重量版青藏铁路数字路基仿真平台设计与开发

在青藏铁路建设和科研活动过程中对空间数据的管理、分析和使用,以及设计方案仿真评估、决策支持等方面有较高的要求,青藏铁路数字路基仿真平台轻量版系统无法满足需求.重量版系统着重于提供对分布式应用和充分的空间分析、仿真,以及空间决策支持功能的支持,系统建设以GIS技术为核心,结合遥感、全球定位系统(GPS)、虚拟现实和空间数据库等技术,在Microsoft.Net平台上开发而成.该系统不但能够对青藏铁路工程实验数据、观测数据以及各种专题数据和DEM数据等进行管理和维护,而且能够进行多时相、多维空间分析和表达,形成以基础地理数据为依托的数字路基仿真平台.     

"青藏铁路数字路基与仿真平台"体系架构设计

在软件工程流程中, 系统体系结构设计是基础, 不同的体系结构要求不同的底层数据模型及相应的实现手段. 分析比较了适用于网络环境的两种体系结构, 文件服务器架构和客户/服务器(C/S)架构,选择胖客户C/S架构作为本系统的基础体系结构, 并在此基础上结合"青藏铁路数字路基与仿真平台"要求体系结构能支持网络分布式环境、易于功能扩展、具备可操作性等特点, 描述了系统的工作流程, 给出具体的系统配置及开发集成的实现手段.     

青藏铁路路基稳定性模型的GIS集成工作环境应用研究

为了发挥GIS在青藏铁路冻土路基稳定性研究中有力的支持作用, 在已经建成的青藏铁路数字路基GIS平台的基础上, 探讨了一种基于过程集成模式的模型与GIS集成方法, 研究建立专业冻土路基模型与GIS平台集成的可视化"模型GIS集成工作环境", 研究重点为专业冻土路基稳定性模型模块在此"模型GIS集成工作环境"中的集成技术手段、 模型管理模式以及模型调用模式. 作为研究成果, 实现了一个实用原型系统.     

青藏铁路冻土路基变形监测与分析

基于现场监测资料,对作为青藏铁路中的主要保护冻土的几种路基形式（如：通风管路基、块石路基、块石护坡路基、保温材料路基和普通素土路基）进行了变形和温度分析,发现所有路基的变形均以沉降变形为主,且其变形与其下伏冻土的地温场变化密切相关。经过2～3个冻融周期后,通风管路基、块石路基、块石护坡路基和保温材料路基的变形已趋于稳定,而无任何措施的普通路基目前变形仍未稳定。另外,各种路基左右路肩均存在变形差。基于以上分析可得到一个启示：在高温、高含冰量冻土地区,由于路基下多年冻土温度升高产生的高温冻土压缩变形而引起的路基沉降变形具有相当大的量级,很有可能成为冻土路基发生破坏的一个重要原因,工程实践中应给予足够的重视。     

青藏铁路冻土与融区过渡段路基变形特性试验研究

冻胀和融沉是影响寒区路基稳定性的两大问题.对于多年冻土到融区过渡段路基,除考虑冻胀和融沉外,还应考虑多年冻土区和融区路基沉降变形差和冻胀变形差问题.根据青藏铁路沱沱河试验段路基在竣工后3a内的现场试验数据,分析了有代表性路基的地温变化、路基基底变形以及整个试验段的冻胀、沉降变形差问题,计算出了多年冻土与融区过渡段路基的合理长度.结果表明:多年冻土与融区过渡地带沉降总变形量相差较大,但从年沉降速率来看,路基不会产生突降,且随着沉降速率逐渐减小,路基趋于稳定;试验段内冻胀量差异不大,不会影响线路平顺度.对于本试验段此类工程地质条件,可以采用允许多年冻土融化原则的工程措施.     

青藏铁路可调式通风管路基的数值仿真分析

Finite Element Method has been used to operate the numerical analysis and comparison between the traditional ventilated embankment and the adjustable ventilated embankment adopted in Qinghai-Tibet Railway construction. The numerical results show that: 1) The adjustable ventilated embankments can prevent the thermal entry from air into ducts during summer from thawing the permafrost beneath the embankments; 2) The cooling effects of the adjustable ventilated embankments on permafrost is much better than the traditional ventilated embankments although two kinds of embankments can generate the thawing bulbs at the beginning of finishing construction; 3) The drop of the mean temperature of permafrost under the adjustable ventilated embankments keeps faster than that of the mean temperature of permafrost under the traditional ventilated embankments. It is clear that the adjustable ventilated embankments can keep the embankment more stable than the traditional ventilated embankments.     

