铁路勘察设计论文范文

前言：我们精心挑选了数篇优质铁路勘察设计论文文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

1.1案件信息管理（1）案件信息登记该模块主要用于向基层警队提供录入案件现场勘查的详细情况，包括勘查地点、勘查时间等。系统根据案件基本信息的层次结构，将整个案件基本信息分为案件索引主库、勘查警员信息库、见证人信息库、物证库、附件库等5个主从库，使之更符合案件现场信息的组织结构。该模块分列表选择和输入拼音码两种方式提供编辑功能；可按勘验时间、勘查地点等关键字提供数据检索功能；对于基本信息填写后，半个月内未上传附件的，系统可提供自动提醒功能；警队委托的鉴定完成后，系统可向所队用户提醒移交信息。（2）案件信息导出该模块按勘验时间、勘查地点等提供数据检索功能，并对检索出来的信息提供到电子表格的数据导出功能。（3）数据上报该模块可将现场勘查的案件信息以列表的方式显示出来，用户可按照“上传案件基本信息”和“上传附件”两种方式，从列表中挑选已经立案的勘察信息上传公安处

1.2鉴定信息管理（1）委托鉴定信息登记该模块用于记录基层所队或个人委托公安处、以及公安处委托上级单位进行活体、尸体、物证鉴定等信息，包括委托单位、委托日期等。（2）活体检验鉴定该模块用于记录法医出具的活体检验报告，内容包括委托单位、委托事由、案情概述、伤者信息、活体检查状况等信息，并提供原电子文档的保存功能。（3）尸体检验鉴定该模块用于记录法医出具的尸体检验报告，内容包括案情简介、死者信息、尸表检验、尸体解剖等信息，并提供原电子文档的保存功能。（4）未知名尸体勘验信息登记该模块根据现场勘查情况用于记录未知名尸体勘验信息，包括案件编号、勘验日期、勘验单位等信息，并提供原电子文档的保存功能。（5）未知名尸体登记信息撤销该模块根据查明的情况，用于记录未知名尸体登记撤销的原因及部分原始登记信息，包括原勘验信息、查明单位等信息，并提供原电子文档的保存功能。（6）鉴定信息导出该模块按案件编号、登记编号、送检单位等提供数据检索功能，并对检索出来的信息提供到电子表格的数据导出功能。（7）数据通用查询接口该模块提供公安处具有一定数据库SQL语言基础的技术人员直接和数据库对话的查询接口，方便这些技术人员对系统所提供的案件鉴定信息查询功能之外的检索需求。

1.3人员信息管理（1）人员学历登记该模块用于记录警队技术人员的学历信息，包括姓名、编号、所在学校、专业、毕业时间、学位等信息。（2）人员培训登记该模块用于记录公安处技术人员的历次培训信息，包括姓名、编号、学校名称、起止时间等。（3）工作简历登记该模块用于记录警队技术人员的工作简历信息，包括姓名、编号、工作单位、职务、起止时间等信息。（4）警衔晋级登记该模块用于记录警队技术人员的历次警衔晋级信息，包括姓名、编号、警衔级别、授予时间等信息。（5）职称晋级登记该模块用于记录警队技术人员的历次职称晋级信息，包括姓名、编号、技术职称、授予时间等信息。（6）行政晋级登记该模块用于记录警队技术人员的历次行政晋级信息，包括姓名、编号、行政级别、晋级时间等信息。（7）立功受奖登记该模块用于记录警队技术人员的历次立功受奖信息，包括姓名、编号、颁奖单位、奖项、获奖时间等信息。（8）受罚情况登记该模块用于记录警队技术人员的历次受到处分的信息，包括姓名、编号、批评单位、处分决定、时间等信息。（9）休假情况登记该模块用于记录警队技术人员的历次休假情况，包括姓名、编号、假期理由、起止时间等信息。（10）人员信息导出该模块按身份证号、姓名、单位名称、表类型提供数据检索功能，并对检索出来的信息提供到电子表格的数据导出功能。以上各个模块的信息登记，均可通过身份证的表间关联，系统可将人员的关键登记信息和基础字典中的人员基本资料进行连接。

