论文部分内容阅读
多年冻土区路基稳定性模型研究是冻土工程领域的一个研究热点，目前已经取得了很多的研究成果。然而，当前大多数模型都是基于命令行的，缺少一个基于可视化分析界面的、统一集成的数据管理和分析平台，应用起来具有高度的复杂性，不利于普通冻土工作者使用。而地理信息系统(GIS)具有便利的空间数据库管理、强大的空间分析和可视化功能。如果把现有的多年冻土区路基稳定性模型与GIS系统实现集成，构建一个集成多个模型的工作环境，充分发挥出GIS的优势，可以为模型工作者提供一个方便的工作平台，为冻土专家们提供决策支持服务。
因此，本文在现有的“青藏铁路GIS系统”框架下，基于系统的GIS平台，利用冻土专家们构建的几个多年冻土区路基稳定性模型，开展模型集成工作环境的构建研究，并基于该工作环境开展了初步的应用研究。主要研究内容包括：
(1)模型集成工作环境的构建
基于GIS技术的模型集成工作环境就是充分发挥GIS在空间数据库管理、空间分析和地图显示等方面的强大优势，将各种模型集成到GIS系统中，实现模型从驱动数据制备到模型运行和显示输出的可视化表达过程。该系统主要包括数据库管理、模型管理、模型驱动管理和GIS功能等四部分。本研究主要利用组件式GIS技术，将冻土专家们构建的几个多年冻土区路基稳定性模型集成到GIS系统中，利用可视化界面，为模型提供统一的模型驱动数据和参数制备功能以及丰富的图、表等的显示输出功能。
(2)基于模型集成工作环境的路基稳定性评价应用示例
基于上述构建的模型集成工作环境，采用一个路基稳定性评价模型，实现了对青藏铁路路基稳定性进行评价的应用示例，检验了该模型集成工作环境的效能。发现该系统可以有效地应用于路基稳定性的评价，系统提供的丰富的图、表、空间可视化功能可以提高系统应用者的工作效率，更加直观方便地表达模型的分析过程和运行结果，充分显示出该系统的优越性。
总之，本研究构建了一个基于GIS技术的模型集成工作环境，并基于模型集成工作环境进行了一个路基稳定性评价的应用示例。通过本研究可以发现该模型集成工作环境可以极大地提高模型的工作效率，直观方便地表达模型的运行过程和输出结果，可以为冻土工作者进行进一步的决策支持服务。当然，研究过程中还有一些工作需要进一步的改进，比如在缺失数据的区域，GIS可以通过空间分析的手段为模型制备驱动数据或参数，这样做的好处是可以实现模型在铁路沿线的动态应用。由于时间的限制，目前实现了在沿线有监测钻孔和监测断面的位置为模型自动提供数据，以后还可以考虑选用合适的空间插值方法为无监测的位置提供数据支持。
论文共分为六章来进行组织，第一章主要介绍研究背景和意义以及主要研究内容，并对GIS与模型集成、GIS与多年冻土区路基研究现状进行了介绍。第二章主要介绍了系统中主要使用的空间数据库、GIS可视化与GIS空间分析等GIS关键技术。第三章从构建原理与构建方法两方面说明了模型集成工作环境的建设理论基础。第四章基于第三章的理论基础，详细说明了模型集成工作环境的系统实现。第五章详细阐述了基于模型集成工作环境的路基稳定性评价的应用示例。最后一章是结论和展望，主要总结了模型集成工作环境的主要结论和不足之处，并对后续可能的研究工作进行了展望。