高速铁路精密测量及形变监测理论与应用

12. 主持的国家自然科学基金项目：（1）“抽象模糊逻辑的研究(69073327)”在结题时1994被国家自然科学基金委评价为当时的最高级别“优”；（2）“基于格值逻辑系统的模糊控制及应用研究(69774016)”在结题时2000年被国家自然科学基金委评价为最高级别“特优”；（3）“基于格值逻辑的不确定性推理研究(60074014)”在结题时2004年被国家自然科学基金委评价为最高级别“特优”（特优项目数一般仅占当年结题项目数不超过5%）。

3.2 科技成果鉴定意见

“基于格值逻辑的智能信息处理理论与方法”经四川省科技成果鉴定，认为：该研究成果总体居国际先进水平，其主要研究成果居国际领先水平。

4 社会效益与间接经济效益

先后承担30余项相关科技项目，其中主持国家自然科学基金10项（经过国家自然科学基金委评价的5项中，2项被评价为“特优”，3项被评价为“优”（其中1项为当年最高级））、高等学校博士学科点专项科研基金项目1项、国家高性能计算基金项目1项，技术主持原国家经贸委重点科技项目2项，主持省部级项目7项。本项成果，在海内外出版相关著作9部（分别由Springer、法国Atlantis Press / World Scientific、科学出版社和西南交通大学出版社出版，1部由中国台湾儒林图书有限公司再版）；发表相关学术论文781篇，被SCI收录68篇，EI收录218篇，ISTP收录160篇，CNKI收录275篇。答辩通过相关博士后出站报告7篇、博士论文45篇、硕士论文73篇。

初步查到他人引用相关论著：论文被SCI杂志论文中25个国家和地区324人引用237次，CNKI中780人引用890次；“Google学术搜索”中论著被1384人引用1133次；著作被599人引用392次；学位论文被174人引用146次。初步查到，相关内容已广泛应用于电子信息，交通运输，土木工程，水利，电力，农业，医疗卫生，经济与社会管理等领域。

在基于格值逻辑的智能信息处理理论与方法及相关方面，博士后出站7人，毕业博士生45人、硕士生73人（其中5人被评为博士生导师，20人晋升为教授，15人晋升为副教授）。

高速铁路精密测量及形变监测理论与应用

刘国祥*等（地学学院）

1 概述

1.1 技术内容及创新点

我国高速铁路建设与安全运营对轨道的几何平顺性和路基及桥梁的稳定性提出了极高的技术标准和要求。十多年来，课题组瞄准高速铁路建设和安全运营中亟待解决的重大技术难题——“高速铁路精密测量与形变监测”，展开了理论研究与技术攻关，建立了一套高速铁路精密测量与形变监测的理论体系与技术系统，为轨道板及轨道精准铺设与检测和长大高速铁路区域及工程沉降监测提供了关键的技术支撑，填补了我国在该领域的技术空白。

*作者简介：刘国祥，男，教授。

十多年来，在3项国家自然科学基金项目、3项铁道部科技发展计划项目以及3项校企联合应用项目的资助下，课题组对高速铁路精密测量与形变监测理论与技术开展了系统而深入的研究，研发了相应的软硬件系统。其关键技术及创新点如下：

（1）提出了轨道控制网与轨道基准网的建网理论与技术体系，自主开发了相应的软件系统，控制测量精度可达亚毫米级（与国外技术同等精度，但性价比明显优于进口软件系统），多项研究成果已被相关规范所采纳，实现了高速铁路精密测量技术的自主创新与国产化。

（2）独创性地提出了永久散射体网络化雷达干涉的理论与技术体系，开发了国内首套基于卫星SAR影像的高速铁路PSI沉降监测软件，沉降测量精度可达3~5毫米（精度优于国内外类似系统），显著提高了监测效率及沉降漏斗的可探测性，为高速铁路沉降监测提供了一种新的技术途径，填补了长大线性工程沉降监测技术的空白。

（3）提出了考虑区域沉降的高速铁路线下工程沉降评估理论与方法，自主开发了国内首套基于网络数据库的海量沉降数据信息管理系统与沉降预测系统，解决了目前长大线性工程（高速铁路）海量沉降数据的管理、分析及沉降评估与预测中存在的效率低、规范性差等问题。

1.2 授权专利及成果

已开发出5套软件系统（其中4套软件已通过铁道部或专业机构的评估与检测）；已出版InSAR专著1部，多项研究成果已被《高速铁路工程测量规范》及《铁路工程测量规范》所采纳；已在国内外学术期刊上发表论文190篇，其中SCI收录15篇、EI收录31篇、CSCD收录31篇，并被SCI他引42次、CNKI他引453次；已获得授权的国家实用新型专利2项、已受理的国家发明专利2项（已公开）；科研论文获奖8项；共培养了硕士、博士高层次人才29名。

1.3 技术经济指标

鉴定意见评价：多项研究成果已被我国高速铁路精密测量的技术标准和规范所采纳，该研究成果填补了我国高速铁路精密工程测量理论与方法的空白，总体达到了国际先进水平。轨道控制网与轨道基准网的建网及PSI高铁沉降监测的理论与技术具有独创性，与德国、法国、日本等高铁精密测量技术相比，主要技术指标相当，部分关键技术指标更优。

1.4 推广应用情况

该成果已在武广、沪宁、京沪、兰新、哈大、广珠、温福、福厦、宜万、成灌、沪杭、杭甬等多条高速铁路重大工程中得到了实际应用，为我国高速铁路建设与安全运营提供了关键的技术支撑，为国家高速铁路建设与运营维护节约了大量的人力、物力和财力，取得了巨大的经济效益和社会效益，例如，仅CPIII数据采集与处理系统已经为我国高速铁路的建设节约了成本约4860万元。

2 主要科技创新

我国高速铁路建设面临两大测量技术难题：一是来自铁路工程测量精度的技术挑战，为了实现轨道几何状态的高平顺性，铁路测量精度必须从原来的厘米级提高到毫米级，甚至是亚毫米级，这需要对铁路工程测量的理论、方法及技术体系和标准进行根本性的变革；二是来自长大高速铁路沿线大范围形变（主要由地下水过量开采所引发）监测的技术挑战，为保障高速列车安全平稳运营，必须及时、高效、快速地监测铁路路基和桥梁的几何变形，并进行稳定性评估，这需要对大范围形变监测理论与技术进行系统研究与开发。

十多年来，项目组瞄准高速铁路建设和安全运营中亟待解决的上述重大技术难题——“高