[发明专利]一种基于数字高程模型DEM的越岭线设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于数字高程模型(DEM，Digital Elevation Model)的计算机自动选线方法。本方法主要用于公路、铁路在主要考虑地貌(地形)和坡度时的区段替代人工选线作业。

背景技术

数字高程模型(DEM，Digital Elevation Model)是反映地貌的地面高程点位数据与高程和内插软件的集合，主要用于绘制地形图和求取地面任意点高程。其出现后应用范围不断扩大，目前主要用于土建工程勘查设计中的交互式应用，包括地貌分析、景观分析和仿真、场地设计、平基和造价分析等。现有的应用技术存在的主要不足是：计算机只是作为电子地形图的可视化界面，设计方案的拟定必需借助于人工干预作业才能完成，而且交互式应用设计人员工作量较大，没有充分发挥DEM的作用。

而目前的越岭线的定线方法主要是在纸质地形图上进行，由有经验的操作人员，在确定的控制点间进行试坡定线，根据人工放坡定出导向线，在此基础上确定交点并配适当的曲线要素，形成完整的越岭线。因此该方法不仅还没有利用DEM技术，更没有EDM的自动选线技术，效率很低，优化几乎不可能且质量难以控制。

综上所述，现有方法存在的主要问题是：

1、方案数量有限，人工纸面选线方法一般只作2个方案比选，难以找到最佳方案。

2、人工纸面选线和计算机交互选线，工作业效率都比较低，没有充分发挥计算机的功能和作用。

3、现有方法具有较大的经验性和主观性，缺乏一致的标准，顾及的因素有限，也造成方案评价困难。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种能够充分应用EDM数据的、定线质量更高的、速度更快的计算机自动定线的方法与系统。

本发明的目的是这样实现的：一种基于数字高程模型DEM的越岭线设计方法，包括如下步骤：

(1)基于数字高程模型，建立选线区数字地面模型；(2)指定越岭线起点和终点；(3)对定线区域内的地貌进行分析；(4)确定垭口控制点并分段设计上行和下行线路；(5)按平均纵坡初步拉坡；(6)平均纵坡判别；(7)缓和坡段布置；(8)交点合并调整；(9)变坡点合并调整；(10)方案评价。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、更加有效地、充分地利用计算机的功能，将目前的人工纸上定线根本无法完成的计算工作由计算机自动完成。

2、在两点之间设计越岭线时能够快速找到最优的方案，一般不会超过数分钟，较人工选线提高工效数十倍。

3、选线的质量能够保证。对给定的选线区和地形，以及给定的技术要求，能够寻找到既满足线形技术要求和平纵组合最优的条件。

4、在给定条件下能够求得土石方量最小、造价最低的越岭路线方案。多个项目与现有方法对照平均较人工比选定线要节造价10~20％左右。

5、扩大了数字高程模型(DEM)的工程应用范围，使其能够产生直接的经济效益。

附图说明

图1是本发明方法设计流程图。

图2是按照本发明方法设计的越岭线示意图。

具体实施方式

本发明为基于数字高程模型(DEM，Digital Elevation Model)的计算机自动选线方法。主要用于公路、铁路在主要考虑地貌(地形)和坡度时的区段替代人工选线作业，具有实用、快捷之优点。

如图1所示，本发明基于数字高程模型DEM的越岭线设计方法，包括如下步骤：

(1)基于数字高程模型DEM，建立选线区数字地面模型；

(2)指定越岭线起点和终点；

(3)对定线区域内的地貌进行分析，主要是根据地面标高进行坡度分区，划分出平缓区、中等坡度区、陡坡区和悬崖峭壁区；

(4)确定垭口控制点，主要是自动提取垭口点，并找出最低垭口点将路线分为两段或多段。从垭口处分别设计上山和下山路线；

(5)按平均纵坡初步拉坡。拉坡(即放坡)是从坡段起点按照设计的坡度沿地面求交线，从而找出一段路线的平面位置。在控制点间根据水平距离和高差计算平均纵坡坡度，以低于该坡度的而且地面允许对大纵坡(坡面法向坡度)若干坡度进行试放，然后从中选出最好的一条。将端点作为控制点继续向前放坡。

(6)最佳线路(平均纵坡)的判别：主要根据某路线的平面线形条件、地貌降坡比例满足情况以及挖填方量来判别。

(7)缓和坡段布置：在路线放坡试坡时根据地貌自动形成。