫所占權重（WI）為0.1567。

2 鐵路選線要素在線路設計中的運用

2.1 底圖的系統(tǒng)處理

在底圖導入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備。首先，轉化經緯坐標。 要得到XY坐標，就要轉化圖像上的經緯坐標，隨之將柵格數據導入ArcMap模塊，使圖像上的對應點與XY坐標相互關聯(lián)。其次，合成圖片及結果。在選出投影坐標后，要利用ArcGIS軟件編輯鐵路選線要素，如水庫（SK-面狀要素）、主要道路（ZD-線狀要素）等，并使各項要素與DEM合成而得圖片及結果。最終，得到該范圍圖片。要對合成圖片及結果進行Buffer分析，由于疊加分析的基礎是各線路要素的屬性與空間，在此之前還要針對各個圖層進行賦值，其依據是鐵路各選線要素AHP的成果，即可得出各要素影響范圍的相關數據，并經過系統(tǒng)處理得到該范圍圖片。

2.2 起點和終點的選取

運用ArcGIS軟件，就可對鐵路選線各要素進行分析，以得出該區(qū)域各要素的具體數據及狀態(tài)，其后依據各選線要素的分布及屬性情況，就可運用ArcGIS軟件進行大致的鐵路選線設計。在鐵路選線的設計中，要保證起點與終點的固定性，其后依據各要素信息進行相關規(guī)避操作，以設計出該區(qū)域內鐵路修建的最優(yōu)線路。依據上述分析，可進行相關實踐。具體而言，若起點與終點固定，可將兩個點連接，并在共同投影面下再建一個線狀要素。此外，由于鐵路起止點的選取對線路設計具有極大影響，且要考量環(huán)境保護、國家政治、人文環(huán)境等因素，其測量和選取通常要在鐵路線路設計前。因此，運用ArcGIS軟件，只需將關鍵性選線要素賦值的分析結果投至底圖，并標出相應的線段結點，即可進行鐵路線路的嘗試設計。

2.3 線路交點調試

考量地理環(huán)境的未知性、復雜性，先期的線路設計已在極大程度上規(guī)避了各項選線因素，但實際的選線過程仍會與相關因素發(fā)生沖突。例如，新建單線鐵路，在設計中不僅是一個線狀要素，還具有一定的影響范圍。因此，在線路設計時，要注意觀察所選擇線路附近的各項影響因素，并分析各因素的影響范圍。具體而言，可運用ArcGIS技術進行反復性的線路交點調試，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?？傊?，以上步驟均需反復進行，以得出科學的結論，這個過程是鐵路線路設計的重要部分，即空間定位[2]。

2.4 地形高度的分析

為保證數據的準確性、系統(tǒng)性，在運用ArcGIS軟件進行反復設計的基礎上，還要具體分析鐵路選線的各個因素，例如地形高度可極大地影響鐵路的修建過程。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較大。因此，在鐵路線路設計中，尤其要注重地形高度問題。具體而言，在鐵路線路設計中，其起終點的設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題。依據ArcGIS軟件上的數據及圖像，可得到該區(qū)域內的地形高度，將之與道路、水系、居住地等因素進行疊加分析，若存在區(qū)域內高差較大的情況，可進行相關的橋梁設計，若存在鐵路實際預算超出的情況，可適當修改線路設計方案，體現于鐵路鋪設位置的調整，以保證線路質量，并降低修建成本。

3 結束語

綜上所述，做好鐵路的線路設計工作，各選線要素的論證要結合實地考察。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，并運用ArcGIS軟件平臺，為鐵路選線設計及應用提供了精準的數據支撐，論證了各選線要素所占權重，提出了轉化經緯坐標、鐵路選線要素編輯、進行Buffer分析、各圖層賦值、新建線狀要素、反復線路交點調試、圖層相互疊加分析等策略。

[1] 尹煊.鐵路選線要素在線路設計中的具體應用研究[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計中的應用[D].南昌:南昌大學,2012.