【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铁路选线设计方法，特别涉及一种用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法。
技术介绍
1、铁路智能选线是提升铁路设计行业智能化水平承上启下的关键性中间环节，主要步骤包括线路通道搜索和通道方案拟合优化。在进行线路通道搜索时，传统的做法是先构建规则格网，然后将任意两单元格间的空间距离拓展为包含线路方案的工程、运营、环境影响等代价的广义距离，使用图像学中距离变换的概念构建灰度图，在此基础上进行通道搜索。由于一般铁路选线的场景大、格网数量多，通道智能搜索一般耗时较长。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提供一种基于铁路选线技术参数进行地形快速探查，并基干面域边界进行三角剖分构建代价图，速度快、实用性强的用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法。
2、为此，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法，包括以下步骤：
4、s1，设置项目设计参数：
5、根据项目设计数据，在配置文件中输入线路参数、地面点云数据文件的存储路径以及选线边界控制数据图层，所述线路参数包括：纵断面设计参数和桥隧缺口设计参数；
6、s2，构建数字高程模型和选线边界控制面域：
7、按照所述存储路径读取地面点云数据文件，并使用狄洛尼三角剖分生成数字高程模型，读取s1中的选线边界控制数据图层来获取面域数据，通过所述面域数据生成辅助边界，构建选线边界控制面域；
8
9、设置探查模式和探查参数，构建探查路径数组；根据探查路径构建交点数组，并将交点数组中每个交点的半径和缓长设为0，利用交点法构建线路平面模型，每个探查路径构建一个线路平面模型，由此形成地形探查线路平面模型集；其中：
10、所述探查参数包括探查起点、探查终点、探查途经点数组、最大探查宽度、探查间距、最大探查角度和探查角度步长；
11、所述探查模式包括矩形平行线探查、扇形射线探查和圆形弧线探查；
12、s4，构建地形探查线路纵断面模型集：
13、对s3得到的地形探查线路平面模型集中的每一个所述线路平面模型进行纵断面设计，得到一个对应的线路纵断面模型，多个线路纵断面模型构成地形探查线路纵断面模型集；所述纵断面模型和所述线路平面模型一一对应；所述纵断面设计包括根据平面模型和s2中的数字高程模型生成地面线、进行纵断面坡度拟合和约束处理；
14、s5，构建地形探查桥隧高代价面域集：
15、首先使用s4中的线路纵断面模型、地面线和s1的桥隧缺口设计参数生成桥隧缺口数组；再使用与所述线路纵断面模型对应的线路平面模型，按固定的里程步长，计算每一个桥隧缺口左右两侧的偏移量和偏移坐标；桥隧缺口左侧和右侧的偏移坐标各形成一个点数组，两个点数组中的点分别顺序连接后再将两条连线的起始点和终点分别连接，形成闭合多边形，得到桥隧缺口面域；最后对所有桥隧缺口面域进行并集布尔运算，合并同类面域，形成地形探查桥隧高代价面域集；
16、s6，基于面域边界构建三角网：
17、先提取s2中的选线边界控制面域和s5中的地形探查桥隧高代价面域的边界多边形作为特征线，进行迪洛尼三角剖分，构建三角网；然后设定三角形的最大边长参数，在三角网中进行顶点内插，构建加密顶点数组；再使用边界多边形特征线和加密顶点数组重新进行迪洛尼三角剖分，生成最终三角网；
18、s7，基于三角网构建三角网无向图：
19、首先提取s6得到的最终三角网的顶点数组和边数组，并对该边数组进行处理，删除重合但方向相反的边；然后创建一个空的无向图，根据所述顶点数组添加无向图的节点，并将顶点坐标作为节点属性，再根据边数组添加无向图的边，并将边长作为边的属性，由此得到三角网无向图；
20、s8，设置面域代价参数并构建面域查询模型：
21、对s2构建的选线边界控制面域和s5得到的地形探查桥隧高代价面域进行分组，并为每一种面域类型设置延米代价；然后使用s2得到的选线边界控制面域和s5得到的地形探查桥隧高代价面域的边界多边形构建面域查询模型，面域查询模型能根据点坐标快速查询所属的面域类型集合；
22、s9，基于三角网无向图构建三角网代价图：
23、首先计算s7中的三角网无向图中每一条边的中点坐标，然后使用边中点坐标查询s8生成的面域代价计算模型，获取面域类型集合，并保存到边属性中；最后对于面域类型集合中的每一种类型，获取延米代价，并计算每条边的代价，形成三角网代价图；所述边属性中包括边代价、边长和面域类型集合；
24、s10，绘制三角网代价图并保存：
25、对于三角网代价图中的每一条边，根据边代价的大小设置不同的颜色；将所述三角网代价图保存为代价图文件；在后续进行铁路智能选线的通道搜素时，直接读取代价图文件，重新生成代价图。
26、s1中，所述纵断面设计参数包括最小坡段长度、最大坡度、最大坡度代数差、竖曲线的最小坡度代数差、竖曲线半径、最小坡长约束、最大坡度约束、最大坡度代数差约束、舒缓重叠约束、坡度折减约束、坡度合并约束、坡度平顺约束和路基段处理约束；所述桥隧缺口设计参数包括桥隧临界高度、桥隧合并最小间隙和桥隧保留最大填挖高。
27、s2中，所述面域数据包括河流、湖泊、既有铁路、既有公路、不良地质区、禁区、经济据点、规划区、环保核心区、环保缓冲区、环保实验区。若所述既有公路或既有铁路是多段线，则通过设定道路宽度使其转换为闭合面域。所述辅助边界包括铁路交通走廊带、公路交通走廊带、经济辐射区，分别由所述既有铁路、既有公路和经济据点的边界按照设定的偏移量向外侧偏移形成。
