工程地質穩定性評價方法——以麗江-香格里拉段為例

一、概述

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隨著滇藏鐵路工程的分段實施，麗江-香格里拉段的規劃設計已納入日程。但是，由于該段地形地貌和地質條件非常復雜，雖然經過多輪論證，線路仍難最后確定。按照初期規劃（圖13-1），滇藏鐵路麗江-香格里拉段共有3個走向方案可以比選：①麗江-長松坪-虎跳峽上峽口-香格里拉方案（西線方案）；②麗江-大具-白水臺-小中甸-香格里拉方案（組合方案）；③麗江-大具-白水臺-天生橋-香格里拉方案（東線方案）。初步分析認為，西線方案工程地質條件相對較好，可以作為推薦方案，該方案需要新建鐵路隧道34座，總長87130 m，占該段線路總長的54.4%，最長的隧道是位于麗江西北的玉峰寺隧道，全長10970 m；需要新建鐵路大橋39座（10253 m），涵洞182座（4547 m），橋涵占線路總長的9.2%。復雜的工程地質條件使得該方案仍存在許多問題，且工程建設難度大。

為了更好地指導該段鐵路選線，我們在區域地殼穩定性評價的基礎上，將基于GIS技術的層次分析法引入到麗江-香格里拉段鐵路規劃區的工程地質穩定性評價（工程地質條件評價）。在評價過程中，綜合考慮地形坡度、工程地質巖組、斜坡結構、地質災害發育現狀、地殼穩定性、微地貌類型（地形與鐵路設計高程高差）、人類工程活動、降水量、距離溝谷距離等因素，充分利用GIS技術處理海量數據信息的優勢，采用層次分析法模型，進行麗江-香格里拉段鐵路規劃區的工程地質穩定性評價。基于評價結果，可以很好的指導該段線路比選和優化。

二、基于GIS的層次分析法原理

層次分析法（Analytical Hierarchy Process，簡稱AHP）是美國數學家SattyT.L.在20世紀70年代提出的一種將定性分析和定量分析相結合的系統分析方法。它適用于多準則、多目標的復雜問題的決策分析，可以將決策者對復雜系統的決策思維過程實行數量化，為選出最優決策提供依據（圖13-2）。經過多年的應用實踐，不少研究者開始將GIS技術與AHP方法相結合，大大提高了傳統的AHP方法在地學研究中的應用效果（Harris et al.，2000；劉振軍，2001；彭省臨等，2005）。基于GIS的層次分析法充分利用GIS技術的空間分類和空間分析功能，在評價指標數據采集、處理和自動成圖方面具有明顯的優勢，不僅可以對工程地質穩定性的相關影響因素進行更細致的逐次分析，而且在計算過程中不受計算單元數量的限制，因而評價結果更直觀、更便于應用。

圖13-1 滇藏鐵路麗江-香格里拉段線路方案示意圖

圖13-2 基于GIS的層次分析法技術路線圖

基于GIS層次分析法的工程地質穩定性分區評價過程大致可分為以下步驟：

（1）確定研究區、研究對象及研究目標，并進行數據分析，確定進行工程地質穩定性分區所需要的數據，包括數據來源、數據質量指標等。

（2）將收集的各種資料進行數據處理，包括在MapGIS 6.7軟件平臺上進行數字化、格式轉換、投影轉換、分層及屬性編碼等，建立研究區、研究對象的空間數據庫。

（3）根據研究目標的特征，分析影響目標的因素，建立目標的層次指標模型和層次結構，構造判斷矩陣，由專家對影響因素進行綜合評分，并進行層次單排序、求解權向量和一致性檢驗，從而獲得各指標因素值，并運用GIS空間分析功能提取分析因子。

（4）采用ArcGIS 9.2軟件平臺，對評價區域進行柵格化，每一個柵格作為模型評價的一個運算單元，并將數據庫中的數據按照規則進行柵格化處理。再采用圖形疊加的模型評價方式，將參與評價的各個因素權值分配到不同的柵格上。將各個因素進行圖形疊加，對屬性值進行代數運算，再將疊加后的柵格數據化，生成新的圖形，并形成最終評價結果。

