1.一种基于环境适宜度引力场的铁路选线方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:将选线环境抽象为一系列三维体素,聚类得到适合与不适合线路通行的区域;S2:将适宜线路通行的区域抽象为引力场,不适宜线路通行的区域抽象为斥力场;S3:求取选线环境中各体素受到的引力和斥力的矢量和,整合所有体素的环境适宜度合力得到选线环境适宜度引力场;S4:利用选线环境适宜度引力场修正三维随机树算法,使其能收敛并求得优化线路方案;所述S1具体是:将选线区域抽象为一系列三维体素,根据体素的中心高程与其对应的地面线高程的差值、铁路线路结构物分层阈值将体素划分至不同的结构物层中;根据体素所处的结构物层求解体素包含造价、结构物稳定性、地灾风险以及碳排放的多项线路通行适宜度评价指标的值,其中不同结构物层各线路通行适宜度评价指标的量化计算公式不同,利用线性加权方法融合线路通行适宜度评价指标,得到选线区域内所有体素的线路通行环境适宜度值ES,其中ES越大,线路越适宜穿越此体素;依据体素的ES值,利用k-mean算法将整个选线区域的体素划分为适宜线路通行的区域RF与不适宜线路通行的区域RU;所述步骤S4具体包括:步骤4.1:将线路起点加入三维随机树的节点,并设置树的扩展步长L E ;步骤4.2:在选线环境中随机生成一个平面点PH,找到三维随机树节点平面投影点上据PH最近的节点PN;平面上,从PN开始以指向PH的方向延长一个L E 得到新生成节点PG的平面投影点PGH;纵面上,在PGH的z轴方向以指定间距DS采集PG的高程,选取三维点PN和PG造价最小的连线方向作为随机树的原始扩展方向D ori ;两个三维点之间的造价F C (N,G)通过以下公式计算:其中ES p 为三维点PN和PG连线穿越的体素p的环境适宜度值;P为PN和PG连线穿越的体素个数;步骤4.3:通过点PN的原始扩展方向与选线环境适宜度引力场的引力方向D fes 确定随机树的最终扩展方向;根据原始扩展步长与环境适宜度引力大小确定最终扩展步长;则修正后的新生成节点PM的坐标(X M ,Y M ,Z M )计算如下:其中X N ,Y N ,Z N 为点PN的三维坐标;D orix ,D oriy ,D oriz 分别为原始方向单位矢量在x,y,z轴上的投影向量;D fex ,D fey ,D fez 分别为环境适宜度合力方向归一化矢量在x,y,z轴上的投影向量;步骤4.4:重复步骤4.1~4.3直到距离线路终点最近的随机树节点满足规定阈值D min 的要求且优化线路方案造价波动小于设定阈值ΔF C ,得到优化线路方案。
2.根据权利要求1所述的一种基于环境适宜度引力场的铁路选线方法,其特征在于,计算适宜线路通行的区域对线路产生的引力并将其抽象为引力场,计算公式如下:其中,F att (i)表示第i个体素受到的RF的引力;F为RF中的体素个数;ES a 表示位于RF中第a个体素的ES值;||p a -p i ||表示体素i到体素a的三维距离;U ia 为从体素i指向体素a的单位向量;d ie 为体素i到线路终点的距离;d ae 为体素a到线路终点的距离;离体素i越近的RF中的体素对其的吸引力越大,比体素i更加远离终点的RF中的体素不对其产生吸引力。
3.根据权利要求2所述的一种基于环境适宜度引力场的铁路选线方法,其特征在于,计算不适宜线路通行的区域对线路产生的斥力并将其抽象为斥力场,计算公式如下:其中,F rep (i)表示第i个体素受到的RU的斥力;U为RU中的体素个数;ES b 表示位于RU中第b个体素的ES值;||p i -p b ||表示体素i到体素b的三维距离;U bi 为从体素b指向体素i的单位向量;d be 为体素b到线路终点的距离;离体素i越近的RU中的体素对其的排斥力越大,比体素i更加远离终点的RU中的体素不对其产生排斥力。
4.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-3任一项所述的基于环境适宜度引力场的铁路选线方法。
5.一种电子设备,其特征在于,包括:处理器;以及存储器,用于存储所述处理器的可执行指令;其中,所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行如权利要求1-3任一项所述的基于环境适宜度引力场的铁路选线方法。