28、s3中，所述矩形平行线探查模式具体为：首先根据探查起点、探查途经点数组和探查终点构建基础探查路径，再将基础探查路径以所述探查间距的整数向两侧进行多次偏移，生成多条新的探查路径，得到探查路径数组；每侧偏移的最大量限定为所述最大探查宽度的一半；所述扇形射线探查模式具体为：首先根据探查起点和探查终点构建基础探查路径；然后，固定探查起点，以所述探查角度步长的整数倍从基础探查路径分别向两侧进行多次旋转，生成多条新的探查路径，得到探查路径数组；每侧旋转的最大角度限定为所述最大探查角度的一半；所述圆弧形探查模式具体为：首先根据探查起点和探查终点构建基础探查路径；然后，固定探查起点和终点，计算基础探查路径的中点，并以该中点为基准，向两侧以所述探查间距的整数倍进行偏移，利用三角函数计算得到圆弧的半径和圆心坐标，构建圆弧对象；从圆弧起点开始，按照探查步长进行采样，生成新的探查路径；按上述方法，经多次偏移，经同样的方法生成多条探查路径，形成探查路径数组；每侧偏移的最大量限定为最大探查宽度的一半。当考虑途经点时，只使用矩形平行线探查模式；否则，使用三种探查模式中的任一种进行探查。
29、优选的是，s5中的里程步长本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法，其特征在于：S1中所述纵断面设计参数包括最小坡段长度、最大坡度、最大坡度代数差、竖曲线的最小坡度代数差、竖曲线半径、最小坡长约束、最大坡度约束、最大坡度代数差约束、舒缓重叠约束、坡度折减约束、坡度合并约束、坡度平顺约束和路基段处理约束；所述桥隧缺口设计参数包括桥隧临界高度、桥隧合并最小间隙和桥隧保留最大填挖高。
3.根据权利要求1所述的用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法，其特征在于：S2中所述面域数据包括河流、湖泊、既有铁路、既有公路、不良地质区、禁区、经济据点、规划区、环保核心区、环保缓冲区、环保实验区；
4.根据权利要求1所述的用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法，其特征在于，在S3中：
5.根据权利要求1所述的用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法，其特征在于：S5中的里程步长为1m。
6.根据权利要求1所述的用于铁路智能选线的地形快
7.根据权利要求1所述的用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法，其特征在于：S6中，在三角网中进行顶点内插的方法为：检查每个三角形的每一条边，若某条边的边长大于设定的最大边长，则在该边上以最大边长为步长进行内插，添加内插顶点；从内插顶点向三角形的角点连线得到线段，在该线段上按照最小边长进行再次内插，得到新的顶点；将生成的所有内插顶点添加到加密顶点数组。
8.根据权利要求1所述的用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法，其特征在于：S8中所述面域分为费用型面域、惩罚型面域和奖励型面域，其中：
9.根据权利要求8所述的用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法，其特征在于：S8中费用型面域和惩罚型面域的延米代价最小值为1；奖励型面域的延米代价最大值为1。
10.根据权利要求9所述的用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法，其特征在于：S9中计算边代价时，先将费用型面域、惩罚型面域的延米代价进行累加，再将累加结果和奖励型面域的延米代价进行累乘，生成延米总代价；最后将延米总代价和边长相乘，生成边代价。
...【技术特征摘要】
1.一种用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法，其特征在于：s1中所述纵断面设计参数包括最小坡段长度、最大坡度、最大坡度代数差、竖曲线的最小坡度代数差、竖曲线半径、最小坡长约束、最大坡度约束、最大坡度代数差约束、舒缓重叠约束、坡度折减约束、坡度合并约束、坡度平顺约束和路基段处理约束；所述桥隧缺口设计参数包括桥隧临界高度、桥隧合并最小间隙和桥隧保留最大填挖高。
3.根据权利要求1所述的用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法，其特征在于：s2中所述面域数据包括河流、湖泊、既有铁路、既有公路、不良地质区、禁区、经济据点、规划区、环保核心区、环保缓冲区、环保实验区；
4.根据权利要求1所述的用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法，其特征在于，在s3中：
5.根据权利要求1所述的用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法，其特征在于：s5中的里程步长为1m。
6.根据权利要求1所述的用于铁路智能选线的地形快速探查及代价图构建方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁伟，胡叙洪，郑贺民，郑志霖，龙许友，吕建军，李顶峰，孔国梁，左峰，程杰，许胜博，毛宁，马阳阳，常成，肖连山，金占东，童发明，杨军，赵长石，刘金旺，肖锐，孙永华，李世元，胡冰，王兴华，张宝文，蔡君君，郭强，车富强，
申请(专利权)人：中国国家铁路集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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