• / 15
  • 下载费用:5 金币  

浅谈地理信息系统在铁路中的应用.doc

关 键 词:
浅谈 地理信息系统 铁路 中的 应用
资源描述:
龙岩学院资源工程学院毕业论文题 目:浅谈地理信息系统在铁路中的运用资源工程学院1龙岩学院 毕业论文(设计)开题报告 2012 年 4 月 6 日论文(设计)题目:浅谈地理信息系统在铁路中的运用姓名 年级 08 所在院系资源工程学院专业 测绘工程 指导教师开展本课题的意义及工作内容:课题意义:随着我国铁路信息化建设的开展与深入,地理信息系统应用逐渐深入到铁路各个部门,为铁路信息化建设开拓了新的局面。 为了让更多的人认识和了解地理信息系统在国内外铁路上的的一些应用,明白我国在此方面的不足,本文对地理信息的应用情况进行了介绍,并对其发展前景进行了展望工作内容:先对国内外地理信息系统在铁路上的应用现状进行概述;后探讨我国铁路信息系统该如何借鉴国内外先进技术,和对我国铁路地理信息系统的前景展望。总体安排及进度:4月05日—4月13日 查找相关资料,为论文做准备,完成开题报告4月14日—4月20日 对已作开题报告修改,并确定导师,在老师的指导下修改、确定题目4月21日—5月04日 资料分析整理,数据分析,并做论文提纲,开始着手论文写作5月05日—5月20日 完成论文初稿,上交给指导老师5月21日—5月31日 整稿,完成论文正稿,论文提交和答辩准备 课题预期达到的效果:铁路的快速发展,地理信息系统也运用在其中。随着社会经济的快速发展,地理信息系统广泛的运用在各个方面,本文论述了地理信息系统在国内外铁路上的运用,对我国铁路地理信息系统的不足与缺陷做一个概述,并对其进行展望,为国内铁路地理信息的改进提出意见,让更多人了解铁路地理信息系统。指导教师意见:签名:浅谈地理信息系统在铁路中的应用【摘要】铁路是我国经济的重要基础设施,是国民经济的大命脉。近年来,随着我国铁路信息化建设的开展与深2入,GIS技术逐渐应用到铁路各个部门。无论是在哪个国家,铁路都有着非常重要的地位,然而随着铁路运输的快速发展,运输中的货物流动、火车速度、铁路安全性、工务等相关方面都面临着挑战。如何提高铁路的运营效率,增强铁路的竞争能力,是关系到铁路系统生存发展的重要问题。地理信息系统作为空间数据加工、处理、分析、显示的计算机系统,已广泛应用于多个领域,将其应用与铁路交通中,对相关信息进行管理已成为铁路信息管理的必然选择,具有很大的显示意义。目前将GIS应用在铁路上的软件称为铁路地理信息系统(Railway Geographic Information System) ,文章从铁路基础设施管理、工务等多方面对国内外铁路地理信息系统在铁路上的应用现状做综述,分析了国内外现有铁路地理信息系统对我国铁路地理信息系统建设的借鉴意义,展望我国铁路地理信息系统建设前景。【关键词】地理信息系统;铁路交通;工务管理;勘测设计目录1 绪论 ............................................................................................................................................................11.1 引言 .................................................................................................................................................11.2 选题的依据和意义 ..........................................................................................................................11.2.1 选题依据 ...............................................................................................................................11.2.2 选题的意义 ...........................................................................................................................21.3 研究的主要内容 ..............................................................................................................................22 R GIS 的应用领域 ......................................................................................................................................232.1 