1.4统计分析管理（1）案件类别统计该模块分一般、重大、特大3种情况统计指定时间段内，各个警队以及整个公安处所处理的各类现场勘验案件的案件类别情况。系统提供时间段参数设置。（2）七率统计该模块统计各个警队和整个公安处指定时间段内用于计算勘验率、痕迹物证提取率、现场书面分析率、现场勘验检查记录制作率、现场痕迹物证建档率、刑事科学技术检验鉴定率、刑事科学技术起关键作用率。和基层警队系统类似，由于立案总数、刑事科学技术在破案或处理作案人中起关键作用的10类案件数等数据无法由系统自身提供，比率值仍需操作人员根据实际情况输入以上数值后，系统才能根据既定的计算公式进行计算。（3）技术人员工作量该模块统计指定时间段内，各个警队技术员出警、制作笔录、拍照、绘图、录像、录音、制作检验鉴定书的数量情况。系统提供时间段参数设置。（4）案别物证该模块统计指定时间段内，公安处在各种案别中提取的各类别物证的数量情况。（5）所队提取物证该模块统计指定时间段内，各个警队和整个公安处提取、保存的各类别物证的数量情况。（6）鉴定类别该模块统计指定时间段内，各个警队委托各种鉴定类别的数量情况。（7）案别鉴定该模块统计指定时间段内，公安处所有警队在各种案件级别所作的各类鉴定的数量情况。（8）技术人员工龄该模块用于统计各个警队技术人员每个工龄段人员的汇总信息。（9）技术人员职称该模块用于统计各个警队技术人员各种技术职称人员的汇总信息。（10）技术人员年龄该模块用于统计各个警队技术人员各个年龄段人员的汇总信息。

1.5基础数据字典管理该部分信息用于系统中使用到的各种相关字典类型的定义，主要是方便操作者利用拼音码或者列表选择等快捷输入方式。包括：案件类型字典、案件级别字典、鉴定类型字典、警衔类型字典、学历类型字典、民族类型字典、行政级别字典、职称类型字典、附件类型字典、物证类型字典、勘查工作类型字典、死亡类型字典、警队资料字典、人员基本资料管理等。

1.6后台管理（1）角色权限定义该模块用于预定义能够操作该系统的角色名称及相应的权限信息，即可设置某个角色能够操纵那些具体功能模块。（2）系统用户定义根据预先设置好的角色，该模块用于定义可以操纵本系统的用户名称、口令、角色名，如果该用户是基层警队用户的话，还必须设置该用户所在警队的授权计算机IP地址。系统将根据这些信息判断试图登录的用户是否为合法用户。（3）操作轨迹管理系统对可能影响到原始数据准确性的关键操作在后台自动进行记录。本功能提供对这些操作信息的查询、追踪功能，包括操作人、操作日期、所操作的数据表、操作内容等信息。

2系统特点

2．1系统设置参数化系统的所有设置全部以参数的形式保存，有足够权限的用户可以自由进行配置。保证系统了在设计上的灵活性，用户可以根据使用情况变化对系统的参数进行配置，而无须修改程序。

2．2创建自主学习型的铁路刑事技术专有信息库系统首次在铁路公安系统中实现了自主学习型的铁路刑事技术专有信息知识库，可以通过系统的自学习功能，不断补充完善铁路刑事技术专有信息，分类整理，规划文档目录，从而为铁路公安相关技术人员完成刑侦工作所需要的专有知识库的采集、查阅及维护。

2．3系统操作分级限制系统用户可以为共同使用该系统的多个用户设置不同的使用级别，不同级别的用户在进入系统后有不同的功能范围，从而实现系统的安全性及用户权限的管理。

3结语

第2篇

关键词：LiDAR；铁路勘察设计，DEM；DLG

中图分类号：TN958.98文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 03-0000-02

Airborne LIDAR Technology in Railway Survey and Design Application and Benefit Analysis

Han Zujie

(Railway Third Survey and Design Institute Group Co.,Ltd.,Tianjin300142,China)

Abstract:Airborne laser radar technology (LiDAR) is a new remote sensing technology,because of its high precision and efficiency,in terms of rapid development of topographic mapping,currently nearly 20 sets of LiDAR systems.This paper studies LiDAR technology in railway engineering survey and design the content,products,and effects,on the basis of aerial photogrammetry and traditional methods are compared to prove LiDAR technology in the railway survey and design of the feasibility and superiority.