青藏铁路沿线地表和路基表面热力学模式(Ⅰ):物理过程与实验方案

路基表面的热状况具有时空分布的非均匀性,筑建在冻土区的路基,其下伏冻土层对上边界非均匀热强迫的响应,会引起冻土层的冻胀、融沉非均匀变化,进而造成路基的变形失稳.因此,了解路基表面热状况的时空变化规律对监测和防治路基冻融病害、保证路基稳定性具有重要意义.鉴于此,从热力学研究角度出发,以气候影响因子-大气辐射传输-地气交接面辐射特性-地气间热量交换为研究主线,基于能量守恒原则,建立针对青藏铁路沿线地表、路基上表面和路基左右边坡表面的普适性热力学数值模式,用于高海拔青藏铁路全线的任意坡度和走向的路基表面热状况的定量化研究与应用.     

测绘新技术与数字城市建设发展关系探讨——以临沂市为例

该文介绍了测绘技术近年来发展的现状与趋势,探讨了测绘新技术与数字城市建设之间的关系,并论述了测绘新技术在数字临沂建设中的重要作用和影响。指出测绘新技术为数字临沂建设的发展带来极其难得的机遇,但应清醒的认识到其在各方面尚存在的较大差距。     

新一代"数字城市"集成开发平台

为了全面整合现有各类城市信息资源和有效的集成城市各业务部门应用系统,需要建立一种高效管理城市各类信息资源和提供各种应用与服务的基础信息支撑平台,以满足"数字城市"信息基础平台建设的需要.利用MapGIS数据中心的数据仓库技术、功能仓库技术和搭建式二次开发技术,实现"数字城市"集成开发平台.该平台能提供统一的城市各类业务应用与服务系统,实现城市各类信息资源共享以及网络化的社会服务,最大程度地发挥我国城市信息资源的经济效益和社会效益.     

数字黑河的思考与实践1:为流域科学服务的数字流域

多学科数据的收集和积累、多学科模型的集成以及现代化的观测系统是发展流域科学的必要前提。"数字黑河"是为黑河流域科学研究和流域集成管理而搭建的集数据、模型和观测系统于一体的信息化平台,是"数字地球"在流域尺度上的一次实践性尝试。数字黑河由数据平台、模型平台和数字化观测系统组成,其核心是观测、数据和模型平台中的信息基础设施建设,但同时也外延而扩展为以流域综合模型为骨架的各种应用。"数字黑河"已阶段性地完成了数据集成,在线数据量超过1 000 GB,并实现了完全共享,有力地支持了黑河流域的各项研究工作;在模型集成方面已初步建成了流域综合模型和空间决策支持系统。"数字黑河"的进一步构想是在e-Science的框架下将数据系统、观测系统、模型系统、信息发布系统、高性能计算及科学计算可视化集成为一个整体。     

基于CAD和“3S”的数字化地质填图

从地矿信息化工程发展的角度出发,分析了实现数字化地质填图的意义,结合地矿勘查、开发特点,详细介绍了CAD技术在数字化地质填图中的方法、工作流程、创新成果及应用意义,阐述了数字化地质填图建立在"3S"技术基础上的应用方法、发展趋势,并结合上述技术归纳了数字化地质填图的工作流程,讨论了数字化地质填图技术系统的研究和开发在未来的发展方向。     

"3S"技术在新一轮土地利用更新调查中的应用方案探讨

阐述了GPS、GIS、RS(简称“3S)的基本内容,总结“3S”技术在新一轮土地更新调查中作用的基础上,提出了“3S”集成技术的方法。设计出“3S”集成技术在新一轮土地更新调查中的应用流程。     

昆仑山隧道洞内防排水及衬砌隔热保温层施工技术

介绍了高原多年冻土世界第一长隧道——昆仑山隧道洞内防排水及衬砌隔热保温层的设计特点, 通过材料性能优选和工艺试验, 选定了适宜于高原多年冻土隧道洞内防排水及衬砌隔热保温层施工的材料, 并制定科学、合理的施工方法和工艺, 确保昆仑山隧道工程质量.     

青藏铁路Ⅱ期工程西藏段西侧湖泊资源与环境

青藏铁路Ⅱ期工程西藏段西侧地理坐标为东经88°0'～91°57'23″,北纬30°11'54″～32°28'06″,面积约126875km2,有大小湖泊106个。中国地质科学院矿产资源研究所于2001年在距正在修建的青藏铁路Ⅱ期工程约300km处的班戈湖(湖面海拔4522m)建立了目前世界上海拔最高的湖泊资源与环境试验观测站,开展了一系列研究工作。研究区湖泊中有硼、锂、钾、石盐、镁、芒硝、碱、钠、铯等9种盐类资源。班戈湖型卤水提锂的小型蒸发试验表明,卤水制备需采取2阶段方式,并经使用冻出芒硝与卤水分离和“不蒸发而升温”技术,在盐田中已制取含Li2CO322.4%的混盐。这一技术对研究区锂资源开发有借鉴作用。对气象和水文也进行了观测。     