GIS 在铁路工务方面的应用 ..........................................................................................................32.2 GIS 在铁路定位中的应用 ..............................................................................................................42.3 GIS 在抢险救灾方面的应用 ..........................................................................................................52.4 GIS 在铁路建设项目管理中的应用 ..............................................................................................63 国外铁路地理信息系统的应用 .................................................................................................................63.1 GIS 在铁路基础设施管理方面的应用 ..........................................................................................63.2 GIS 在行车管理方面的应用 ..........................................................................................................73. 3 GIS 在计算机模拟方面的应用 .....................................................................................................73.4 GIS 在其他方面的应用 ..................................................................................................................73.4.1 GIS 在信号和电务方面的应用 ...........................................................................................73.4.2 GIS 在安全管理方面的应用 ...............................................................................................73.4.3 GIS 在旅客信息服务方面的应用 .......................................................................................73.4.4 GIS 在铁路电子商务方面的应用 .......................................................................................73.4.5 GIS 在决策规划方面的应用 ...............................................................................................74 总结与展望 .................................................................................................................................................74.1 国内 R GIS 的不足 ..........................................................................................................................84.1.1 铁路勘测设计方面 ...............................................................................................................84.1.2 铁路运输管理方面 ...............................................................................................................84.1.3 铁路工程建设方面 ...............................................................................................................84.2 发展前景 .........................................................................................................................................84.2.1 借鉴国外先进技术 ...............................................................................................................84.2.2 促进 GIS 与其他技术与装置的集成应用 ..........................................................................84.2.3 应用向专业化方向发展 ......................................................................................................94.3.4 展望 ......................................................................................................................................9致谢 ................................................................................................................................................................9参考文献 ......................................................................................................................................................1011 绪论1.1 引言地理信息系统(GIS) (见图 1-1)是对各种图形和空间地理分布信息进行处理的计算机软硬件系统,它是随着计算机数据的发展,在数据关系模型的基础上,发展了二维乃至多维图形数据库,是将各种地理要素分别迭加其上,将计算机内存储各种统计数据和各类专题电子地图及遥感影像数据建立联接关系,从而实现地图与数据库之间的双向查询 [2],并通过地理分析,实现预测、规划等分析功能。作为空间数据加工、处理、分析、显示的计算机系统,地理信息系统已经广泛应用于道路交通、城市规划、土地管理、电力电信等领域。现在,地理信息系统技术已经与多媒体、虚拟现实、遥感以及GPS 等技术广泛结合,成为空间信息管理的有力助手。把地理信息系统应用于铁路交通中,称为铁路地理信息系统(Railway Geographic Information System),它是一个为铁路规划、管理、决策及应用服务的以计算机网络为载体、GIS 为软件平台的应用型技术系统 [3]。对相关信息进行管理已成为铁路信息管理的必然选择,具有很大的现实意义。因为铁路信息有鲜明的地理特点,与空间位置、地理环境密切相关,如客运站、货运站、客票代售点、货运代办点等可视为点特征,铁路干线等可视为线特征,货物分布区、乘客分布区等可视为面特征,将这些特征分别以点、线、面的形式在地理信息系统中表示,再加上行政区划、公路、水系等专题图,建立各种统计数据库,如国民收入、货物流向及流量、旅客流向及流量、货运及客运销售额等数据,从而组成一个铁路地理信息系统使得铁路的管理与运作实现高质量、高效率、可视化的高度统一。图1-1 地理信息系统示意图1.2 选题的依据和意义1.2.1 选题依据铁路(见图 1-2)是我国经济的重要基础设施,在国民经济中一直担当着大动脉的角色。同时,2铁路也是一个特殊行业,是国家军事系统的重要组成部分,技术含量高,行业部门众多,但是分工明确,紧密配合,各负其责,是一个庞大的有组织的整体。随着我国经济实力的不断提高和交通系统的迅速发展,交通工具也向着多样化、大众化的方向发展,铁路不得不面对来自海陆空其他运输行业的挑战,使铁路系统面临巨大压力,如何提高铁路运营效率,增强铁路的竞争能力,是关系到铁路系统生存和发展的首要问题。在这种情况下,除了继续加强硬件设施的投入外,还要依托好的地理信息系统在分析决策、市场预测、运输管理等方面提供强有力的信息支持。铁路地理信息系统以计算机网络为载体、GIS 为软件平台,可以存储多种形式的数据、图纸资料以及多媒体信息和各种标准化数据,其作业方式和操作方法也有着一定的规范 [4],相关人员可以根据需要快速查询和检索线路资源及沿线环境信息,并科学地进行操作运行、专题管理、空间分析、战略决策以及为公众服务等各项活动,为铁路在规划、设计、改造、管理及技术分析、决策等工作中提供了强有力的保障。