Keywords:LiDAR;Railway survey and design;DEM;DLG

一、引言

机载激光雷达技术（LiDAR）是一种全新的遥感技术，自上世纪90年代在德国首次出现商用样机系统以来，因其高精度和高效率，在地形测绘方面得到快速发展。目前，全球已经有几十套商用系统在使用，主要实用系统有：Topscan、Optech、TopEye、Saab、Fli-map、TopoSys、HawkEye、Leica ALS50/60系列、Falcon等。

上世纪90年代中后期至今，美国、德国、加拿大、澳大利亚、瑞典和芬兰等国家，先后成功应用这项技术进行了地形测量、森林资源调查与评估、三维城市建模等试验与工程实践。特别是芬兰和德国，已经采用这项技术建立了全国或者大部分国土的DEM，达到了理想的效果。目前在国内已经有接近20套LiDAR设备，其中，北京星天地信息科技有限公司、山西亚太数字遥感新技术有限公司、广西桂能信息工程有限公司、广州建通测绘技术开发有限公司以及东方道迩公司等单位已经先后开展了实验和工程飞行，主要用于生产数字高程模型（DEM）、正射影像（DOM），进而制作线划图（DLG）等。本研究将使用LiDAR技术对铁路勘察工程设计进行研究与试验，介绍其主要产品及应用并对经济效益进行评价。

二、机载激光雷达技术系统构成与工作原理

（一）机载激光雷达技术简介

LiDAR系统是一种新型的综合应用激光测距仪、IMU、GPS的快速测量系统，可以直接测得地面物体各个点的三维坐标。机载的激光雷达系统通常还集成高分辨率数码相机，用于获取目标影像。从功能上看，机载激光扫描系统是基于激光测距技术、GPS技术和惯性导航技术这三种技术集成的一个软硬件系统，其主要目的是为了获取高精度的数字表面模型（DSM）。

目前，LiDAR提供的直接数据产品为：点云数据，DSM，DEM，DOM。经过后处理可以快速生成等高线、高程点、横纵断面图，完成路线设计需要的专项测绘内容（如架空管线的净空、交叉角度测绘等），并提供工程设计模型和景观设计模型等。

（二）LiDAR的主要系统构成

主要系统构成包括：

1.扫描仪组件：激光发射器、激光信号接收器、机械组件、扫描镜及窗口、接口板。

2.设备支持系统：系统控制器、飞机位置及姿态测量系统、检流控制器、激光电源、电源分配器、控制计算机、连接电缆。

3.附属软件：包括项目飞行设计及对记录数据进行后处理（滤波、分类等）处理。

4.控制/显示器：激光发射指标器、音频告警器、电路熔断器、系统诊断数据输出、控制接口。

（三）主要工作原理

通过DGPS（或PPP）和IMU求得航机线上任意采样时刻激光发射中心的空间坐标和设备的空间姿态，内插后能够获取任意时刻激光光束的姿态和发射中心的空间坐标，通过激光测量激光发射中心到地面的距离，可以求得每一个激光脚点的空间三维坐标。另外，利用DGPS/IMU可以直接获取每一张照片的外方位元素，可以快速制作DOM成果。最后将激光点数据和数码影像进行联合处理得到高精度的正射影像和数字高程模型。

三、机载激光雷达的应用

机载激光雷达能够快速获取数字地表模型（DSM），同时，配套的中画幅数码相机可以获得同步的数码相片，经过加工处理可获得数字高程模型、分类信息、航空相片的立体像对和正射影像图。目前还没有成熟的专业接口供铁路勘察设计工程中使用机载激光雷达成果，因此，如何将机载激光雷达勘测成果与众多设计专业手段无缝结合，从海量基础信息中快速提取或检索有用的信息为各专业设计所用，是机载激光雷达技术应用于铁路勘察设计的关键。

