关于铁路选线要素在线路设计中的运用分析

李旌镕

长春宏建工程设计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软件平台，主要可划分为桌面GIS、嵌入式GIS、服务器GIS、移动GIS、Geodatabase技术等五部分。在Desktop中，主要包含ArcMap、ArcCatalog、ArcGlobe、ArcSence、ArcToolbox等应用环境。以ArcMap为例，该模块以地图为核心，并包含专业编辑及制图系统，在栅格数据的处理方面也具有极大的优势。

1 铁路选线要素及实例分析

1.1 铁路选线要素概述

做好铁路选线工作，就有必要针对地形、地貌等进行研究，例如铁路选线附近建筑、村庄、水系、山谷等的分布情况，并运用科学的方法，就繁密的地形数据进行反复的分析，以保证铁路选线的准确性，最大程度上的降低工作量，提升工作效率。关于铁路选线要素，可参考以下方面：其一，依据我国政治经济建设需求；其二，依据铁路建设区域的资源类型、硬件设施等，尤其是自然地理情况；其三，依据铁路选线区域的土壤、水系、地貌、地形等情况；其四，依据铁路选线区域的人类活动、交通线路、建筑设计等情况；其五，在铁路选线区域，要进行保护的人文资源、自然资源等[1]。

1.2 铁路选线要素的实例分析

为保证铁路选线方法的科学性、合理性，本文运用了ArcGIS软件平台，并结合新的研究处理方法，以便高效合理地处理地形图，为铁路选线设计及应用提供精准的数据支撑。在我国北部地区，我们可选择约36万平方公里的区域，并运用地图底图分析该地区的铁路修建要素。依据底图的TIF数据,分析可得以下结论：其一，该区域地形平坦，山区与平原分界明显，且地区之间高差较小；其二，该地区人口众多，水资源的利用范围广泛，且多用于农业灌溉；其三，该地区的土质、水文等条件较为稳定，并无重点保护的自然资源及人文景观。总之，该区域的铁路选线要素可划分为道路、高度、水源、居住地等，还要在铁路选线前针对相关要素进行进一步细化，例如道路就包含该地区所有的道路设施。在分析这些要素时，有必要进行数据计算，以明确铁路选线各要素之间的联系，并汇总相关比例，具体论证各要素所占权重。例如，高度所占权重（WI）为0.5274，水系中水库所占权重（WI）为0.1567。

2 铁路选线要素在线路设计中的运用

2.1 底图的系统处理

在底图导入ArcGIS软件前，要做好底图的系统处理，为下一步的图像处理工作做好准备。首先，转化经纬坐标。 要得到XY坐标，就要转化图像上的经纬坐标，随之将栅格数据导入ArcMap模块，使图像上的对应点与XY坐标相互关联。其次，合成图片及结果。在选出投影坐标后，要利用ArcGIS软件编辑铁路选线要素，如水库（SK-面状要素）、主要道路（ZD-线状要素）等，并使各项要素与DEM合成而得图片及结果。最终，得到该范围图片。要对合成图片及结果进行Buffer分析，由于叠加分析的基础是各线路要素的属性与空间，在此之前还要针对各个图层进行赋值，其依据是铁路各选线要素AHP的成果，即可得出各要素影响范围的相关数据，并经过系统处理得到该范围图片。

2.2 起点和终点的选取

运用ArcGIS软件，就可对铁路选线各要素进行分析，以得出该区域各要素的具体数据及状态，其后依据各选线要素的分布及属性情况，就可运用ArcGIS软件进行大致的铁路选线设计。在铁路选线的设计中，要保证起点与终点的固定性，其后依据各要素信息进行相关规避操作，以设计出该区域内铁路修建的最优线路。依据上述分析，可进行相关实践。具体而言，若起点与终点固定，可将两个点连接，并在共同投影面下再建一个线状要素。此外，由于铁路起止点的选取对线路设计具有极大影响，且要考量环境保护、国家政治、人文环境等因素，其测量和选取通常要在铁路线路设计前。因此，运用ArcGIS软件，只需将关键性选线要素赋值的分析结果投至底图，并标出相应的线段结点，即可进行铁路线路的尝试设计。

2.3 线路交点调试

考量地理环境的未知性、复杂性，先期的线路设计已在极大程度上规避了各项选线因素，但实际的选线过程仍会与相关因素发生冲突。例如，新建单线铁路，在设计中不仅是一个线状要素，还具有一定的影响范围。因此，在线路设计时，要注意观察所选择线路附近的各项影响因素，并分析各因素的影响范围。具体而言，可运用ArcGIS技术进行反复性的线路交点调试，其后生成新建线路的Buffer，使之与附近各选线要素的图层相互叠加，以得出选线要素的总体影响面积及范围。总之，以上步骤均需反复进行，以得出科学的结论，这个过程是铁路线路设计的重要部分，即空间定位[2]。

2.4 地形高度的分析

为保证数据的准确性、系统性，在运用ArcGIS软件进行反复设计的基础上，还要具体分析铁路选线的各个因素，例如地形高度可极大地影响铁路的修建过程。若地形高度值较高，那么铁路修建的难度也就较大，而人力物力的支出就会较大。因此，在铁路线路设计中，尤其要注重地形高度问题。具体而言，在铁路线路设计中，其起终点的设置是综合考量了诸多因素，而地形高度是难以改变的，故而只能最大限度地解决坡度问题。依据ArcGIS软件上的数据及图像，可得到该区域内的地形高度，将之与道路、水系、居住地等因素进行叠加分析，若存在区域内高差较大的情况，可进行相关的桥梁设计，若存在铁路实际预算超出的情况，可适当修改线路设计方案，体现于铁路铺设位置的调整，以保证线路质量，并降低修建成本。

3 结束语

综上所述，做好铁路的线路设计工作，各选线要素的论证要结合实地考察。本文具体分析了地形地貌、人文资源、交通线路等铁路选线要素，并运用ArcGIS软件平台，为铁路选线设计及应用提供了精准的数据支撑，论证了各选线要素所占权重，提出了转化经纬坐标、铁路选线要素编辑、进行Buffer分析、各图层赋值、新建线状要素、反复线路交点调试、图层相互叠加分析等策略。

[1] 尹煊.铁路选线要素在线路设计中的具体应用研究[J].科技展望,2015,25(26):63.

[2] 徐峥泰.铁路选线要素分析及其在线路设计中的应用[D].南昌:南昌大学,2012.