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城市轨道交通基础地理信息系统的设计

时间:2014-12-09 06:38攀遧:未知阅读次数: 复制分享 我要评论

摘要:城市轨道交通基础地理信息系统是运用地理学、地质工程学、计算机图形学、计算数学等多学科理论和方法,以地理信息系统技术为基础,结合数据库处理、ArcGIS中的编程技术、三维图像处理技术建立的,是对城市轨道交通基础数据进行综合管理和分析的大型信息管理系统。结合城市轨道交通基础地理信息系统用户需要,阐述了城市轨道交通基础地理信息系统的功能特征;探讨了基于地理信息系统平台的轨道交通基础数据三维空间可视化方法等。

关键词:城市轨道交通,地理信息系统,设计

  引言

  我国从1965年开始修建地铁以来,城市轨道交通建设的规模不断扩大[1]。40多年虽然已完成数量巨大的工程地质勘察及轨道项目建设,但在项目中产生出的大量规划资料、基础地质勘察资料等的城市轨道基础地理信息,相当部分处在一种分散使用、分散保管、甚至大量遗弃的状态;此外,目前对城市轨道交通基础地理信息的存储管理还是以文字、图纸、图表为主的传统管理,查阅不便,尤其在处理大量工程数据时更是难以下手。因此,必须有一套现代的信息管理系统与之配套,而地理信息系统技术的发展为此提供了一种恰当和实用的工具。

  信息系统(GeographicalInformationSys-tem,简为GIS)是20世纪60年代开始迅速发展起来的地理学研究技术,是多种学科交叉的产物。近年来,地理信息系统在全球得到空前迅速的发展,成为实现现代化科学管理的高新技术。它被广泛地应用到城市规划、城市地下管网管理、城市交通、社会服务等方面。GIS具有处理海量数据的存储、进行复杂的逻辑运算和数据挖掘的功能,同时也是实现空间图形显示与空间信息查询、分析的有效工具。利用GIS的数据输入、存贮、检索、显示和综合分析应用等功能[2-3],将轨道交通基础数据的空间信息与其相关的属性信息结合,能够实现城市轨道交通基础地理信息检索、统计、分析、修改、打印等,为城市轨道交通基础地理信息提供快速、准确的现代化管理手段;此外,城市轨道交通基础数据中有大量的工程地质数据和地下管线数据,传统的数据管理很难把不同类型的数据进行三维可视化显示,亦无法对数据进行分析和处理。而地理信息系统的三维可视化功能是以适当的数据结构建立特征数学模型,采用计算机图形技术将数学描述以3D图像的形式予以表现,这样可以实现城市轨道交通基础数据管理的可视化。

  1 城市轨道交通基础GIS的分析与设计

  1.1 总体结构

  系统利用ArcGIS的强大的地图操作功能,来实现对城市轨道交通所涉及的地层、钻孔、监测、构筑物、管线等基础地理数据的可视化管理和分析。系统由硬件、GIS软件和系统软件、数据库、接口等4部分构成,其总体结构如图1所示。

  1.2 模块设计

  系统要对大量的轨道交通沿线的各种空间及属性数据进行管理,同时也要实现地层数据、构筑物数据和管线数据的可视化分析。根据通用软件设计原理,系统采用模块化设计。分为专题信息管理、基础信息管理和系统维护3个子系统总共由8个模块组成,如图2所示。

  1.3 系统功能

  系统要求把孤立、分散的各种城市轨道交通基础数据以地理空间为纽带建立起相关关系,在此基础上开发形成基于GIS的城市轨道交通基础地理信息系统。使各种钻孔数据、轨道周边构筑物基础数据、地面地形数据、地下管线数据等形成一个有机的整体;对城市轨道交通基础信息进行检索、查询、分析;同时可以使地层信息实现三维显示;并初步形成一个可扩展的城市轨道交通基础信息数据库。系统的主要功能如下:

  1)地图的操作功能。包括地图的放大、缩小和移动等操作;对各种图形要素进行分层显示的功能;此外,还可以执行图形的任意范围打印输出功能。