结合铁路勘察设计特点和工程应用实践，一方面将机载激光雷达技术成果进行加工，提供满足专业应用的专题成果，另一方面，改进专业设计勘察设计流程，提出新的设计理念，以便更加有效地利用海量的基础信息，提高设计质量和设计效率。

利用机载激光雷达技术提供的高精度、高分辨率数字地面模型和正射影像图，结合铁路专业设计要求，主要生产以下几种产品（见图4）：

1.工点地形图。它是针对铁路设计的控制工点，在施工图阶段做的更加详细的勘测工作，以保证设计资料的精度和准确性。如：桥址地形、隧道进出口等；

2.断面图。主要包括纵断面和横断面，一般它们的精度高于地形图的精度。主要用于保证设计线路的平顺性和计算工程数量的准确性；

3.数字正射影像地形图。这是线划图的替代产品，通过将正射影像图叠加等高线、专业调查的地质界线、自然保护区等矢量信息，而形成的一种地形图，它的信息量更加丰富，更加直观；

4.专项测绘。针对特殊的专业需求而进行的详细勘测工作。如：水文断面、涵轴测量、电线垂度等；

5.工程中的土石方自动计算、坡度、坡向的计算等；

6.快速构建三维虚拟场景，城市建模等。

此外，还可利用高分辨率的影像进行专业调查、地质判视等，便于指导外业工作，提高外业勘测的针对性和合理性。

四、技术、经济效益和推广应用前景

（一）机载激光雷达测量技术与常规航测方法的经济比较

1.两种技术手段外业控制测量的比较。LIDAR所需的外业控制点与常规航测外控的比较，以II级地形1：2000航测地形图测绘（常规航测单航带100km）为例。

（1）首级平面和高程控制网工作内容和数量是基本相同的。

（2）LIDAR系统要求每5-7km测量一个平面和高程控制点，每30km测量一处高程校正区，这样100km线路需要布设平高控制点17个，高程校正区3个。而常规航测方法，采用150mm焦距的航摄仪拍摄，需要75个平高控制点；采用210mm焦距的航摄仪拍摄，需要150个平高控制点。

（3）LIDAR系统不因地形等级的变化而改变外业平高控制点的数量（适当的宽度，如不大于10km）。而常规航测方法会随着宽度的增加而成倍增加外控点的数量。

2.横断面切绘的经济比较。以张唐铁路定测为例，相对于采用Lidar技术平均1000-1200个横断面/人天的工作效率，常规航测方法每人每天只能切绘300-400个横断面，可见工作效率提高了3-4倍，对企业发展带来了巨大的经济效益。

3.地形图制作的经济比较。以II级地形1：2000地形图测绘为例。

因为LIDAR具有高效生成DEM的优势，所以在生成等高线、高程点等具有高程信息的地形信息时具有更高的效率，在这个方面，采用Lidar技术平均效率为12-15平方公里/（人.天），常规航测方法每人每天只能测绘2-3平方公里；

航测方法在立体模型下获取（除等高线、高程点之外）矢量信息具有更大的优势，而LIDAR则因其自身离散性获取能力比较弱，适合于小面积的（除等高线、高程点之外）矢量信息获取。

（二）成功案例及分析

经过试验与实践，LiDAR技术已成功用于多个铁路项目的勘测设计项目，减少了内业制图的压力，缩短了项目工期，在铁路各专业使用中反映良好，取得了显著的经济效益。以某工程为例，泛亚铁路某段全长257Km，由于距离遥远，地处国外，而且铁路过境区域存在大量地雷区域，给外业工作带来极大不便。考虑到地理因素和方案局部变动的因素，项目在实际操作中抛弃传统外业测量加航测制图的作业方式，直接采用机载激光雷达系统，一次性获取铁路过境区域长257km，宽4km的雷达点云数据和数码影像数据，利用该数据圆满完成了无外业控制测量情形的1：10000和1：2000的地形图成图任务，不仅避免了人力物力消耗和地雷区作业的危险性，而且在内业成图中，大胆使用数字正射影像地形图代替传统的DLG，取得了制作者和使用者均满意的双赢局面。