（5）工程地質穩定性分區評價的數學模型：

滇藏鐵路沿線地殼穩定性及重大工程地質問題

式中：B——工程地質穩定性指數，aj——權重，Nj——指數。

（6）通過分析計算獲得的工程地質穩定性指數值的分布范圍，結合野外實際調查結果驗證，對不同區域的鐵路工程建設適宜性進行綜合分區評價。

地理信息系統gis畢業論文，開題報告論文技術路線怎么畫

制作技術路線圖之前首先要明確論文的寫作內容，擬定研究邏輯，使得最終制作的技術路線圖清晰明了，給閱讀者一目了然的感覺！

然后在word中使用流程圖的方式將論文的技術路線逐一進行明確，涉及到的主要內容都用進行細分。

如下圖：

主要研究內容和技術路線

4. 2. 1 研究內容

為保證東歡坨礦區石炭-二疊紀地層中 12-2 煤層能夠安全開采，本課題主要根據所收集的資料( 東歡坨地質報告、東歡坨水文地質圖、東歡坨 12-2 煤層采掘平面圖等) ，運用 GIS與 BN 相結合的方法計算出各評價單元的突水概率，并以此為依據對研究區進行煤層底板突水危險性評價，最終針對不同底板突水概率區域提出相應的防治措施。具體研究內容為如下幾個方面:

( 1) 研究 GIS 與 BN 的耦合技術，對其應用于煤層底板突水進行可行性分析。

( 2) 建立煤層底板突水危險性評價基本理論體系。

( 3) 通過對煤層底板突水的主要影響因素的分析，建立包括地質構造特征、含水層條件、隔水層條件和開采活動 4 個方面的煤層底板突水評價指標體系。

( 4) 利用 GIS 的數據采集功能和空間分析功能對收集到的相關資料進行量化，建立各個評價指標的專題圖，并同時建立了空間數據庫。在此基礎上對各子專題圖進行疊加分析，確立評價單元，并生成多屬性聯合的空間數據庫。

( 5) 在數據庫建立的基礎上，應用 BN 軟件建立煤層突水的 BN 模型，進行模型解釋和模型分析; 編程設計實現 BN 模型推理模塊，快速、批量計算出各評價單元的突水概率，以此為依據應用 GIS 空間分析模塊，輸出了煤層區域突水危險性評價圖。

( 6) 提交最終煤層突水態勢評價成果圖并對成果進行分析，提出相應的防治措施。

( 7) 利用 BN 模型、BN 推理模塊、空間數據庫以及 GIS 空間分析等模塊，統籌設計“煤礦突水態勢評價監測系統”，便于預測成果的查詢、分析以及突水概率的更新推理，從而為相關政策的制定提供決策支持。

4. 2. 2 技術路線本項目研究對象是東歡坨煤層底板突水區域危險性評價，目的是從煤層底板突水形成的基本條件、誘發動力分析入手，判明哪些區域容易發生突水以及發生突水的概率等。其研究方法主要是從地質因素和采礦因素出發，采用數理統計和人工智能等定量的數學方法，結合東歡坨煤層突水調查結果，判定研究區內不同位置煤層底板突水發生的可能性大小，最終探索出了一條礦井突水危險性評價的可行途徑。具體研究路線如圖 4. 1 所示。

圖 4. 1 技術路線圖

(1)資料收集:收集研究區自然地理、地質、水文地質、鉆孔等相關方面資料，并按照底板危險性評價所需加以整理提取;

(2)評價指標體系構建:翔實系統地分析確定控制煤層底板突水的因素，正確建立煤層底板突水的評價指標體系;

(3)評價指標專題圖建立:在煤層底板突水因素分析確定的基礎上，以GIS的空間數據統計分析功能為操作平臺，利用它強大的空間信息處理分析能力，對各種圖形信息進行量化，建立煤礦底板突水各評價因子的子專題圖層;

(4)多因素疊加分析確定評價單元:應用GIS的空間分析功能進行多源地學信息的復合疊加，實現同一區域、統一地理坐標的不同信息的疊加，確定研究區評價單元，同時生成空間屬性數據庫;

(5)BN建立:基于空間屬性數據庫，應用Genie軟件，運用BN的相關知識構建突水因素和突水事件的BN圖;

(6)BN分析:通過BN分析得到最利于突水發生的因子狀態組合;

(7)BN推理:在C#開發環境下，加入Genie中提供的SmileNet組件，進行編程，實現Genie與GIS的數據接口，完成BN的概率計算及BN概率推理;

(8)評價分區:依據上述概率計算結果，應用GIS的顯示功能將煤層底板突水危險程度進行分區劃分顯示，得出煤層底板突水危險性評價圖;

(9)運用樣本二分法對評價模型進行驗證，證明此評價方法的可行性。

網頁題目：gis技術路線圖 gis技術工作原理
當前地址：http://newbst.com/article24/doihjce.html

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