基于GIS与数值模拟的边坡稳定性评价

基于GIS的区域边坡稳定性定性评价和分区与基于极限平衡法或数值模拟的单体边坡稳定性定量评价是当前边坡稳定性研究的两个主要方向。在总结当前这两个研究方向结合点的基础上,基于ArcGIS和FLAC2D软件,结合编程技术将两者集成,实现了剖面自动生成和FLAC2D计算数据前处理功能。将此应用于某工程实例,进行边坡稳定性定性和定量评价,结果客观准确。     

基于3S技术的地质灾害野外调查数字采集系统的研究

传统上,区域野外地质灾害调查主要是利用罗盘、地质锤、放大镜等工具进行等在野外完成,日后专业人员获取这些灾害点的相关原始数据需要从资料室的资料柜里进行查找并整理后进行统计分析,这种工作模式不利于数据共享与管理,也不适应"数字国土"工程的建设节奏,因此,基于3S技术建立一套集野外数字采集、成图、分析以及数据输出一体化的地质灾害野外调查数字采集系统是解决上述问题的关键所在。本文从需求分析着手,从系统构成、野外数据采集模型、实体模型、系统功能等方面对系统的构建进行探讨研究,最后结合本文的设计,利用国产的嵌入式GIS软件MAPGIS,实现了集野外数据的组织、采集背景文件的发布、采集数据收集一体化工作流程的地质灾害野外数据数字采集系统。     

青藏高原岩石圈三维结构及高原隆升的液压机模型

青藏地区可以昆仑断裂和雅鲁藏布缝合线为界分为3个岩石圈地球物理特征各不相同的区域:青海高原、藏北高原和藏南高原。青海高原位于昆仑山脉以北,是重力高和重力低毗连出现的盆山结构。藏南高原位于雅鲁藏布江以南,是印度板块分布的地区,其上是印度板块的陆缘沉积。它的地壳结构是一个向南运动的逆冲推覆系统。INDEPTH反射剖面在藏南发现的主喜马拉雅逆冲断层(MHT)与宽角反射地震扇形剖面得到的T4震相反射面完全吻合。两种地震测深方法得到的结果之间不存在矛盾。T4震相在高喜马拉雅地区没有显示,MHT向南延伸到高喜马拉雅只是一个推论,因而MHT是否为印度板块的俯冲带仍有待于获取新的证据。在昆仑山脉以南到雅鲁藏布缝合带为藏北高原,是广泛发生局部熔融的强流变岩石圈。局部熔融地区呈漏斗状。在藏北广泛存在的深度为15～20km的上部地壳内的低速层是一个最富于流变性能的局部熔融层,它的埋藏深度平坦稳定,可能含大量水质流体。紧挨着上述上部壳内局部熔融层,在藏北岩石圈大范围出现分布不均匀的网状局部熔融。局部熔融体的底部从雅鲁藏布江地区的80km向北逐步加深到200km。漏斗的漏管处位于羌塘—可可西里。藏北局部熔融体的形成是由于印度板块向北运移,受到亚洲板块的阻挡,沿雅鲁藏布缝合带向青藏高原高角度俯冲,在弧后羌塘—可可西里地区产生高热流上升地幔所致。根据卫星重力异常、航空磁测、地震接收函数研究、地球化学资料以及地表地质均揭示,印度板块沿雅鲁藏布缝合带的俯冲仅发生在亚东—唐古拉一线以西的西藏西部。在亚东—唐古拉一线以东,印度板块与西藏块体间仅仅发生碰撞,但没有发生俯冲。高原的整体隆升是由液压效应所造成。青藏高原的隆升像一台液压机。印度板块对青藏俯冲过程中产生的各种应力,通过局部熔融体,传递到地壳深15～20km处的熔融层,在其下形成一个等压面。在这个等压面的驱使下,在低速层以上未被局部熔融的地壳的底部均匀受力,将它们同步向上抬升。高原隆升期后的跨塌,使上部地壳向四周流动。在青海高原,造成毗连阿尔金断裂的一系列由西南向北东方向推动的叠瓦构造。在雅鲁藏布江以南地区,形成一系列向南凸出的弧形逆冲断层。在昆仑山脉与雅鲁藏布缝合带之间,向东的流动便形成上部地壳的滑脱构造。虽然青藏高原的形成是由于印度板块的俯冲,但它的隆升机制不单纯是一个刚体力学问题,更重要的要考虑到流体的作用,简单的用以刚体假设为前提的板块学说去解释高原的隆升机制是青藏高原研究中的误区。西藏高原的深部是一个大热库,西藏热储的开发利用是一个重大的研究课题。