（三）推广应用前景

机载激光雷达测量技术具有巨大的发展空间和潜力，作为一种新技术，还有许多发展空间，特别是在数据处理算法以及软件和系统的开发等方面。随着用户数量的增加，其应用领域将越来越广，特别是随着激光技术的进一步发展，将促进机载激光雷达技术的革新。在铁三院于2009年率先在国内将机载激光雷达技术应用于铁路勘察设计并取得巨大成功后，今年铁一院、铁二院、铁四院都陆续定购了机载激光雷达并加大了人力投入，可见由于其精度高、成本低、周期短等特点在铁路行业已经被广泛关注。铁路行业之外，水利、公路、电力、农林等行业也在积极开展相关的研究和应用。

参考文献：

[1]孟宪军.铁路勘察设计虚拟现实技术的研究[J].高速铁路精密测量理论及测绘新技术应用国际学术研讨会论文集

[2]王长进.基于机载激光雷达的铁路勘测技术研究[J].高速铁路精密测量理论及测绘新技术应用国际学术研讨会论文集

[3]高文峰,王长进.铁路勘测中使用机载激光雷达测绘横断面相关问题的探讨[J].铁路航测,2010

[4]高文峰,王长进.GPS基站布设对机载激光雷达精度影响的研究[J].高速铁路精密测量理论及测绘新技术应用国际学术研讨会论文集

[5]徐祖舰.机载激光雷达测量技术及工程应用实践[M].武汉:武汉大学出版社,2009

第3篇

关键词：高速；铁路；隧道；围岩分级

由于当前国内外盛行的隧道围岩分级，大多仅适用于长度及埋深较小或勘探工程量很多、或开挖有导洞等条件的围岩分级。我国多年的勘探设计资料表明，在勘察阶段，其工程量是比较少的，特别是深埋长大隧道，即或有较多的勘探工程量，但与埋深和长度相比较，其控制程度远不如一般的地下洞室，仍是很有限的。在此情况下，如何做好深埋长大隧道的围岩分级、评价是相当关键的。为此，必须对隧道全线工程地质条件做全面、深入的了解，进而寻求一些新的方法去获得岩石的RQD值、结构面状态、岩体完整性等资料。

另外，高速铁路隧道与其他隧道相比有各自的特点。水电隧洞虽然规模大，但勘探工作十分详细，而且其位置本身就是选地质构造、地层岩性相对优良的地区。铁路因为展线的需要则有时不得不穿越地质条件很差的地段。所以，在施工过程中因围岩级别的诸多问题（如设计中确定围岩级别与实际围岩级别的差异、按照规范确定的围岩级别进行支护仍然满足不了要求等）而往往延误工期，提高工程造价甚至发生工程事故。作者参与了正在建设的云桂高铁（昆明到南宁高速铁路）的施工，在施工中最为棘手的问题就是前期勘察设计阶段对隧道地质情况了解不全面，导致工程进度困难、造价调整、事故频发、高频率的设计变更等诸多问题。

因此，根据高速铁路隧道的特点尽快建立有效的围岩分级方法已成为广大高铁建设者的强烈愿望，也成为高铁工程地质研究急需解决的课题。我认为，所谓有效的围岩分级就是技术上可行，能充分利用勘察设计、施工阶段的工作信息，逐步由粗到细的一种分级，并能立即用于指导施工的分级。本论文就是沿着上述思路开展研究工作的。

1 基于TSP探测成果的围岩分级

根据设计阶段的地质勘察工作成果可以对隧道的围岩进行分级，这一分级结果对于指导设计和招标、投标均能起到一定的作用。但是，由于勘察工作的现场调查是在地表进行的，对隧道的围岩分级带有很大的推测性；钻探虽然深达隧道位置，但钻孔数量有限；物探虽然也是进行深部探测，但难以对围岩的频繁变化做出较为准确的探测；这种分级的准确性和精度都难以保证，而地质条件本身的复杂性又使其更为困难。所以，更靠近隧道的、更为准确的分级就成为隧道设计、施工人员的迫切需要。

