基于虚拟现实技术的川藏铁路地质灾害易发区减灾选线优化:以洛隆车站为例

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.014

现代地质 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (01): 92-102.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.014

基于虚拟现实技术的川藏铁路地质灾害易发区减灾选线优化:以洛隆车站为例

周杰¹, 丁明涛¹(), 黄涛¹, 陈宁生²

1. 西南交通大学地球科学与环境工程学院, 四川成都 611756
2. 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所, 四川成都 610041

收稿日期:2020-10-20 修回日期:2020-12-10 出版日期:2021-02-12 发布日期:2021-03-12
通讯作者: 丁明涛
作者简介:丁明涛,男,博士,教授,博士生导师,1981年出生,地质工程专业,主要从事地质灾害风险防控与聚落减灾研究。Email: mingtaoding@163.com。
周杰,男,硕士研究生,1994年出生,地质资源与地质工程专业,主要从事地质灾害虚拟仿真与工程减灾方面的学习与研究。Email: zhoujie@my.swjtu.edu.cn。
基金资助:
国家自然科学基金项目(41871174);四川省科技厅项目(2020YFSY0013);教育部国际合作与交流司“春晖计划”项目(CH2019dmt);中央高校基本科研业务费专项项目(2682019CX19)

Optimization of Disaster-reduction Route Selection in Geological Disaster-Prone Region Along the Sichuan-Tibet Railway Based on Virtual Reality: A Case Study of Luolong Station

ZHOU Jie¹, DING Mingtao¹(), HUANG Tao¹, CHEN Ningsheng²

1. Faculty of Geosciences and Environment Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu, Sichuan 611756, China
2. Institute of Mountain Hazards and Environment, Chinese Academy of Sciences, Chengdu, Sichuan 610041, China

Received:2020-10-20 Revised:2020-12-10 Online:2021-02-12 Published:2021-03-12
Contact: DING Mingtao

摘要/Abstract

摘要：

铁路沿线频发的滑坡泥石流灾害,对山区铁路建设与安全运营造成重大影响。在山区铁路选线过程中,如何科学规划铁路线位和工程方案,真正把铁路地质灾害问题解决在成灾之前,实现科学防灾减灾,已成为国内外学者关注的焦点问题。提出一种基于虚拟现实技术(VR)的铁路地质灾害易发区减灾选线场景仿真系统,利用CAD、Sketch Up等软件制作三维地形环境模型,进行铁路沿线滑坡泥石流灾变演化仿真分析;基于Unity3D平台,应用3Ds Max、Photoshop等软件完成研究区的虚拟铁路场景模型搭建,通过网页版的UI交互设计,实现虚拟铁路场景的三维可视化体验;以新建川藏铁路洛隆车站为例,采用该方法建立了多种线路方案优化。结果表明:所建立的虚拟现实场景系统具有很好的可视性和较为流畅的交互性,可充分展示研究区铁路建设及运营安全的可行性。

关键词: 川藏铁路, 滑坡, 泥石流, 减灾选线, 虚拟现实

Abstract:

The frequent landslide and debris flow disasters along railway lines have obvious negative impacts on the railway construction and safe operation, and hinder social and economic development. During the railway route design process in mountainous regions, how to scientifically plan the line location and project scheme, and to assess the railway geological risk, has become a common concern to researchers around the world. Therefore, this paper introduces a visual simulation for railway disaster-reduction route selection scenarios in geological disaster-prone areas, on the basis of virtual reality (VR). The system first uses CAD, Sketch Up and other software to establish three-dimensional (3D) terrain environment model. According to the simulation results on landslide and debris flow disaster evolution along the railway line, the virtual railway model of the study area is built based on the Unity3D platform using 3Ds Max, Photoshop, and other software. Finally, the 3D visualization of virtual railway and terrain roaming is performed through the interactive Web interface design. Taking the Luolong station of Sichuan-Tibet Railway as an example, a variety of route schemes are established with this method. The results show that the established VR scenario has good visibility and smooth interactivity, which can fully assess the feasibility of construction and operation safety of the local mountain railway.

Key words: Sichuan-Tibet Railway, landslide, debris flow, disaster-reduction route selection, virtual reality (VR)

中图分类号:

P642

周杰, 丁明涛, 黄涛, 陈宁生. 基于虚拟现实技术的川藏铁路地质灾害易发区减灾选线优化:以洛隆车站为例[J]. 现代地质, 2021, 35(01): 92-102.

ZHOU Jie, DING Mingtao, HUANG Tao, CHEN Ningsheng. Optimization of Disaster-reduction Route Selection in Geological Disaster-Prone Region Along the Sichuan-Tibet Railway Based on Virtual Reality: A Case Study of Luolong Station[J]. Geoscience, 2021, 35(01): 92-102.

图/表 9

图1 研究区地理位置

Fig.1 Location of the study area

图2 察达1号泥石流沟地貌特征

Fig.2 Geomorphological characteristics of Chada No.1 debris flow gully

表1 察达1号泥石流沟流域特征参数

Table 1 Watershed characteristic parameters of Chada No.1 debris flow gully

沟道名称	流域面积/km²	主沟长度/km	平均坡降/‰	最大高程/m	最小高程/m	最大高差/m
察达1号	2.72	2.94	340.25	5 247.00	3 719.00	1 528.00

图3 铁路地质灾害易发区减灾选线场景模拟框架

Fig.3 Proposed framework of railway disaster-reduction route selection (virtual scenario simulation) in geological disaster-prone areas

图4 研究区三维地形环境模型

Fig.4 3D terrain environment model of the study area

图5 承灾体模型渲染输出效果

Fig.5 Rendering output effect of hazard-bearing body model

图6 滑坡灾变演化过程仿真

Fig.6 Virtual simulation of landslide disaster evolution

图7 泥石流灾变演化过程仿真

Fig.7 Virtual simulation of debris flow disaster evolution

图8 地质灾害易发区减灾选线设计方案

Fig.8 Design schemes of disaster-reduction route selection in geological disaster-prone areas

参考文献 42

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