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公路三级自然区划研究

薛鹏涛  
【摘要】:公路是布设并暴露在自然环境中的带状建筑物,其规划、设计、施工和运营等都与自然环境因素密切相关。公路的路线布设、构造物类型、施工方案以及建设投资规模等都受环境条件制约。自然地理环境及其组成成分在空间分布上既有相似性也有差异性,对公路建设的影响程度也不同。如果能在自然地理环境综合特征基础上,依据自然环境主要组成成分的特征、变化和分布规律,把一定范围的区域划分为一定的等级系统,将对合理利用自然资源、因地制宜进行公路规划、正确处理自然环境与公路建设的矛盾等具有重要指导意义。这也是广大公路科技工作者长期关注的,涉及公路建设全局性、基础性的难题之一。本文以西部科技项目“中国公路自然区划体系框架研究”课题为依托,以广东省为例,探讨公路三级自然区划体系构建的关键问题,以期能揭示自然环境因素特征对公路建设的影响和控制作用,并且为公路建设提供科学依据。 论文广泛收集了国内外相关研究资料,系统分析了有关自然区划和专题区划研究的成果及存在的问题。借鉴国内外典型研究的成功经验,依据研究区域内自然地理特点和公路建设实际,以先进、实用为目标,提出了论文主要研究的内容和技术路线,即依托ArcGIS技术平台,采用宏观分析、工程分析、经验类比等定性方法,并结合层次分析(AHP法)、聚类分析等数学方法开展论文相关研究。 论文分析了自然条件与公路工程的相互作用关系,从自然条件可能引发的公路病害及保证公路建设质量的分析入手,分别论述了气候、水文、岩土、地貌等自然环境要素对公路工程各组成部分的影响特征,为筛选公路三级自然区划体系指标奠定了基础。 深入分析了各气象因素对公路建设的影响,结合已有气候区划的分类成果,考虑研究区域自然特点,选择对区域内公路建设有显著影响的气象指标,包括温度条件、湿度条件及降雨、大风和雾等气候因子作为主要的气象因素,从区域内公路建设实际出发,选择对公路建设有显著影响作用的七月平均地温、降雨不利系数等作为各级分区主导参数,采用专家调查和打分的方法,确定各因素的权重,在此基础上构建公路气候区划体系。在ArcGIS技术和地统计学理论支持下,对基础气象数据进行处理,研究气象数据的分布特征,选择合适的空间分析方法,创建预测表面气象数据的分布,采用系统聚类法进行公路气候分区研究。 论文深入分析了水文因素对公路建设的影响,在分析研究区水文条件的基础上即广东省水系流域性质以及河流水系的汇流情况,选取地理位置和地貌特征和年径流深度作为水文区划的主要因素,提出了公路水文区划的研究框架以及公路水文区划的指标体系。以ArcGIS基础数据平台,并与环境参数的研究和计算紧密结合,并根据已有的研究成果,提取并计算水文区划的参数,提高了参数计算的定量化程度。 论文针对公路建设和岩土相互影响的关系,参考岩土成果资料,结合相关工程部门岩土分类标准、规定与技术要求,在一般地学岩土分类和其他岩土分类系统的基础上,充分考虑公路工程的需要和对公路工程建设的影响,结合研究区岩土资源特点,建立公路岩土区划的指标体系。采用图层叠加法和数量分析法相结合的方法进行公路岩土分区,为省公路建设的经济性、安全性提供了理论支撑。 论文借鉴地图学理论,提出了公路自然区划成果图编制原则。研究了公路自然区划成果图的底图设计方法,为成果图的编制提供了统一的模式。根据色彩设计原理和视觉特征,对分区图的色彩选择进行优化设计。采用GIS制图方法,编制了公路气候分区图、公路水文分区图、公路岩土影响分区图和公路地貌分区图,提高了公路自然区划图编制的速度和质量。


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