为适应铁路信息规划发展的形式需要,提高铁路运营效率,增强铁路的竞争能力,充分将地理信息系统应用的铁路上是势在必行的。图1-2 局部铁路网络1.2.2 选题的意义随着我国铁路信息化建设的开展与深入,地理信息系统应用逐渐深入到铁路各个部门,为铁路信息化建设开拓了新的局面。地理信息系统具有空间性、动态性、图形直观性,可进行空间数据交换与共享,并且有计算机系统的支持,其在铁路方面的研究应用已经由早期的铁路运输工务设备维护管理、铁路用地管理、防洪救灾和勘察设计中一体化几方面延伸到了铁路空间数据基础设施建设、铁路地理信息系统综合平台设计方案研究等更高层次的发展,地理信息系统在铁路运转中扮演着越来越重要的角色。为了让更多的人认识和了解地理信息系统在国内外铁路上的的一些应用,明白我国在此方面的不足,本文对地理信息的应用情况进行了介绍,并对其发展前景进行了展望。1.3 研究的主要内容文章的主要内容包括:对国内外地理信息系统在铁路上应用的现状进行概述;最终对我国铁路信息系统该如何借鉴国内外先进技术,对我国的铁路地理信息系统发展的一个展望。32 R GIS 的应用领域在我国,铁路地理信息系统的应用并没有那么广泛,一般只在铁路工务、铁路定位、抢险救灾方面、铁路建设项目管理等项目中有所应用 [4],且存在的缺陷也依然很多。这里介绍国内在这些方面的应用,对地理信息系统在国内应用状况有一个认识,最终能为国内不足的地方作出些说明。2.1 GIS 在铁路工务方面的应用GIS 在工务方面的应用涉及到铁路设施的维护信息、故障信息的查询,检修历史的查询及表现设备故障的类型和严重程度等。如 ZETATECH Associates 公司 [4]开发的应用在加拿大铁路的道路维护信息系统 ( Maintenance of Way Information System ),可以用不同的颜色在电子地图中显示设备故障及严重程度,可以查询设备维护历史数据,并建立预测模型,可根据当前数据预测铁轨等设备的使用寿命,分析某个设备的故障对铁路的影响;由同一家公司开发的轨枕检测和计划系统 [5](Tie Inspection and Planning System),能收集轨枕状态数据,依据这些数据分析一定范围内轨道强度的变化,计算出需要更换哪些枕木,以及更换了这些枕木后对轨道强度的影响。近年来,我国铁路网干线进行了全面提速(图 2-1) ,高速、重载铁路也得到了一定的发展,铁路设备维护已经成为运输组织、行车安全中的关键问题。然而虽然设备跟上去了,且客车与货车的提速和货车的重载得到了实现,但与此同时火车开行带来的一系列问题也开始凸显:由于列车行驶速度的增加、开行密度的增大、行车间距的缩短,导致列车养护维修的作业时间不断缩减;运营与维护的矛盾逐渐明显,行车的安全隐患也潜在的增多等等;最终导致工务部门的工作量大大增加。早期基于数据库的信息系统已经不能适应时代的发展,于是,新工务管理信息系统的研发便应运而生。经过各方的努力,最终开发的系统主要包括:工务地理信息系统 [6][7]、综合图管理子系统 [8]、铁路警务电子网络系统、速度图管理子系统、管界图管理子系统等等相关管理系统。图2-1 铁路第六次大面积提速分布图其中中铁工程设计咨询集团有限公司(原铁道部专业设计院) 开发的 “工务地理信息系统” (见图2-2)就是一种新型的系统。该系统所提供的平面图地物要素全面,信息量丰富,且不同的图层存储不同的类别地物和铁路设备。运用 GIS 空间分析与数据查询统计功能,用户可以按图号、铁路线路里程查询铁路设备所在的平面图,从平面图上可查询到各铁路设备,如车站、股道、道岔、水准基点、涵渠、坡度、曲线、桥梁、隧道、道口、立交等属性信息 [9],也可以对给定的起终里程内各设备数量进行统计,同时在权限许可的情况下可对这些属性信息和平面图进行编辑与修改,所得到的查询结果还4可以形成报表并打印,大大方便了综合台账的制作。该系统与铁路局内部的局域网及办公网络系统结合,可以发布图形数据、多媒体数据、属性数据等多种数据,用户用 lE 浏览器便可浏览和查询所需的数据。通过技术鉴定,工务地理信息系统已在北京铁路局 [10]、南昌铁路局 [11]和郑州铁路局推广使用。图2-2 工务地理信息系统2.2 GIS 在铁路定位中的应用随着我国铁路行业的不断发展和运行速度的持续提升以及铁路网纵横交错的不断演变,列车运行的间隔正不断缩减,在一个很大的区段和枢纽范围内,实现对列车运行的集中监测及调度,对运行列车进行实时定位变得越来越重要。随着智能化交通系统的发展,列车的实时位置信息对于智能化的高速列车自动控制系统、货车信息动态追踪系统、运输管理信息系统,以及行车安全保障体系和安全综合检测都有着不可替代的作用。提高铁路网的通过能力和行车安全,缩短行车间隔更是智能化交通系统的要求之一。列车运行定位监控系统能在车与车、车与监控中心之间传递列车实时位置信息,将固定区间自动闭塞系统变为移动闭塞系统 [12]。通过地理信息技术(GIS)和全球卫星定位技术(GPS)、现代 GSM 通信技术等先进新技术的结合,列车运行定位监控系统的技术也已日趋成熟。