[发明专利]多年冻土地区公路三维导向线选定方法

说明书

技术领域

本发明属于道路交通建设技术领域，具体涉及一种多年冻土地区公路三维导向线选定方法。

背景技术

青藏高原多年冻土地区的公路线位选择是一项系统工程，设计过程中需要充分考虑厚层地下冰、热融湖塘、冻土沼泽等病害对道路的影响。部分影响因子相互制约，如何处理不同领域的要求，得到最佳的公路路线设计方案是当今设计人员的重要课题。目前在一般低海拔地区采用的方法是基于设计人员的工作经验和专家审议的经验试凑法，不仅耗时过长，而且容易遗漏优秀方案，对于有着复杂地理环境的冻土地区，这种方法更加难以适应公路选线的要求，需要采用新的智能选线方法来快速、全面地处理设计数据。

随着进化算法的发展，有学者开始将遗传算法等智能算法应用到公路选线中。然而，目前的遗传算法存在着前期进化易早熟和后期进化速度缓慢的缺点，并且面对多年冻土地区复杂的地理地质环境，现有技术并没有提供一种能够兼顾多方面要求的公路线位选择方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种多年冻土地区公路三维导向线选定方法,结合GIS技术，克服现有技术的不足，综合考虑多年冻土地区造成道路病害的影响因素，采用改进的遗传算法优选出多年冻土地区的公路三维导向线。

本发明所采用的技术方案为：

多年冻土地区公路三维导向线选定方法，其特征在于：

由以下步骤实现：

步骤一：在GIS平台上筛选多年冻土地区地质灾害特征属性，建立冻土灾害分布的危险度模型，以3公里为单位长度，计算单元中的危险度；

步骤二：汇总整理步骤一中获取的地质灾害属性信息，通过ArcSDE连接Oracle数据库，建立地理信息数据库；

步骤三：建立公路路线平面模型，采用改进的遗传算法进行线位优化，以路线经过的多年冻土区域总危险度不大于4.00为约束条件，经过多次迭代优选，得到最终的多年冻土地区公路导向线设计方案。

步骤一包括以下子步骤：

第一步：筛选公路线位布设区域：

根据地理信息的数据精度，由低到高逐次筛选，确定公路导向线的布设区域：

首先，在1:5万多年冻土地形图中获取各个主要地质类型的分布范围，包括各类冻土的分布区域、山脉走势以及自然保护区范围，选择地质条件好、对环境影响较小的区域，作为下一精度的研究范围；

然后，在1:1万多年冻土地形图中，在上一精度所选区域的基础上，研究其地质灾害分布情况，重点关注厚层地下冰、热融滑塌、冻土沼泽等灾害的分布情况，选择地质灾害分布较少、对公路工程影响较小的区域，作为下一精度的研究范围；

最后，在1:2000多年冻土地形图中，在上一精度所选区域的基础上，细化冻土区域的地质灾害分布，分析区域内已有工程的分布情况，包括铁路、公路、供电通信等管线的排布，完成公路布线区域的选择；

第二步：建立冻土灾害分布的危险度模型：

对造成道路病害冻土区影响因子进行定量分析，主要包括厚层地下冰、热融滑塌、冻胀土、冻土沼泽的因素，采用考虑影响因子连续度和发育度的综合评判标准，建立公路路线危险度模型；以公路导向线为导向，以3公里为单位长度对整个走廊带进行分区，每个计算单元中的危险度的计算方法为：

I_i＝C_iγ_C+D_iγ_D

式中：

i为第i个计算单元；

I_i为第i个计算单元中影响因子危险度；

C_i为第i个计算单元中影响因子连续度；

D_i为第i个计算单元中影响因子发育度；

γ_C和γ_D分别为连续度、发育度权重；

由层次分析法得到多年冻土地区影响因子连续度、发育度权重系数分别为γ_C＝0.333，γ_D＝0.667。

步骤二包括以下子步骤：

第一步：汇总整理步骤一中获取的所选区域内地质属性信息：

获取到的地质属性信息主要分为现状地形数据、地质灾害分布数据、规划数据、正射影像数据，归类整理后为后续的数据入库做准备；

第二步：建立Geodatabase地理数据模型：