TSP和其它反射地震波方法一样，采用了回声测量原理。根据对TSP探测资料的解释，每次可得到掌子面前方150m左右的范围内围岩的地质状况，并由岩性变化、岩体中富水性强弱程度和换算出的围岩力学，参数按照《铁路隧道设计规范》进行围岩分级。根据TSP探测结果所得的围岩分级结果这与勘察阶段的围岩分级结果基本一致。但是，根据TSP探测的围岩分级与勘察阶段的围岩分级相比，又有一定的差别，表现在各类围岩的距离较短，显然更为精确，将其直接应用于指导设计和施工更为可靠。另外，同一级围岩中包括了不同的软硬程度的岩石，或者岩性类似，但富水情况不同，这显然更为接近围岩实际，使设计和施工人员有了更为可靠的依据，也为施工过程中的变更设计提供了极有价值的资料。

2 基于超期水平钻孔的围岩分级

利用超前钻孔确定掌子面前方围岩级别主要是依据钻速的快慢机钻孔中回水的颜色来判断前方掌子面围岩的岩性、构造及岩石的破碎程度，进而判断围岩级别。其工作程序是，首先对掌子面围岩特征进行描述，作掌子面地质素描图，然后进行钻探，在钻进过程中记录钻进速度、回水的颜色、从钻孔冲出的岩石颗粒大小等，最后对这些资料进行整理分析，确定围岩级别。在被钻的围岩开挖过程中对围岩进行详细描述，并作开挖面地质素描图，一方面为了验证分级结果，另一方面，为后续的围岩分级积累经验。当然，由于目前还没有根据钻进资料进行围岩分级的定量指标体系，所以，根据我们的经验，这种分级应该是在一个隧道掘进过程中，特别是在掘进初期就不断总结完善十分重要。实践证明，在掘进到几十米后即可通过信息反馈总结出一些规律。

从云南山区多座隧道的围岩分级实例发现，不同级别的围岩在钻进过程中表现出不同的特征，这些特征就是区分围岩级别的依据。通过观察总结，对于钻进工程中的现象得出如下认识：

（1）钻进正常表明围岩节理少，岩体完整；卡钻表明围岩破碎，往往是几组节理交汇的反映，而且显示节理较为密集；吃钻表明是从坚硬岩层突然进入软弱岩层，而且软弱岩层一般出露宽度大于20cm。

（2）钻进过程中流出的液体颜色是岩性的反映。

（3）从钻孔中冲出的岩粉粗表明岩石软弱或破碎，岩粉细表明岩石坚硬或完整。

（4）从钻孔中流出的水流量越大，表明岩体中裂隙越发育。

（5）钻进速度快表明岩石软弱，钻进速度慢表明岩石坚硬，但对因裂隙发育而出现的卡钻现象或岩石软弱出现吃钻现象的情况需区别分析。钻速忽快忽慢表明围岩变化频繁。由于对于指导施工来说围岩级别不宜变化频繁，特别是不宜在1～2m左右变化，所以，根据钻速变化进行围岩分级时必须结合其他现象综合考虑。

3 基于监控量测资料的围岩分级

虽然已经有不少的研究者已经提到应用监控量测资料进行判断围岩性质，进而确定下一工序的支护参数，但截至目前还没有一个判断标准，甚至用哪些指标来判断也没有形成统一的认识。而应用监控量测数据进行围岩分级则一方面开展的较少，另一方面研究程度更低。

总所周知，围岩级别不同，隧道开挖后围岩的松动范围大小不同，围岩应力调整时间的长短不同，围岩施加在衬砌上的荷载（特别是施加在初期支护上的荷载）大小也不同。所以，根据以上认识，通过对围岩与初期支护直接的接触压力的分析，我们提出以围岩与初期支护直接的接触压力趋于稳定的时间（d）、围岩与初期支护直接的接触压力变化速率（MPa/d）（监控量测数据稳定之前）两个指标作为围岩分级的依据。

综上所述，高速铁路隧道围岩分级虽然已经进行了很多的研究工作，然而，研究工作是没有止境的，有些问题，限于资料不足，加之作者才学疏浅，目前尚无力进行研究，即使本论文讨论的问题，也难免有不尽人意之处，因此，作者恳切希望得到师友们的批评指正。

参考文献