其运作原理为:安装在列车上的 GPS 接收机和定位传感器,实时采集列车的动态位置、运行速度、运行方向等相关信息,监控中心接收机通过 GSM 通信链路,接收车载终端的定位数据,了解各运行车次或监控中心的信息,监控软件对信息进行解析和处理之后,再通过通信控制器送往显示区域,各列车的运行轨迹可通过 GIS 图形功能在电子图上动态显示,利用 GIS 的分析功能辅助还可进行相关的列车行车控制,利用 GSM 对各次列车进行调度指挥,这样就实现了对各列车的定位监控管理 [13]。因此,3S 与移动通讯技术的结合,可以较好的解决列车监控系统中定位数据采集、传输以及图形动态显示等关键技术。为列车的动态定位提供强有力的保障。应用于列车定位方面的 GIS 主要有美国旧金山市政铁路公司 [18](San Francisco Municipal Railway,即 MUNI 公司)与 NextBus 信息系统公司合作开发的列车定位地理信息系统(Geographic Train Position Information System)(见图 2-3) ,通过该系统,管理人员可以实时掌握列车的位置、运行速度、运行里程等信息,同时也方便公众进行出行安排。5图2-3 列车定位系统2.3 GIS 在抢险救灾方面的应用一般铁路局管辖范围内的铁路都绵延几千公里,跨越区域广,地形、地貌、地质结构复杂,甚至所经过路线温差大,气候差异明显,因崩塌落石、滑坡、泥石流、岩溶塌陷、隧道涌水等外部不利因素产生的地质灾害和因路基翻浆冒泥、基床下沉、软土、膨胀土、冻土路基等内部不良地质问题产生的地质灾害发生的概率较大 [14]。而铁路地质灾害与其他地质灾害相比,它对社会、经济造成的损失和产生的破坏更大更深远,其受关注程度也比其他地质灾害高。虽然我国在铁路的建设维护和正常运营及铁路灾害的防灾减灾工作中投入了大量的人力、物力、财力,在灾害调查、勘测、预测预报、工程防治等方面也取得一定的成绩,但总体来说,我国在铁路灾害防治工作方面还是比较盲目与被动的。近年来,以 GIS 技术为核心的 3S(GIS、GPS 和 RS)技术在地学领域中的应用(见图 2-5)蓬勃发展,为铁路地质灾害的防治工作开辟了一个崭新的途径,基于 3S 技术的铁路地质灾害预警与地质灾害信息管理的信息系统也将为铁路地质灾害的防治带来不可估量的效用。图2-5 3S技术在地质灾害监测中的应用62.4 GIS 在铁路建设项目管理中的应用近年来,我国的经济发展速度与日俱增,城市化的进程也不断加快,对土地的需求量更是日益增加,使得我国的土地资源越来越紧缺。而铁路项目由于其特殊性,对土地资源的占用不可避免,因而如何合理规划铁路建设项目,并使之对周边的影响缩减到最小范围已成为铁路建设所 需要考虑的重要问题之一。目前,由于地形地貌、地质条件、施工技术等诸多因素的限制,很多线路不得不建设在自然保护区、历史文化遗址、风景名胜区等视觉景观敏感区或者附近,这类铁路建设项目在建设过程中需要面对更大的压力,接受更高的要求。除了要避免或尽量减少其对敏感区造成的影响外,还要满足人们对视觉质量的要求。所以,在铁路建设项目开始之前,必须对所涉及到的敏感区进行视觉景观影响分析及评价,尽量使项目建设对周围的影响降到最低,使生态、环境两不误。而视觉景观影响的分析及评价就要借助于以地理空间数据库为基础的地理信息系统软件。其强大的空间可视化的模拟和预测要求,为视觉景观环境评价提供了技术操作平台。如长昆客运专线在 CK185+300—CK189+100 以隧道和路基的形式穿越大乘山风景区北部边缘约 3.8 公里(见图 2-6) ,因此必须对其视觉影像进行分析,建设单位利用地理信息系统强大的空间分析功能,比较完整定量的分析了视觉景观影响。图2-6 长昆客运专线穿越大乘山风景区位置图3 国外铁路地理信息系统应用经过数年研究,我国铁路部门已开发了一些系统软件,并在不同程度上引入了 GIS 概念。提高了铁路信息化水平、工作效率和劳动生产力。国外的 R GIS 发展比我国更为普遍,更为先进,应用方面也更为多。欧洲、北美和亚洲的日本等一些发达国家是国外地理信息系统(GIS)的主要应用地区,其应用领域主要包括铁路基础设施管理、工务、电务、信号、运行调度、勘测设计、铁路客货运电子商务、模拟训练器、客车及车站旅客实时信息服务等。其中最广泛的是铁路基础设施管理系统。3.1 GIS 在铁路基础设施管理方面的应用在铁路基础设施管理中,用户需要在线实时获取铁路基础设施状态的规划、设计和维护等数据,并借助地理信息系统的决策和设计功能进行数种分析。为保证用户获得数据的及时性,各个国家的各个公司都对地理信息系统进行了深入的设计开发。其中斯洛文尼亚铁路公司设计 [4]的地理信息系统分成了四个部分:数据库(包括地理实体空间特征和属性特征) 、报告系统(即把数据组织成信息) 、优化
展开阅读全文
1
  金牌文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:浅谈地理信息系统在铁路中的应用.doc
链接地址:http://www.gold-doc.com/p-256550.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2014-2018 金牌文库网站版权所有
经营许可证编号:浙ICP备15046084号-3
收起
展开