王其合

(中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，上海　200333)

鐵路工程地質(zhì)中地質(zhì)圖像主要應(yīng)用于初步設(shè)計(jì)之前的方案研究階段，目前的方法是將收集到的區(qū)域地質(zhì)圖(5萬(wàn)、20萬(wàn)、50萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖及調(diào)查報(bào)告)、專項(xiàng)地質(zhì)圖(水文地質(zhì)圖、礦產(chǎn)地質(zhì)圖、地質(zhì)災(zāi)害分布圖等)及遙感圖像解譯圖等，通過(guò)掃描打印或在CAD中拼接、上線、矢量化等操作，把線位在各類地質(zhì)圖中的位置關(guān)系呈現(xiàn)出來(lái)。這種方法得出的線位關(guān)系地質(zhì)圖精度不高，且隨著加載圖像的增加，對(duì)電腦的硬件要求較高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且效果欠佳；地理信息系統(tǒng)軟件(mapgis)不僅具有海量信息顯示、處理能力，同時(shí)具有對(duì)圖形圖像的校正、數(shù)字化制圖、投影變換與CAD的完美轉(zhuǎn)換等功能，且軟件幾乎不占內(nèi)存，運(yùn)行流暢，隨著信息量爆炸式的增長(zhǎng)，地理信息系統(tǒng)軟件必將成為傳統(tǒng)軟件發(fā)展的方向。

1　地質(zhì)圖的精確校正

地質(zhì)圖在使用過(guò)程中的折舊、磨損，使掃描出來(lái)的圖形或多或少出現(xiàn)變形，多幅地質(zhì)圖拼接時(shí)由于變形的累加，導(dǎo)致線位與圖形對(duì)應(yīng)不起來(lái)，傳統(tǒng)方法多用圖像處理軟件(如photoshop)進(jìn)行簡(jiǎn)單的修復(fù)與校正，但由于缺少坐標(biāo)校正的能力，其處理精度往往不盡如人意；在mapgis中可以對(duì)地質(zhì)圖中每個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行賦值，然后進(jìn)行逐網(wǎng)格校正，使地質(zhì)圖中的網(wǎng)格與標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格完全重合，達(dá)到精確校正的目的，如圖1、圖2。校正前圖像破損、變形嚴(yán)重，校正后與標(biāo)準(zhǔn)圖框完全套合。精確校正是地質(zhì)圖應(yīng)用的前提，為下一步拼接、矢量化、上線位等操作打下基礎(chǔ)。

圖1　校正前

圖2　校正后

2　數(shù)字制圖與地質(zhì)圖的矢量化

目前鐵路工程地質(zhì)中繪制全線工程地質(zhì)圖的方法有兩種，一是利用掃描圖直接上線出圖，其優(yōu)點(diǎn)是方便快捷，但其精度和美觀程度受底圖影響嚴(yán)重(如圖3)，且原始的掃描地質(zhì)圖圖面信息量大，對(duì)工程無(wú)用的信息較多，不能有效的突出重點(diǎn)；二是在CAD上利用掃描圖直接矢量化，然后上線出圖，此種方法繪出的地質(zhì)圖簡(jiǎn)潔清爽、重點(diǎn)突出，但作圖過(guò)程繁瑣、占用內(nèi)存較大，耗時(shí)費(fèi)力而圖面往往欠美觀。Mapgis是專業(yè)的地質(zhì)制圖軟件，內(nèi)含全部的地質(zhì)符號(hào)，其自動(dòng)矢量化和交互式矢量化功能可在較短的時(shí)間內(nèi)高質(zhì)量地完成地質(zhì)圖的矢量化，圖形美觀大方(如圖4)，尤其在方案競(jìng)選階段，通過(guò)矢量化作出的全線工程地質(zhì)圖在美觀上更勝一籌。

圖3　掃描圖像

圖4　矢量化圖像

3　地質(zhì)圖的自動(dòng)對(duì)接與疊加

投影變換可以將任何一張帶有坐標(biāo)信息的圖像投影到“地球”上，也可以進(jìn)行任意的坐標(biāo)變換，從而實(shí)現(xiàn)多幅地質(zhì)圖像的自動(dòng)對(duì)接與疊加，經(jīng)過(guò)精確校正的地質(zhì)圖像可以實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)縫對(duì)接，通過(guò)不同比例、不同類型地質(zhì)圖的疊加，分析各幅所含地質(zhì)信息的異同，指導(dǎo)外業(yè)的地質(zhì)工作。將投影變換好的地質(zhì)圖像做成影像庫(kù)文件，根據(jù)工作需要可以隨時(shí)調(diào)用，而且可以按大小生成拼接好的圖像文件，一勞永逸的解決問(wèn)題，這種方法的精確與便捷是傳統(tǒng)的CAD和圖像處理軟件無(wú)法做到的(如圖5、圖6所示)。

圖5　六安景鐵路10幅地質(zhì)圖自動(dòng)拼接

圖6　華東地區(qū)50萬(wàn)地質(zhì)圖庫(kù)

4　與CAD文件的相互轉(zhuǎn)換

與其他的gis軟件一樣，mapgis提供了多種的數(shù)據(jù)輸入與輸出轉(zhuǎn)換接口，通過(guò)dxf文件實(shí)現(xiàn)與AutoCAD文件的完美轉(zhuǎn)換，將設(shè)計(jì)提供的CAD線位方案與地形圖導(dǎo)入mapgis軟件，在mapgis中完成工程地質(zhì)方案比選與勘察工作的布置，再將結(jié)果轉(zhuǎn)化成通用的CAD格式，完成文件出圖，以供設(shè)計(jì)使用。各種地質(zhì)圖、遙感圖、地形圖與線路方案的疊加，使與線路有關(guān)的各類地質(zhì)體盡收眼底，尤其在初測(cè)階段野外地質(zhì)填圖中，可將地質(zhì)的普查與填繪工作變成地質(zhì)信息點(diǎn)的確認(rèn)，極大的方便開(kāi)展野外地質(zhì)調(diào)繪工作(如圖7所示)。

圖7　鷹梅鐵路各種地質(zhì)圖、CAD地形圖、線路方案疊加

5　結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)信息化的發(fā)展，各個(gè)單位都積累了大量的資料，地理信息系統(tǒng)(gis)具有海量信息存儲(chǔ)、可視化的動(dòng)態(tài)檢索與查詢功能，并能快速準(zhǔn)確及方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)處理、空間數(shù)據(jù)的分析及多頭成果的表達(dá)，成為工程地質(zhì)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，本文僅以mapgis例，簡(jiǎn)述其圖形圖像功能在鐵路工程地質(zhì)中的應(yīng)用。

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